Løsning til oppgave 3, 4 og 5B, eksamen våren 1998 Oppgave 3 (Vektlegging 15%) 3.1 Hva blir personens vinkelforhold til vinduet? (5%) Figur A.01.06 side 475 i DANVAK benyttes til løsning av oppgaven. Følgende verdier innsettes: a 1,5 m (kun halve vinduesbredden) b 1 m c 1 m a/c 1,5/1 1,5 b/c 1/1 1 Det halve vinkelforhold avleses på figuren til: 0,5 vin 0,058 Vinkelforholdet mellom personen og vinduet blir følgelig: vin 0,116 3.2 Finn den operative temperatur for personen. (10%) Vinkelforholdet mellom personen og fasaden med vinduet må deles opp i to: Den øvre del - fra 1 m og opp Den nedre del - fra golvet og opp til 1 m I begge tilfeller beregnes kun halve vinkelforholdet, som under det første spørsmål. Figur A.01.06 side 475 i DANVAK benyttes. Den øvre del: a 2,5m b 2m c 1m a/c 2,5 b/c 2 øvre del 2 0,085 0,17 Den nedre del: a 2,5m b 1m c 1m a/c 2,5 b/c 1 nedre del 2 0,067 0,134 Vinkelforholdet mellom personen og fasaden med vinduet blir følgelig: Fasade + Vindue 0,17 + 0,134 0,304 Vi har under spørsmål 8.1 funnet vinkelforholdet til vinduet til vin 0,116. Vinkelforholdet til fasaden blir følgelig: Fas + Vin Fas + Vin Fas Fas + Vin - Vin 0,304-0,116 0,188 Side 1 av 8
Vinkelforholdet til de øvrige flater i rommet blir: Øvfla + Fas + Vin 1,0 Øv fla 1,0 - Fas - Vin 1-0,304 0,696 Middelstrålingstemperaturen kan nå finnes ved bruk av formel (1.1) i DANVAK: t r Øv Fla t Fla + Fas t Fas + Vin t Vin t r 0,696 21 + 0,188 18 + 0,116 12 t r 19,39 19,4 En må atltid vurdere hvordan en vil avrunde, men det endelige resultat bør kun være med 1 desimal på temperaturen. Den operative temp. kan beregnes etter formel (1.3). Med v ar 0,2m/s fås A 0,6: t o 0,6 21 + 0,4 19,4 t o 20,36q 20,4q Side 2 av 8
Oppgave 4 (Emne: Ventilasjon, effektivitet og filtrering) Oppgave 4.1. Mest brukte evalueringsmål for effektiv ventilasjon: e s Ventilasjonseffektivitet, ε v R s e s Lokal ventilasjonsindeks (lokal verdi av ventilasjonseffektivitet), ε p p s τn Luftvekslingseffektivitet, εa 2 τp τn Lokal luftvekslingsindikator, εi τ Ved omrørende ventilasjon er forurensningskonsentrasjonen i rommet tilnærmet homogen. Dessuten vil luftens middelalder være tilnærmet 50% av den nominelle tidskonstanten. Dette betyr at p ε v 1.0 ε p 1.0 ε a 0.5 ε i?? Verdien av ε i avhenger av hvor i rommet det lokale punktet er plassert i forhold til tilluftsåpningen(e). Oppgave 4.2. To generelle forurensningssituasjoner: Dominerende Forurensnings- /varmekilde Mange, små og jevnt fordelte forurensnings- /varmekilder Figur 1: Forurensningssituasjoner Situasjon 1: Til venstre i figur 1 vises en situasjon med èn (eller få) dominerende forurensnings- /varmekilde(r) i et ventilert rom. I denne situasjonen vil det ofte oppstå en stratifisering Side 3 av 8
(sjiktning) av romluften, der den varmeste og mest forurensede luften befinner seg i øvre sone. En slik stratifisering er også avhengig av hvilket ventilasjonsprinsipp som brukes, og er typisk for fortrengningsventilasjon. I et slikt tilfelle vil størrelsene ventilasjonseffektivitet ε v og lokal ventilasjonsindeks ε p beskrive forholdene best. Situasjon 2: Selv om ventilasjonen er fortrengende, kan forurensningskonsentrasjonen i rommet være tilnærmet homogen. Dette kan skje i situasjoner med jevnt fordelte, udefinerbare forurensnings-/varmekilder (skissert til høyre i figur 1). I et slikt tilfelle vil luftvekslingseffektiviteten beskrive forholdene best. Oppgave 4.3. I byggeforskriftene er det angitt følgende luftmengder: 7 liter/s pr. person 2 liter/s pr. m 2 golvflate Følgende antagelser ligger til grunn for disse luftmengdene: Basert på luktkriteriet med 20% misfornøyde (1.4 decipol). Lukten er jevnt fordelt i rommet (ventilasjonseffektivitet på 100%). Aktivitetsnivået tilsvarer lett, sittende arbeide (ca. 1.1 met). Middels avgassing fra bygningsmaterialer (ca. 0.28 olf/m 2 ). Ren uteluft (0 decipol). For et rom med volum med areal 60m 2 og personbelastning 15m 2 /person blir ventilert friskluftmengde i følge byggeforskriftene: Q 60 2+ 60 liter / s 15 7 148 Side 4 av 8
Oppgave 4.4 Vi har følgende situasjon: ROM V r Q, e r n i V r, o S n i V r, r Q, s Q, o Figur 2 η Siden vi ikke har omluft er ( 1 η) Luftmengde ved infiltrasjon: Qi ni Vr Partikkelbalanse, rom: (tilført bortført) eller (innsatt s η o ) s o Q s + ni Vr o + S Q e + ni Vr r (1) Q ( 1 η) + n V + S Q + n V o i r o e i r r (2) Innfører ventilasjonseffektiviteten: ε v e r s s e r ( 1 η) ( 1 η) o o (3) Løser (3) mhp. konsentrasjonen i avtrekket: ε + ( 1 η) ( 1 ε ) (4) e v r v o Setter (4) inn i (2) og løser mhp. luftmengden Q:: Q r ( ) S ni Vr r o 1 ( 1 η) ( 1 η) ε o r o v (5) MERK: Vi har i denne oppgaven forutsatt at ventilasjonsanlegget var 100% balansert, dvs. at tilført infiltrasjonsluft ikke trekkes av gjennom ventilasjonsanlegget, men heller strømmer over til andre tilstøtende rom. Dersom noen har antatt at infiltrasjonsluftmengden blir trukket av med ventilasjonen, vurderes dette også som riktig svar. Side 5 av 8
Oppgave 4.5 Installasjon av forfilter for å forbedre luftkvaliteten i rommet. Forfilteret installeres i serie med det eksisterende filter. Fra formelsamling finnes (for seriekobling av flere filtre): ( 1 η ) ( 1 η) ( 1 η ) tot f (6) Q, s Q, o η η f Figur 3 Kombinerer ligning (6) med ligning (5), og løser ut partikkelkonsentrasjonen i rommet: r ( ε ( 1 η) ( 1 η )) S+ n V + Q i r v f o Q ε + n V v i r (7) der η og η f er henholdsvis utskillingsgrader for eksisterende filter og forfilter. Oppgave 4.6 Totalt middeltrykkfall over filter (uten forfilter): Totalt middeltrykkfall over filtre (med forfilter): 300 Pa 150+230 380 Pa Fra formelsamling: E Q p filter τ [kwh] ηvifte E2 E1 Endring i energiforbruk: E% 100% E1 Q1 p der filter, 1 τ1 Q E1 og E2 η η vifte, 1 2 p filter, 2 τ2 vifte, 2 Luftmengden og tidsperioden er den samme for de to tilfellene. Antar i tillegg at viftens virkningsgrad er tilnærmet konstant, og kan sette: pfilter, 2 pfilter, 1 380 300 E% 100% 100% 26. 7% p 300 filter, 1 HIN 09.03.98 Bjørn R. Sørensen Integrert Bygningsteknologi Side 6 av 8
Oppgave 5B Kun ingeniørstudenter (Vektlegging 10%) 5.1 Beregn den nødvendige ventilasjon i l/s under forutsetning av at to av personerne røyker, og det skal være henholdsvis 10% og 20% misfornøyde. Alle henvisninger i denne oppgave er til ENØK-boken kap. 4. Ifølge figur 4.2.30 gjelder det for et vanlig kontor / lav-olf kontor følgende verdier: Middel kontor 0,3 olf/m 2 golvflate Lav-olf kontor 0,05 olf/m 2 golvflate (mellom 0,05-0,1) Under det første spørsmål antas det at fire personer ikke røyker og to personer røyker. På figur 4.2.29 ses at en ikke røyker avgir 1 olf og en røyker avgir 6 olf. Vi kan heretter stille opp et skjema for forureningsbelastningen i kontoret: Alm. kontor Lav-olf kontor (olf) (olf) Personer ( 6 stk): Ikke røyker 1 olf/person 4 6 røyker 6 olf/person 12 Rom (50 m 2) : Vanlig kontor 0,3 olf/m 2 15 Lav-olf kontor 0,05 olf/m 2 2,5 Ialt G 31 7,5 Sammenhengen mellom luktrespons ved førsteinntrykk i rom ( i ) og prosentdel utilfredse (PD) er gitt av ligning (4.13): i 112 (ln PD - 5,98) -4 PD 10%: i 112 (ln 10-5,98) -4 112 (2,3026ln PD - 5,98) -4 0,61 PD 20%: i 112 (ln 20-5,98) -4 1,4 Tallene kan også avleses av figur 4.2.27, men det er svært vanskelig å få presise verdier. Det nødvendige luftskifte kan finnes av formel (4.14): 10 G V min ------------ ( v ) -1 i - o der G 31 olf / 7 olf og i,10% 0,61 / i,20% 1,41 og v 0,8. I figur 4.2.32 er typiske verdier for opplevd utendørs luftkvalitet oppgitt. Herav ses: o 0,2 I et vanlig kontor med G 31 olf, i,10% 0,61 / i,20% 1,41 og v 0,8 gir formel (4.14): Side 7 av 8
10 G V min ------------ ( v ) -1 i - o V c,10% 945 l/s V c,20% 320 l/s 5.2 Hvis kontoret er et lav-olf kontor, ingen i rommet røyker og det skal være henholdsvis 10% og 20% misfornøyde. hva blir da den nødvendige ventilasjon i l/s? Iet lav-olf kontor, hvor der ikke røykes blir verdiene tilsvarende til 8,5 olf og i,10% 0,61 / i,20% 1,41 og v 0,8: V c,10% 259 l/s V c,20% 88 l/s Side 8 av 8