ZYSKI CIEPŁA OD ŹRÓDEŁ ZEWNĘTRZNYCH

Zewnętrzne zyski ciepła:

1,bezpośrednie i rozproszone promieniowanie słoneczne przez okna

2.Przenikanie ciepła przez oszklone a także nieprzezroczyste przegrody pom zależne od różnicy temp pow zewn i wewn

3.promieniowanie słoneczne, które w końcu stanowi zyski ciepła pom przez przegrody nieprzezroczyste.

4.zyski ciepła jawnego których źródłem jest infiltracja ciepłego powietrza zewnętrznego.

Źródła zewnętrzne:

-pow zewn

-słońce

Bodźce powodujące napływ ciepła do pom

-temp pow zewn

-natężenie promieniowania słonecznego

Mechanizmy przenoszenia ciepła do pom

-przegrody nieprzezroczyste

~ przenikanie ciepła

-przegrody przezroczyste

~przenikanie

~transmisja promieniowania słonecznego

Te mechanizmy są bardzo skomplikowane

METODY SZACOWANIA ZYSKÓW CIEPŁA OD ŹRÓDEŁ ZEWNĘTRZNYCH

1.Zyski ciepła przez przegrody nieprzezroczyste

Ciepło przedostaje się do pom z zewnątrz w wyniku różnicy temp pow i promieniowania słonecznego. Zyski uzależnione są od jednoczesnego wpływu dwóch wielkości:

-natężenia promieniowania całkowitego na które składa się promieniowanie bezpośrednie i promieniowanie rozproszone

-temp pow zewn.

Mamy do czynienia ze stacjonarną wymianą ciepła- wielkości w procesie zostają ustalone, nie zmieniają się

Temperatura powierzchni przegrody to wywołana jest:

-promieniowaniem bezpośrednim padającym na przegrodę

-promieniowaniem rozproszonym

-temp zewn pow

Strumień jednostkowy na powierzchni tej ściany w warunkach ustalonych

qo=Q/A=ab*Ib+arIr+αz(tz-to)+εRs+εRo

abIb- strumień ciepła zaabsorbowanego promieniowania bezpośredniego

arIr- -II- rozproszonego

αz(tz-to)-strumień konwekcyjny będący wynikiem różnicy temp zewn i wewn

εRs- zaabsorbowany strumień promieniowania cieplnego od otoczenia

εRo- wyemitowany strumień promieniowania cieplnego do otoczenia

1. wsp absorpcji promieniowania

I- natężenie promieniowania słonecznego

αz- wsp wnikania ciepła

tz- temp pow zewn

tp-temp zewn powierzchni przegrody

ε- wsp emisji promieniowania cieplnego= wsp absorpcji promieniowania cieplnego

Rs- natężenia promieniowania cieplnego od otoczenia

Ro- natężenia promieniowania cieplnego dla ciała doskonale czarnego o temp = temp powierzchni przegrody

Strumień jednostkowy to strumień całkowity odniesiony do jednostki powierzchni.

Strumień promieniowania cieplnego jest stosunkowo niewielki. Strumień konwekcyjny zależy od temp zewn wpływa na temp wewnątrz

Gdybyśmy mieli tylko wymianę konwekcyjną

qo=αz(tE-to)

tE=tz + (abIb+arIr+ε(Rs-Ro))/αz

ab i ar są do siebie zbliżone

Ponieważ ε(Rs-Ro) jest stosunkowo małły więc

tE=tz+aI/α’z

α’=23W/m2K

tE- temp słoneczna pozorna temp pow jest to taka fikcyjna temp pow zewn przy której strumień ciepła wnikający do zewnętrznej powierzchni przegrody jest taki sam jak strumień wywołany promieniowaniem słonecznym i rzeczywistą temp pow zewn

Strumień ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody jest równy strumieniowi na zewnętrznej powierzchni przegrody.

Równanie przenikania ciepła przez przegrody nieprzezroczyste w warunkach stacjonarnych.

q=Uo(tE-tp)

Uo-wsp przenikania ciepła

tp-temp pow w pom

W wentylacji i klimatyzacji nie mamy do czynienia tak naprawdę z warunkami stacjonarnymi. Temp pow się zmienia.

To równanie możemy stosować tylko dla cienkich przegród

W grubych przegrodach które mają swoją masę mamy akumulację ciepła stad mamy do czynienia:

-z opóźnieniem czasowym między zaistnieniem impulsu pomiędzy zewn powierzchnią przegrody a pojawieniem się go na wewn pow przegrody

-tłumienie amplitudy wahań temp między zewn i wewn powierzchnią przegrody.

Akumulacja ciepła w przegrodzie zewn powoduje zmniejszenie amplitudy wahań temp po stronie wewn przegrody w stosunku do amplitudy występującej po stronie zewn. Obserwuje się też przesunięcie w czasie dopływającego do pom strumienia ciepła wywołanego zmiennymi wartościami temp pow i natężenia promieniowania słonecznego.

---- temp na wewn powierzchni przegrody.

Obserwujemy:

-przesunięcie czasowe między wystąpieniem impulsów

-zwiększenie amplitudy wahań

∆t- opóźnienie czasowe

γ- wsp tłumienia amplitudy wahań

γ=A2/A1

∆t i γ zależą:

-grubości przegrody

-wsp przewodzenia ciepła materiału przegrody

-ciepła właściwe materiału przegrody

-ciężaru właściwego materiału przegrody

-wartości wsp przejmowania napływu i odpływu ciepła

Niestacjonarna wymiana w przegrodzie.

Idealna sytuacja byłaby gdy: tpow = śrtE

Ta koncepcja wymiany ciepła została przyjęta przez Mackeya i Wrighta.

Metoda Mackeya i Wrighta.

Strumień ciepła przez przegrodę nieprzezroczystą:

qpn=Uo[(tm-tp)+ γ(tE-tm)]

Uo-wsp przenikania ciepła

tm-średnia dobowa temp słoneczna

tp-temp pow w pom

tE-chwilowa twmp słoneczna

tE=tE(t-∆t) – temp słoneczna wyznaczona na moment określony opóźnieniem czasowym

(t-∆t)- moment przesunięcia opóźnienie czasowe

Równanie można podzielić na:

-stacjonarny strumień ciepła

-chwilowy (niestacjonarny)s c

Ponieważ zyski ciepła przez przegrody nieprzezroczyste nie są dominującymi zyskami posługujemy się zależnością:

qpn=Uo*Δtr

Δtr- równoważna różnica temp wyznaczana dla miesiąca lipca przy którym

tśrpow w pom 26’C

tśrpow zewn 24’C

Jeśli mamy inne miesiące to posługujemy się wartością skorygowaną:

Δtr’= Δtr+(tśr-24)+(26-tp)+β

β- poprawka na przejrzystość atmosfery.

Wzór M W stosujemy:

-dla NTOZ

-dla CNT

2.Zyski ciepła przez przegrody przezroczyste

Qpp=Qp+Qr

Qp- zyski ciepła przez przenikanie

Qr –strumień ciepła od promieniowania słonecznego

Qp=AoUo(tz-tp)

Ao-powierzchnia okna w świetle muru

Uo-wsp przenikania dla okna

Zyski ciepła od promieniowania słonecznego

Strumień ciepła jest:

-częściowo odbity 8%

-częściowo absorbowany przez szybę 6%

-częściowo przenika do pom 86%

i1=0,86Ic

I2=0,06Ic

I3=0,08Ic

Pomieszczenie:

Ta część promieniowania która przeniknęła do pom jest odbita pochłaniana znowu odbita...

Q-strumień ciepła dostający się do pom przez szybę

t-czas

mo<m1<m2

Gdy mo=0 to znaczy że są nieakumulujące przegrody, strumień wprowadzony do pom=strumieniowi w pow. W wyniku akumulacji pojawiają się nam zupełnie inne strumienie ciepła oddawanego

Ten strumień nie jest absorbowany bezpośrednio przez pow. Najpierw jest absorbowany przez przegrody a potem dopiero oddawany do pom. W związku z czym obserwujemy przesunięcie czasowe oddawanego strumienia i jednoczesne wytłumienie wielkości strumienia.

Pole pod krzywą --- = polu pod krzywą ___ pod warunkiem że cały strumień jaki dostał się do pom pozostaje w tym pom. Im większa masa tym tłumienie jest większe.

Masa która tłumi zyski ciepła w pom

mz-masa przegrody zewn

m=(Σmz+0,5Σmwewn)/F

F-powierzchnia podłogi

Im większa masa przegród tym większe opóźnienie oddawania ciepła do pom oraz tym bardziej stłumiona intensywność oddawania ciepła.

Zyski ciepła od promieniowania słonecznego

Qr=[A1Icmaxa+(A-A1)Icmax]bs

A-powierzchnia szyb w oknie

A=Ao*g

g- udział powierzchni szyb w powierzchni okna

małe okna g=0,5

duże okna g=0,9

A1-powierzchnia nasłoneczniona szyb

Icmax-max natężenie promieniowania słonecznego całkowitego dochodzące przez pojedynczą szybę o grubości 3mm przy danym miesiącu i danej orientacji

Irmax-max -II- ( nie rozróżniamy orientacji)

Icmax i Irmax zależą od konta padania promieniowania słonecznego

1. wsp poprawkowy na zanieczyszczenie atmosfery

duże miasta a=1

obszary uprzemysłowione a=0,87

obszary pazamiejskie a=1,15

b-wsp przepuszczalności promieniowania przez okno

szkło pojedyncze zwykłe b=1

szkło podwujne b=0,9

szkło refleksyjne pojedyncze b=0,6

żaluzje zewn b=0,15

żaluzje wewn b=0,7

1. jest bardzo ważny ma duży wpływ na ilość ciepła przenikającego do pom należy dążyć aby b było jak najmniejsze

Szkła absorpcyjne nagrzewają się i oddają ciepło do pom

s-wsp akumulacji ciepła w przegrodach w pom wielkość stabelaryzowana zależy:

-rodzaj urządzenia klimatyzacyjnego

-akumulacyjność przegród

Przyjmuje się dla stałej temp gdy się waha to

S*=s+Δs

Stosujemy:

-dla CNT bo wtedy temp zbliża się do stałej niewiele się zmienia

-gdy przegrody pom mają zwiększoną akumulacyjność

m>100kg/m3

-powierzchnia niezacieniona okna stosunkowo niewiele się zmienia

A1=100%-80%

Gdy mamy inny rodzaj urządzenia lub inna pow niezacieniona to musimy szacować. Przyjmujemy niekorzystny przypadek gdy nie ma akumulacji I1

Qr=[A1Ica+(A-A1)Ir]b

Icmax- strumień ciepła przez część niezacienioną

Irmax- -II- zacienioną

Ic- chwilowa wartość natężenia promieniowania słonecznego całkowitego

Ir- chwilowa wartość natężenia promieniowania słonecznego rozproszonego

Stosujemy:

-dla NTOZ
–gdy m<100kg/m2

-gdy nie jesteśmy w stanie oszacować wpływu akumulacji

OBLICZENIA

Prowadzi się od maja do września

NTOZ tp=tz+ Δt

CNT tp=(tz+21)/2 tp>=tp(oz)

Obliczeniowe zyski ciepła = MAX Qzbj

Ilość pow wentylującego

V=Qzbj(max)/ρCpV.