20130412 - Umeå universitet

UMEÅ UNIVERSITET
Tillämpad fysik och elektronik
Mohsen Soleimani-Mohseni
Fredrik Häggström
Ronny Östin
Mark Murphy
Umeå 12/4 2013
ENERGIEFFEKTIVISERING, 8 HP
Tid: 09.00-15.00 den 12/4-2013
Hjälpmedel: Kompendiet EnBe, LCC, Pinch, Tillämpad byggnadsfysik, Heat and Mass
transfer, tabeller och diagram
Definiera använda beteckningar, sätt ut enheter, ange och motivera antaganden.
Du får göra nödvändiga (ingenjörsmässiga) antaganden och approximationer, men du måste
motivera dem!
Lösningarna skall redovisas så strukturerat att en bedömning kan tillåtas.
Dåligt strukturerade lösningar medför poängavdrag.
Skriv tydligt och läsbart! Oläsbara eller svårlästa handstilar bedöms inte
Uppgift 1) MSM 6 p
Man vill att ett extremt välisolerat hus skall klara sig utan extra uppvärmningsenergi ner till
en utetemperatur av +5C°C om innetemperaturen är 20°C. För att klara detta användas en
regenerativ värmeväxlare typ Ljungström för ventilationsluften. Lufthastigheten är sådan att α
(värmeövergångstalet) i denna kan uppskattas till 20 W/m2/K. Vad blir ytan för denna
värmeväxlare under följande förutsättningar:
- UA-värdet för husets omslutningsytor antas vara 40 W/K
- ”Gratisenergi” antas vara 750 W.
- Huset har en luftvolym av 200 m3 och har 0,5 luftomsättningar per timme.
- Rotorns hastighet kan antas vara så stor att dess temperaturändring vid rotationen genom
kall och varm luft kan försummas
Uppgift 2) MSM 5 p
Varm luft vid atmosfärstryck och 75°C strömmar in i en 10 meters lång kanal. Kanalen är
oisolerad och har dimensioner 0,15 x 0,15 m. Den strömmande luften inuti kanalen har ett
volymflöde på 0,2 m3/s och kanalen passerar vindsutrymme. Kanalen har nästan en konstant
yttemperatur på ca 70°C. Bestäm lufttemperaturen vid kanalens utlopp samt värmeförluster
från kanalen till luften i vinden.
Uppgift 3) MSM 4 p
En yttervägg består utifrån räknat av:
- Alkydfärg med ånggenomgångsmotstånd z lika med 100 ∙ 103 s/m
- 250 mm lättbetong λ = 0,12 W/m/K och med ånggenomgångsmotstånd z lika med 25 ∙ 103
s/m
Beräkna relativ fuktigheten RF i gränsen mellan färgskikt och lättbetong. Uteklimatet är 0°C
och 90 % RF. Innetemperaturen är 20°C och fukttillskottet 3 g/m3.
Uppgift 4) MSM 3 p
Vad menas med ventilauktoritet och hur påverkar denna ventilkaraktäristiken?
Uppgift 5) FH 2 p
Nedan finns fyra typer av hus representerade, plank-, tegel-, landshövdinge- och lamellhus.
Koppla ihop rätt hustyp med rätt figur.
B
A
C
D
Uppgift 6) FH 4 p
a) Beskriv lite kortfattat ventilationsystemens utformning och utveckling mellan 1960 och
1974.
(1 p)
b) Vad kännetecknar stockholmsventilation?
(1 p)
c) Förklara följande begrepp/ definitioner:
(2 p)
•
Skrätt virke
•
Remstycke
•
Blindbotten
•
Kallmur
Uppgift 7) RÖ 6 p
Processen enligt tabell 1 nedan skall pinchoptimeras med avseende på en lägsta
temperaturdifferens på 15C.
1. Redovisa var processinterna värmeväxlare skall anslutas mellan delströmmarna och
var värmare och kylare skall placeras för att minimera behovet av extern värme och
kyla till processen.
2. Ange även UA-värdet för den största processinterna värmeväxlaren.
Tabell - Processparametrar
Delström
Specifikt värmeflöde
m  C P [kW/C]
1
2
3
4
2,0
3,5
2,6
3,0
Initial temperatur Slutlig temperatur
[C]
[C]
180
150
30
60
40
40
105
180