Budownictwo II kolokwium

(1)

1. Przyjmując równanie bilansu energii pomieszczenia budynku o postaci:

mc^ = tclAG + Q_co -

dt    ° R

gdzie:

T_w - temperatura pomieszczenia

T_a - temperatura otoczenia zewnętrznego = 0°C

m - masa elementów - przegród akumulacyjnych [kg], m-p [kg/m³] x V [m³] c - ciepło właściwe [J/kg K] r - transmisyjność przeszklenia

a - absorpcyjność promieniowania słonecznego powierzchni przegród akumulacyjnych Q_co - zapotrzebowanie na moc grzewczą [W]

R_c - całkowity zastępczy opór cieplny [K/W]

Pomieszczenie ma masywne akumulacyjne przegrody wewnętrzne. Przyjęto, że temperatura przegród akumulacyjnych odpowiada temperaturze w pomieszczeniu T_w. Przyjęto również, że nieprzezroczyste przegrody zewnętrzne, strop i podłoga są tak dobrze izolowane, że nie ma miejsca przepływ ciepła przez te przegrody. Przepływ ciepła występuje jedynie przez okno o współczynniku przenikania ciepła U = 2,4 W/m²K. Pominięto zapotrzebowanie na ciepło do cełów wentylacyjnych.

A.    Wyznaczyć natężenie promieniowania słonecznego G docierającego bezpośrednio przez okno o transmisyjności r= 0,8 do rozważanego pomieszczenia o absorpcyjności przegród akumulacyjnych dla promieniowania słonecznego a = 0,3, które zapewnia utrzymanie temperatury danego pomieszczenia na stałym poziomie T_w = const = 20 °C, bez konieczności wykorzystania instalacji grzewczej w pomieszczeniu, Q_co=0. Zapisać równanie (1) w odpowiedniej postaci. Skomentować otrzymany wynik.

B.    Temperatura w rozważanym pomieszczeniu o godzinie 16 (po zachodzie Słońca) wynosi T_w=20 °C. Jaka będzie temperatura pomieszczenia następnego dnia o godzinie 8 rano (tuż po wschodzie), jeżeli temperatura na zewnątrz jest niezmienna i wynosi T_a = const= 0 °C, instalacja ogrzewcza nie jest wykorzystywana Q_co = 0, a stan termiczny, a więc

temperatura pomieszczenia o godzinie 8 rano wynika z początkowych warunków cieplnych T_w(t=16°°)-20 °C i pojemności cieplnej przegród akumulacyjnych pomieszczenia. Okno ma wymiar 4 m². Ściana masywna akumulująca o wysokości 2,4 m, długości 5 m i grubości 0,25 m jest wykona z betonu o gęstości p = 2000 kg/m³ i cieple właściwym c = 0,8 kJ/kg K. Przed wyznaczeniem temperatury obliczyć pojemność cieplną C [J/K] przegrody masywnej i wskaźnik RC [godz]. Zapisać równanie (1) w odpowiedniej postaci i podać jego rozwiązanie (na temperaturę pomieszczenia T_w po czasie t). Skomentować otrzymany wynik.

2. Jak można ograniczyć dostęp promieniowania słonecznego do pomieszczenia latem, w celu zabezpieczenia przed przegrzewaniem?