Tính cân bằng nhiệt và cân bằng ẩm (part2)
Trường hợp 2: không phải kính cơ bản và có rèm che: Q 61 = F k .R”.ε c .ε ds .ε mm ε kh .ε K, W (3-24) trong đó F k - Diện tích cửa kính, m 2 ; ...
Trường hợp 2: không phải kính cơ bản và có rèm che:
Q61 = Fk.R”.εc.εds.εmmεkh.εK, W (3-24)
trong đó
Fk - Diện tích cửa kính, m2;
Rn - Nhiệt bức xạ đến ngoài bề mặt kính; W/m2.
Trị số R lấy theo bảng 3-7, các giá trị αK, τK, ρK lấy theo bảng 3-5, αm, τm, ρm lấy theo bảng 3-6. Các hệ số khác vẫn tính giống như các hệ số ở công thức (3-21)
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 trong phòng.
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
R’xn = Rmax.k.nt (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;
Rmax - Lượng bức xạ mặt trời lớn nhất xâm nhập qua cửa kính, W/m2 (Tham khảo bảng 3-8a);
nt - 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.
Lượng nhiệt lớn nhất xâm nhập qua cửa kính loại cơ bản Rmax, W/m2
Bảng 3-8b: Hệ số tác dụng tức thời nt 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)
Hệ số tác dụng tức thời nt 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 20o Bắc, kính quay về hướng Đông, khung cửa bằng sắt, nhiệt độ đọng sương trung bình là 25oC, trời không sương mù, độ cao so với mặt nước biển là 100m.
-Ứng với 20o Bắc, hướng Đông, theo bảng 3-8, tra được Rmax = 520 W/m2 vào 8 giờ tháng 4 và tháng 8
- Hệ số εc = 1 + 0,023x100/1000 = 1,0023
- Hệ số εds = 1 - 0,13 (25-20)/10 = 1,065
- Trời không mây nên εmm = 1
- Khung cửa kính là khung sắt nên εkh = 1,17
- Kính là kính cơ bản và không có rèm che nên εk = εm =1
Theo công thức (3-21) ta có:
Q = 5 x 520 x 1,0023 x 1,065 x 1,17 = 3247 W
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 24oC, trời không mây, khung cửa bằng gổ.
- Lượng nhiệt bức xạ qua kính được xác định theo công thức:
Q = F.Rxn.εc.εds.εmmεkh
- Các hệ số εc = εmm = εkh = 1
- Hệ số εds = 1+ 0,13.(24 - 20)/10 = 1,052
- Lượng nhiệt xâm nhập:
- Giá trị R tra theo bảng 3-7 với 10o vĩ Bắc, hướng Tây Nam: Rmax = 508 W/m2 vào lúc 15 giờ tháng 1 và 11.
Q = 10 x 0,375 x 508 x 1,052 = 2004 W
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:
Q62 = F.k.φm.Δt, W (3-27)
F - Diện tích mái (hoặc tường), m2;
k - Hệ số truyền nhiệt qua mái (hoặc tường), W/m2.K;
Δt = tTD - tT độ chênh nhiệt độ tương đương.
εs - Hệ số hấp thụ của mái và tường;
αN = 20 W/m2.K - Hệ số toả nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài;
- 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;
φm - Hệ số màu của mái hay tường.
+ Màu thẩm : φm = 1;
+ Màu trung bình : φm = 0,87;
+ Màu sáng : φm = 0,78.
εs - 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
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.
Q7 = L7.(IN - IT) = L7 .Cp(tN-tT) + L7.ro(dN-dT) (3-29)
L7 - Lưu lượng không khí rò rỉ, kg/s
IN, IT - Entanpi của không khí bên ngoài và bên trong phòng, kJ/kg;
tT, tN - Nhiệt độ của không khí tính toán trong nhà và ngoài trời, oC;
dT, dN - Dung ẩm của không khí tính toán trong nhà và ngoài trời, g/kg.kk.
Tuy nhiên, lưu lượng không khí rò rỉ Lrr 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
Q7h = 0,335.(tN - tT).V., W (3-30)
Q7w = 0,84.(dN - dT).V., W (3-31)
V - Thể tích phòng, m3
- Hệ số kinh nghiệm cho theo bảng 3.10 dưới đây
Hệ số kinh nghiệm
Tổng lượng nhiệt do rò rỉ không khí:
Q7 = Q7h + Q7w (3-32)
Trong trường hợp ở các cửa ra vào số lượt người qua lại tương đối nhiều, cần bổ sung thêm lượng không khí.
Gc = Lc.n.ρ (3-33)
Gc - Lượng không khí lọt qua cửa, kg/giờ
Lc - Lượng không khí lọt qua cửa khi 01 người đi qua, m3/người
n - Số lượt người qua lại cửa trong 1 giờ.
ρ - Khối lượng riêng của không khí, kg/m3
Như vậy trong trường hợp này cần bổ sung thêm
Q’7h = 0,335.(tN - tT).Lc.n, W (3-34)
Q’7w = 0,84.(dN - dT). Lc.n, W (3-35)
Bảng 3-11 dưới đây dẫn ra lượng khô khí lọt qua cửa khi 01 người đi qua.
Lượng không khí lọt qua của Lc, m3/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
Q8 = Q81 + Q82 (3-36)
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:
Q81 = k.F.φ.Δt (3-37)
k -Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m2.oC
F - Diện tích bê mặt kết cấu bao che
Δt - Độ chênh nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong phòng, oC
Mùa hè Δt = tN - tT , mùa đông Δt = tT - tN.
φ- Hệ số xét đến vị trí của vách:
Đối với tường bao
- Đối với tường bao trực tiếp xúc với môi trường không khí bên ngoài thì φ = 1.
Đối với tường ngăn
- Nếu ngăn cách với không khí bên ngoài qua một phòng đệm không điều hoà φ = 0,7;
- Nếu ngăn cách với không khí bên ngoài qua hai phòng đệm không điều hoà φ = 0,4;
- Nếu tường ngăn với phòng điều hoà φ = 0.
Đối với trần có mái
- Mái bằng tôn, ngói, fibrô xi măng với kết cấu không kín φ = 0,9
- Mái bằng tôn, ngói, fibrô xi măng với kết cấu kín φ = 0,8
- Mái nhà lợp bằng giấy dầu φ = 0,75
Đối với sàn trên tầng hầm
- Tầng hầm có cửa sổ φ = 0,6
- Tầng hầm không có cửa sổ φ = 0,4
Xác định hệ số truyền nhiệt qua tường và trần.
αT - Hệ số toả nhiệt bề mặt bên trong của kết cấu bao che, W/m2.K;
αN - Hệ số toả nhiệt bề mặt bên ngoài của kết cấu bao che, W/m2.K;
δi, - Chiều dày của lớp thứ i, m;
λi - Hệ số dẫn nhiệt lớp thứ i, W/m.K.
Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài và bên trong phòng
Hệ số tỏa nhiệt bên trong αT và bên ngoài αN phòng điều hoà được xác định theo bảng 3.12 dưới đây:
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.
Trị số nhiệt trở của không khí R kkGhi chú:
Trị số Rkk cho ở bảng trên đây ứng với độ chênh nhiệt độ trên 2 bề mặt của lớp không khí Δt = 10oC. Nếu Δt ≠ 10oC ta cần nhân trị số cho ở bảng 3-14 dưới đây
| Độ chênh nhiệt độ Δt, oC | 10 | 8 | 6 | 4 | 2 |
| Hệ số hiệu chỉnh | 1 | 1,05 | 1,1 | 1,15 | 1,2 |
Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu xây dựng
Hệ số dẫn nhiệt λ của vật liệu thay đổi phụ thuộc vào độ rỗng, độ ẩm và nhiệt độ của vật liệu.
- Độ rỗng càng lớn thì λ 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 λ khi nhiệt độ thay đổi theo quy luật bậc nhất:
λ = λo + b.t kCal/m.h.K (3-39)
trong đó:
λo - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ở 0oC, kCal/m.h.K;
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 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.
Hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu
Nhiệt truyền qua nền đất Q82
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
- Dải I : k1 = 0,5 W/m2.oC , F1 = 4.(a+b)
- Dải II : k2 = 0,2 W/m2.oC , F2 = 4.(a+b) - 48
- Dải III: k3 = 0,1 W/m2.oC , F3 = 4.(a+b) - 80
- Dải IV: k4 = 0,07 W/m2.oC , F4 = (a-12)(b-12)
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 khác nhau.
- 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:
Q82 = (k1.F1 + k2.F2 + k3.F3 + k4.F4).(tN - tT) (3-40)
Cách phân chia dãi nền
Tổng nhiệt thừa của phòng:
Nhiệt thừa QT 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 QT chính là năng suất lạnh của bộ xử lý không khí.
Tổng nhiệt thừa của phòng QT gồm nhiệt hiện Qhf và nhiệt ẩn Qwf của phòng.
- Tổng nhiệt hiện của phòng:
Qhf = Q1 + Q2 + Q3h + Q4h + Q5 + Q6 + Q7h + Q8
- Tổng nhiệt ẩn của phòng:
Qwf = Q3w + Q4w + Q7w
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.
Để có số liệu tham khảo tính nhiệt, bảng dưới đây là một số số liệu về phụ tải nhiệt trung bình của một số không gian, theo kinh nghiệm
Các thông số kinh nghiệm
