Bức xạ mặt trời qua kính thực tế

Nhiệt bức xạ mặt trời khi bức xạ qua kính chỉ có một phần tác động tức thời tới không khí trong phòng, phần còn lại tác động lên kết cấu bao che và bị hấp thụ một phần, chỉ sau một khoảng thời gian nhất định mới tác động tới không khí

Vì vậy thành phần nhiệt thừa do các tia bức xạ xâm nhập qua cửa kính gây tác động tức thời đến phụ tải hệ thống điều hoà không khí

(3-26)

trong đó

R’_xn - Lượng bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính gây tác động tức thời đến phụ tải của hệ thống điều hoà không khí, W/m²

R_max - Lượng bức xạ mặt trời lớn nhất xâm nhập qua cửa kính, W/m² (Tham khảo bảng 3-8a)

n_t - Hệ số tác dụng tức thời (Tham khảo bảng 3-8b, và 3-8c)

k - Tích số các hệ số xét tới ảnh hưởng của các yếu tố như sương mù, độ cao, nhiệt động động sương, loại khung cửa và màn che.

Hệ số tác động tức thời cho trong các bảng 3-8b và 3-8c. Cần lưu ý rằng để xác định hệ số tác dụng tức thời phải căn cứ vào khối lượng tính cho 1m² diện tích. Thật vậy khi khối lượng riêng của vật càng lớn, khả năng hấp thụ các tia bức xạ càng lớn, do đó mức độ chậm trễ giữa điểm cực đại của nhiệt bức xạ và phụ tải lạnh càng lớn.

Bảng 3-8a : Lượng nhiệt lớn nhất xâm nhập qua cửa kính loại cơ bản R max , W/m 2

Bảng 3-8b : Hệ số tác dụng tức thời n t của lượng bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính có màn che bên trong

(Hoạt động 24giờ/24, nhiệt độ không khí không đổi)

Bảng 3-8c : Hệ số tác dụng tức thời n t của lượng bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính không có màn che hoặc trong râm

(Hoạt động 24giờ/24, nhiệt độ không khí không đổi)

Ví dụ 1: Xác định lượng nhiệt bức xạ lớn nhất vào qua cửa sổ bằng kính cơ bản, rộng 5m². Cho biết địa phương nới lắp đặt công trình ở vĩ độ 20^o Bắc, kính quay về hướng Đông, khung cửa bằng sắt, nhiệt độ đọng sương trung bình là 25^oC, trời không sương mù, độ cao so với mặt nước biển là 100m.

-Ứng với 20^o Bắc , hướng Đông , theo bảng 3-8 , tra được R_max = 520 W/m² vào 8 giờ tháng 4 và tháng 8

- Hệ số

- Hệ số

- Trời không mây nên epxilon_mm = 1

- Khung cửa kính là khung sắt nên epxilon_kh = 1,17

- Kính là kính cơ bản và không có rèm che nên epxilon_k = epxilon_m =1

Theo công thức (3-21) ta có :

Ví dụ 2 : Xác định lượng nhiệt bức xạ xâm nhập không gian điều hoà qua 10m² kính chống nắng màu xám dày 6mm, đặt hướng Tây Nam, ở TP. Hồ Chí Minh, bên trong có màn che kiểu Hà Lan. Vị trí lắp đặt có độ cao so với mặt nước biển không đáng kể, nhiệt độ động sương trung bình 24^oC, trời không mây, khung cửa bằng gổ.

- Lượng nhiệt bức xạ qua kính được xác định theo công thức :

- Các hệ

- Hệ số

- Lượng nhiệt xâm nhập :

- Giá trị R tra theo bảng 3-7 với 10^o vĩ Bắc, hướng Tây Nam : R_max = 508 W/m² vào lúc 15 giờ tháng 1 và 11.

Nhiệt lượng bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q 62 .

Khác với cửa kính cơ chế bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che được thực hiện như sau

- Dưới tác dụng của các tia bức xạ mặt trời, bề mặt bên ngoài cùng của kết cấu bao che sẽ dần dần nóng lên do hấp thụ nhiệt. Lượng nhiệt này sẽ toả ra môi trường một phần, phần còn lại sẽ dẫn nhiệt vào bên trong và truyền cho không khí trong phòng bằng đối lưu và bức xạ. Quá trình truyền này sẽ có độ chậm trễ nhất định. Mức độ chậm trễ phụ thuộc bản chất kết cấu tường, mức độ dày mỏng.

Thông thường người ta bỏ qua lượng nhiệt bức xạ qua tường. Lượng nhiệt truyền qua mái do bức xạ và độ chênh nhiệt độ trong phòng và ngoài trời được xác định theo công thức:

(3-26)

F - Diện tích mái (hoặc tường), m²

k - Hệ số truyền nhiệt qua mái (hoặc tường), W/m².^oC

deltat = t_TD - t_T độ chênh nhiệt độ tương đương

(3-27)

epxilon_s - Hệ số hấp thụ của mái và tường

alfa_N = 20 W/m².K - Hệ số toả nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài

R_nx = R/0,88 - Nhiệt bức xạ đập vào mái hoặc tường, W/m²

R - Nhiệt bức xạ qua kính vào phòng (tra theo bảng 3-7), W/m²

phi_m - Hệ số màu của mái hay tường

+ Màu thẩm : phi_m = 1

+ Màu trung bình : phi_m = 0,87

+ Màu sáng : phi_m = 0,78

epxilon_s - Hệ số hấp thụ của tường và mái phụ thuộc màu sắc, tính chất vật liệu, trạng thái bề mặt tra theo bảng dưới đây

Bảng 3.9 : Độ đen bề mặt kết cấu bao che

Khi có độ chênh áp suất trong nhà và bên ngoài thì sẽ có hiện tượng rò rỉ không khí . Việc này luôn luôn kèm theo tổn thất nhiệt.

Nói chung việc tính tổn thất nhiệt do rò rỉ thường rất phức tạp do khó xác định chính xác lưu lượng không khí rò rỉ. Mặt khác các phòng có điều hòa thường đòi hỏi phải kín. Phần không khí rò rỉ có thể coi là một phần khí tươi cung cấp cho hệ thống.

L₇ - Lưu lượng không khí rò rỉ, kg/s

I_N, I_T - Entanpi của không khí bên ngoài và bên trong phòng, kJ/kg

t_T, t_N - Nhiệt độ của không khí tính toán trong nhà và ngoài trời, ^oC

d_T, d_N - Dung ẩm của không khí tính toán trong nhà và ngoài trời, g/kg.kk

Tuy nhiên, lưu lượng không khí rò rỉ L_rr thường không theo quy luật và rất khó xác định. Nó phụ thuộc vào độ chênh lệch áp suất, vận tốc gió, kết cấu khe hở cụ thể, số lần đóng mở cửa ...vv. Vì vậy trong các trường hợp này có thể xác định theo kinh nghiệm

Bảng 3.10 : Hệ số kinh nghiệm C

Tổng lượng nhiệt do rò rỉ không khí:

(3-31)

Trong trường hợp ở các cửa ra vào số lượt người qua lại tương đối nhiều , cần bổ sung thêm lượng không khí .

(3-32)

G_c - Lượng không khí lọt qua cửa, kg/giờ

L_c - Lượng không khí lọt qua cửa khi 01 người đi qua, m³/người

n - Số lượt người qua lại cửa trong 1 giờ.

P - Khối lượng riêng của không khí, kg/m³

Như vậy trong trường hợp này cần bổ sung thêm

Bảng 3-11 dưới đây dẫn ra lượng khô khí lọt qua cửa khi 01 người đi qua.

Bảng 3-11 : Lượng không khí lọt qua của L c , m 3 /người

Người ta chia ra làm 2 tổn thất

- Tổn thất do truyền nhiệt qua trần mái, tường và sàn (tầng trên) : Q₈₁

- Tổn thất do truyền nhiệt qua nền : Q₈₂

Tổng tổn thất truyền nhiệt

(3-35)

Nhiệt truyền qua tường, trần và sàn tầng trên Q81

Nhiệt lượng truyền qua kết cấu bao che được tính theo công thức sau đây :

(3-36)

k -Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m².^oC

F - Diện tích bê mặt kết cấu bao che

deltat - Độ chênh nhiệt độ tính toán, ^oC

Xác định độ chênh nhiệt độ tính toán.

- Mùa hè :

(3-37)

- Mùa Đông :

(3-38)

t_T - Nhiệt độ tính toán trong phòng, ^oC

t_N - Nhiệt độ tính toán bên ngoài, ^oC

phi - Hệ số tính đến vị trí của kết cấu bao che đối với không khí bên ngoài

Đối với tường bao

Đối với tường bao trực tiếp xúc với môi trường không khí bên ngoài thì phi = 1. Trường hợp tường ngăn nằm bên trong công trình không trực tiếp tiếp xúc với không khí bên ngoài trời thì hệ số phi sẽ được chọn tuỳ trường hợp cụ thể dưới đây.

Đối với trần có mái

- Mái bằng tôn, ngói, fibrô xi măng với kết cấu không kín phi = 0,9

- Mái bằng tôn, ngói, fibrô xi măng với kết cấu kín phi = 0,8

- Mái nhà lợp bằng giấy dầu phi = 0,75

Tường ngăn với phòng không có điều hoà (phòng đệm)

- Nếu phòng đệm tiếp xúc với không khí bên ngoài phi = 0,7

- Nếu phòng đệm không tiếp xúc với không khí bên ngoài phi = 0,4

Đối với sàn trên tầng hầm

- Tầng hầm có cửa sổ phi = 0,6

- Tầng hầm không có cửa sổ phi = 0,4

Đối với tường ngăn với phòng có điều hoà

Trong trường hợp này ta không tính phi = 0

Xác định hệ số truyền nhiệt qua tường và trần.

(3-39)

alfa_T - Hệ số toả nhiệt bề mặt bên trong của kết cấu bao che, W/m², ^oC

alfa_T - Hệ số toả nhiệt bề mặt bên ngoài của kết cấu bao che, W/m², ^oC

sichmai, - Chiều dày của lớp thứ i , m

lamdai - Hệ số dẫn nhiệt lớp thứ i, W/m.^oC

Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài và bên trong phòng

Bảng 3.12 : Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài và bên trong

Nhiệt trở của lớp không khí

Nếu trong kết cấu bao che có lớp đệm không khí thì tổng nhiệt trở dẫn nhiệt phải cộng thêm nhiệt trở của lớp không khí này. Thường lớp đệm này được làm trên trần để chống nóng.

Bảng 3.13 : Trị số nhiệt trở của không khí R kk

Ghi chú:

Trị số R_kk cho ở bảng trên đây ứng với độ chênh nhiệt độ trên 2 bề mặt của lớp không khí deltat = 10^oC. Nếu deltat khac 10^oC ta cần nhân trị số cho ở bảng 3-14 dưới đây

Bảng 3.14: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt trở không khí

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng

Hệ số dẫn nhiệt lamda của vật liệu thay đổi phụ thuộc vào độ rỗng, độ ẩm và nhiệt độ của vật liệu.

- Độ rỗng càng lớn thì lamda càng bé, vì các lổ khí trong vật liệu có hệ số dẫn nhiệt thấp

- Độ ẩm tăng thì hệ số dẫn nhiệt tăng do nước chiếm chổ các lổ khí trong vật liệu, do hệ số dẫn nhiệt của nước cao hơn nhiều so với hệ số dẫn nhiệt của không khí.

- Nhiệt độ tăng, hệ số dẫn của vật liệu tăng. Sự thay đổi của hệ số dẫn nhiệt lamda khi nhiệt độ thay đổi theo quy luật bậc nhất :

(3-40)

trong đó:

lamda_o - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở 0^oC, kCal/m.h.^oC

t - Nhiệt độ vật liệu, ^oC

b - Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào tính chất vật liệu, có giá trị nằm trong khoảng 0,0001 đến 0,001.

Tuy nhiên, do sự phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu không đáng kể nên trong các tính toán thường coi hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu là không đổi và lấy theo bảng dưới đây.

Bảng 3.15 : Hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu

Để tính nhiệt truyền qua nền người ta chia nền thành 4 dãi, mỗi dãi có bề rộng 2m như hình vẽ 3-1.

Theo cách phân chia này

Khi tính diện tích các dải, dải I ở các góc được tính 2 lần vì ở các góc nhiệt có thể truyền ra bên ngoài theo 2 hướng

- Khi diện tích phòng nhỏ hơn 48m² thì có thể coi toàn bộ là dải I

- Khi chia phân dải nếu không đủ cho 4 dải thì ưu tiên từ 1 đến 4. Ví dụ chỉ chia được 3 dải thì coi dải ngoài cùng là dải I, tiếp theo là dải II và III.

Tổn thất nhiệt qua nền do truyền nhiệt

Tổng lượng nhiệt thừa Q_T

(3-42)

Tổng nhiệt thừa của phòng :

Nhiệt thừa Q_T được sử dụng để xác định năng suất lạnh của bộ xử lý không khí trong chương 4. Không nên nhầm lẫn khi cho rằng nhiệt thừa Q_T chính là năng suất lạnh của bộ xử lý không khí .

Tổng nhiệt thừa của phòng Q_T gồm nhiệt hiện Q_hf và nhiệt ẩn Q_wf của phòng.

- Tổng nhiệt hiện của phòng :

- Tổng nhiệt ẩn của phòng :

Như đã trình bày ở trên , trường hợp không gian khảo sát là nhà hàng thì bình quân mỗi người cộng thêm 20W do thức ăn toả ra , trong đó 10W là nhiệt hiện và 10w là nhiệt ẩn.

Lượng ẩm do người tỏa ra W1

Lượng ẩm do người tỏa ra được xác định theo công thức sau :

(3-43)

n - Số người trong phòng.

g_n - Lượng ẩm do 01 người tỏa ra trong phòng trong một đơn vị thời gian, kg/s

Lượng ẩm do 01 người toả ra g_n phụ thuộc vào cường độ lao động và nhiệt độ phòng. Trị số g_n có thể tra cứu theo bảng 3.16 dưới đây :

Bảng 3.16 : Lượng ẩm do người tỏa ra, g/giờ,người

Lượng ẩm bay hơi từ các sản phẩm W2

Khi đưa các sản phẩm ướt vào phòng thì có một lượng hơi nước bốc vào phòng. Ngược lại nếu đưa sản phẩm khô thì nó sẽ hút một lượng ẩm.

(3-44)

y₁, y₂ - Lần lượt là thủy phần của sản phẩm khi đưa vào và ra.

g₂ - Lưu lượng của sản phẩm , kg/s

Thành phần ẩm thừa này chỉ có trong công nghệp

Lượng ẩm do bay hơi đoạn nhiệt từ sàn ẩm W3

Khi sàn bị ướt thì một lượng hơi ẩm từ đó có thể bốc hơi vào không khí làm tăng độ ẩm của nó. Lượng hơi ẩm được tính như sau :

(3-45)

F_s - Diện tích sàn bị ướt, m²

T_ư - Nhiệt độ nhiệt kế ướt ứng với trạng thái trong phòng.

Lượng ẩm do bay hơi đoạn nhiệt được tính cho nơi thường xuyên nền nhà bị ướt như ở khu nhà giặt, nhà bếp, nhà vệ sinh . Riêng nền ướt do lau nhà thường nhất thời và không liên tục, nên khi tính lưu ý đến điểm này.

Lượng ẩm do hơi nước nóng mang vào W4

Khi trong phòng có rò rỉ hơi nóng , ví dụ như hơi từ các nồi nấu, thì cần phải tính thêm lượng hơi ẩm thoát ra từ các thiết bị này.

W₄ = G_h (3-46)

Lượng ẩm thừa W T

(3-47)

Tổng tất các nguồn ẩm toả ra trong phòng gọi là lượng ẩm thừa

Nhiệt thừa W_T được sử dụng để xác định năng suất làm khô của thiết bị xử lý không khí ở chương 4.

Như đã biết khi nhiệt độ vách t_W thấp hơn nhiệt độ đọng sương của không khí tiếp xúc với nó thì sẽ xãy ra hiện tượng đọng sương trên vách đó. Tuy nhiên do xác định nhiệt độ vách khó nên người ta quy điều kiện đọng sương về dạng khác.

* Về mùa hè : Mùa hè ta thực hiện chế độ điều hòa (làm lạnh), nhiệt độ bên ngoài lớn hơn nhiệt độ bên trong:

Khi, như vậyvách trong không thể xãy ra hiện tượng đọng sương.

Gọi t^N_s là nhiệt độ đọng sương vách ngoài ta có điều kiện đọng sương:

Theo phương trình truyền nhiệt ta có

hay:

k = alfa _N.(t_N - t^N_W)/ (t_N - t_T)

Khi giảm t^N_W thì k tăng, khi giảm tới t^N_s thì trên tường đọng sương, khi đó ta được giá trị k_max

Điều kiện đọng sương được viết lại:

* Về mùa đông : Về mùa đông lý luận tương tự trên ta thấy nếu xãy ra động sương thì chỉ có thể xãy ra trên vách tường trong. Khi đó điều kiện để không đọng sương trên vách trong là:

*****