KOMFORT CIEPLNY W BUDYNKACH
POMIARY ŚRODOWISKA TERMICZNEGO
Zalecana literatura: Polska Norma PN ISO 7726; marzec 2001; „Ergonomia
środowiska termicznego. Przyrządy do pomiaru wielkości fizycznych.”
WIELKOŚCI FIZYCZNE CHARAKTERYZUJĄCE ŚRODOWISKO
a) temperatura powietrza; [°C], [K]
b) średnia temperatura promieniowania; [°C], [K],
temperatura promieniowania płaszczyzny; [°C], [K]
promieniowanie kierunkowe; [W/m
2
]
c) wilgotność bezwzględna powietrza, wyrażona cząstkowym ciśnieniem
pary wodnej; [kPa]
d) prędkość powietrza; [m/s]
e) temperatura powierzchni; [°C], [K]
POMIAR TEMPERATURY POWIETRZA
Zmniejszenie wpływu promieniowania z sąsiednich źródeł można uzyskać
poprzez:
1. Zmniejszenie emisyjności powierzchni czujnika
2. Osłonięcie czujnika ekranem o niskiej emisyjności
3. Zwiększenie współczynnika przejmowania ciepła poprzez zwiększenie
prędkości przepływu powietrza wokół czujnika
Bezwładność cieplna czujnika
Bezwładność cieplna czujnika zależy od jego rozmiarów, pojemności cieplnej i
współczynnika przejmowania ciepła
Rodzaje stosowanych termometrów:
- termometry cieczowe,
- termometry oporowe; platynowe (Pt100) i termistory,
- termopary
POMIAR ŚREDNIEJ TEMPERATURY PROMIENIOWANIA
1.
TERMOMETR Z POCZERNIONĄ KULĄ
Zaleca się średnicę 0,15 m.
Bilans cieplny poczernionej kuli:
0
)
(
)
(
4
4
=
−
+
−
g
a
cg
g
r
g
T
T
h
T
T
σ
ε
gdzie:
g
ε
- emisyjność poczernionej kuli
σ
- stała Stefana-Boltzmanna, 5,67·10
-8
W/(m
2
·K
4
)
r
T
- średnia temperatura promieniowania, [K]
g
T
- temperatura poczernionej kuli, [K]
a
T
- temperatura powietrza w otoczeniu, [K]
cg
h
- współczynnik przejmowania ciepła na powierzchni kuli, [W/(m
2
·K)]
Dla konwekcji naturalnej otrzymuje się:
273
)
(
10
25
,
0
)
273
(
4
/
1
4
/
1
8
4
−
−
×
−
⋅
+
+
=
a
g
a
g
g
g
r
t
t
D
t
t
t
t
ε
Dla standardowej kuli D = 0,15 m, ε
εεε
g
= 0,95 i wówczas (dla konwekcji
naturalnej):
273
)
(
10
4
,
0
)
273
(
4
/
1
4
/
1
8
4
−
−
×
−
⋅
+
+
=
a
g
a
g
g
r
t
t
t
t
t
t
Przy konwekcji wymuszonej:
273
)
(
10
1
,
1
)
273
(
4
/
1
4
,
0
6
,
0
8
4
−
−
⋅
×
⋅
+
+
=
a
g
g
a
g
r
t
t
D
v
t
t
ε
Przy konwekcji wymuszonej, dla standardowej kuli:
[
]
273
)
(
10
5
,
2
)
273
(
4
/
1
6
,
0
8
4
−
−
×
⋅
+
+
=
a
g
a
g
r
t
t
v
t
t
W przypadku promieniowania niejednorodnego należy zastosować trzy poczernione
kule, np. na poziomie głowy, brzucha i kostek człowieka (odpowiednio 1,1, 0,6, 0,1 m
w pozycji siedzącej oraz 1,7, 1,1 i 0,1 m w pozycji stojącej). Średnią temperaturę
oblicza się z zastosowaniem współczynników wagowych podanych w normie.
Czas reakcji termometru z poczernioną kulą wynosi od 20 do 30 minut i zależy od
właściwości fizycznych kuli i warunków panujących w środowisku.
Pomiary za pomocą termometru z poczernioną kulą dają wyniki przybliżone, ze
względu na różnicę pomiędzy kształtem ciała człowieka a kulą. Na przykład
promieniowanie z sufitu lub podłogi ocenione za pomocą termometru z kulą będzie
wyższe niż rzeczywiście działające na człowieka stojącego lub siedzącego. Lepsze
przybliżenie kształtu ciała daje czujnik w kształcie elipsoidy.
2. RADIOMETR DWUSFERYCZNY
Są to dwie kule; jedna jest poczerniona, a druga wypolerowana. Obydwie są
utrzymywane w tej samej temperaturze. Wymieniają te same ilości ciepła na drodze
konwekcji, a różne na drodze promieniowania.
Średnia temperatura promieniowania wyliczana jest ze wzoru:
)
(
4
4
p
b
b
p
s
r
P
P
T
T
ε
ε
σ
−
−
+
=
Gdzie:
r
T
- średnia temperatura promieniowania, [K]
s
T
- temperatura czujnika (kuli), [K]
p
P
- gęstość strumienia ciepła doprowadzanego do kuli wypolerowanej, [W/m
2
]
b
P
- gęstość strumienia ciepła doprowadzanego do kuli poczernionej, [W/m
2
]
p
ε
- emisyjność kuli wypolerowanej
b
ε
- emisyjność kuli poczernionej
σ
- stała Stefana-Boltzmanna,
σ
= 5,67·10
-8
W/(m
2
·K
4
)
3. CZUJNIK O STAŁEJ TEMPERATURZE, RÓWNEJ TEMPERATURZE
POWIETRZA
Czujnik w kształcie kuli lub elipsoidy utrzymywany jest w temperaturze równej
temperaturze otoczenia. Nie ma zatem konwekcyjnej wymiany ciepła. Strumień
ciepła dostarczany lub odbierany z czujnika wynika z radiacyjnej wymiany ciepła z
otoczeniem.
Średnia temperatura promieniowania wyliczana jest z zależności:
s
s
s
r
P
T
T
ε
σ
+
=
4
4
Gdzie:
r
T
- średnia temperatura promieniowania, [K]
s
T
- temperatura czujnika (kuli), [K]
s
P
- gęstość strumienia ciepła doprowadzanego lub odprowadzanego z czujnika,
[W/m
2
]
s
ε
- emisyjność czujnika
σ
- stała Stefana-Boltzmanna,
σ
= 5,67·10
-8
W/(m
2
·K
4
)
OBLICZANIE ŚREDNIEJ TEMPERATURY PROMIENIOWANIA
1.
OBLICZANIE
NA
PODSTAWIE
TEMPERATURY
OTACZAJĄCYCH
POWIERZCHNI
Średnią temperaturę promieniowania oblicza się na podstawie:
- temperatury otaczających powierzchni,
- współczynnika kątowego, zależnego od położenia małego elementu płaskiego
względem otaczających go powierzchni, funkcji kształtu, wielkości i względnego
położenia powierzchni w stosunku do człowieka
Do obliczeń stosuje się następujące równanie (przy założeniu, że otaczające
powierzchnie mają emisyjność zbliżoną do 1):
N
p
N
p
p
r
F
T
F
T
F
T
T
−
−
−
+
+
+
=
4
2
4
2
1
4
1
4
....
gdzie:
r
T
- średnia temperatura promieniowania, [K]
N
T
- temperatura N-tej powierzchni, [K]
N
p
F
−
- współczynnik kątowy, zależny od położenia małego elementu płaskiego
względem powierzchni N
Współczynniki kątowe można określić na podstawie wykresów podanych w Normie.
2.
OBLICZANIE NA PODSTAWIE TEMPERATURY PROMIENIOWANIA
PŁASZCZYZNY
Średnią temperaturę promieniowania oblicza się na podstawie:
- temperatury promieniowania płaszczyzny t
pr
, w sześciu kierunkach,
- współczynników rzutowania płaszczyzny w odniesieniu do człowieka w tych
samych sześciu kierunkach
Do obliczeń stosuje się następujące równanie w przypadku osoby siedzącej:
)
30
,
0
22
,
0
18
,
0
(
2
])
[
]
[
(
3
,
0
])
[
]
[
(
22
,
0
])
[
]
[
(
18
,
0
+
+
+
+
+
+
+
=
tył
t
przód
t
lewo
w
t
prawo
w
t
dół
w
t
górę
w
t
t
pr
pr
pr
pr
pr
pr
r
Do obliczeń stosuje się następujące równanie w przypadku osoby stojącej:
)
35
,
0
23
,
0
08
,
0
(
2
])
[
]
[
(
35
,
0
])
[
]
[
(
23
,
0
])
[
]
[
(
08
,
0
+
+
+
+
+
+
+
=
tył
t
przód
t
lewo
w
t
prawo
w
t
dół
w
t
górę
w
t
t
pr
pr
pr
pr
pr
pr
r
gdzie:
r
t
- średnia temperatura promieniowania, [°C]
pr
t
- temperatura promieniowania płaszczyzny, [°C]
Współczynniki kątowe można określić na podstawie tablicy podanej w Normie.
POMIAR TEMPERATURY PROMIENIOWANIA
PŁASZCZYZNY
1. Ogrzewany czujnik, składający się z płytki odbijającej i płytki absorbującej
Ogrzewany czujnik składa się z płytki odbijającej (wypolerowanej, np. pokrytej
warstwą złota) i płytki absorbującej (pomalowanej na czarno). Płytka wypolerowana,
o niskiej emisyjności wymienia ciepło praktycznie tylko na drodze konwekcji; płytka
poczerniona wymienia ciepło na drodze konwekcji i promieniowania. Jeżeli będzie
utrzymywana taka sama temperatura obu płytek, to różnica dostarczanych do nich
strumieni ciepła odpowiada radiacyjnej wymianie ciepła pomiędzy płytką a
otoczeniem.
Temperaturę promieniowania płaszczyzny oblicza się z równania:
)
(
4
4
p
b
b
p
s
pr
P
P
T
T
ε
ε
σ
−
−
+
=
Gdzie:
pr
T
- temperatura promieniowania płaszczyzny, [K]
s
T
- temperatura płytki, [K]
p
P
- gęstość strumienia ciepła doprowadzanego do wypolerowanej płytki, [W/m
2
]
b
P
- gęstość strumienia ciepła doprowadzanego do poczernionej płytki, [W/m
2
]
p
ε
- emisyjność wypolerowanej płytki
b
ε
- emisyjność poczernionej płytki
σ
- stała Stefana-Boltzmanna,
σ
= 5,67·10
-8
W/(m
2
·K
4
)
2.
Stałotemperaturowa płytka
Czujnik w kształcie płytki utrzymywany jest w temperaturze równej temperaturze
otoczenia. Nie ma zatem konwekcyjnej wymiany ciepła. Strumień ciepła dostarczany
lub odbierany z czujnika wynika z radiacyjnej wymiany ciepła z otoczeniem.
Temperatura promieniowania płaszczyzny wyliczana jest z zależności:
s
s
s
pr
P
T
T
ε
σ
+
=
4
4
Gdzie:
pr
T
- temperatura promieniowania płaszczyzny, [K]
s
T
- temperatura płytki, [K]
s
P
- gęstość strumienia ciepła doprowadzanego lub odprowadzanego z płytki,
[W/m
2
]
s
ε
- emisyjność płytki
σ
- stała Stefana-Boltzmanna,
σ
= 5,67·10
-8
W/(m
2
·K
4
)
3. Radiometr netto – pomiar temperatury płaszczyzny i asymetrii temperatury
promieniowania
Radiometr netto składa się z małego płaskiego poczernionego elementu z miernikiem
przepływu ciepła typu termostos między dwoma stronami elementu. Przepływ ciepła
netto między obu stronami elementu jest równy różnicy w radiacyjnej wymianie ciepła
po obu stronach elementu.
Promieniowanie netto wyliczane jest z zależności:
)
(
4
2
4
1
pr
pr
T
T
P
−
=
σ
Gdzie:
P
- promieniowanie netto, [W/m
2
]
1
pr
T
- temperatura promieniowania płaszczyzny strony 1, [K]
2
pr
T
- temperatura promieniowania płaszczyzny strony 2, [K]
σ
- stała Stefana-Boltzmanna,
σ
= 5,67·10
-8
W/(m
2
·K
4
)
Asymetria temperatury promieniowania wynosi:
2
1
pr
pr
pr
T
T
t
−
=
∆
3.
Obliczanie temperatury promieniowania płaszczyzny
Temperaturę promieniowania płaszczyzny oblicza się na podstawie:
- temperatury otaczających powierzchni,
- współczynnika kątowego, zależnego od wzajemnego położenia małego elementu
płaskiego w stosunku do otaczających powierzchni, funkcji kształtu, wielkości i
względnego położenia powierzchni w stosunku do człowieka
Przy założeniu wysokiej emisyjności otaczających powierzchni stosuje się wzór:
N
p
N
p
p
pr
F
T
F
T
F
T
T
−
−
−
+
+
+
=
4
2
4
2
1
4
1
4
....
gdzie:
r
T
- średnia temperatura promieniowania, [K]
N
T
- temperatura N-tej powierzchni, [K]
N
p
F
−
- współczynnik kątowy, zależny od położenia małego elementu płaskiego
względem powierzchni N
Współczynniki kątowe można określić na podstawie wykresów podanych w Normie.
POMIAR WILGOTNOŚCI POWIETRZA
Pomiar dokonywany jest najczęściej za pomocą:
- higrometru (chlorkowo-litowego, pojemnościowego),
- psychrometru Assmana,
- psychrometru Augusta
Psychrometr Augusta
POMIAR PRĘDKOŚCI POWIETRZA
- anemometry łopatkowe i kubkowe (pomiar kierunkowy),
- anemometr z gorącym drutem (pomiar kierunkowy),
- anemometr z pulsującym drutem (nieczuły na zmiany kierunku),
- anemometr z gorącą kulą (nieczuły na zmiany kierunku),
- anemometr laserowo-dopplerowski (nieczuły na zmiany kierunku)
POMIAR TEMPERATURY POWIERZCHNI
- termometry kontaktowe,
- termometry z czujnikami podczerwieni, kamery termowizyjne
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
komfort cieplny w budynkach, budownictwo
Fizyka budowli część XVI Propozycja zmian wymagań ochrony cieplnej budynków
Ochrona cieplna budynków w polskich przepisach normalizacyjnych i prawnych
Komfort cieplny pomieszczenia, sanbud, Audyty Energetyczne
Szacowanie strat i zysków energii cieplnej budynku
Instalacje budowlane Komfort cieplny
Furmański P Izolacje cieplne, mechanizmy wymiany ciepła, właściwości cieplne i ich pomiary
Ochrona cieplna budynków
Normy cieplne budynków
Mostki cieplne w budynkach liniowy wspolczynnik przenikani
Ochrona cieplna budynków 2
3.0. Wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej budynków, drzewa, konstrukcje drewniane, Technologi
CIOP komfort cieplny opracowanie
3 0 Wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej budynków
Opis techniczny do projektu technologicznego modernizacji węzła cieplnego w budynku wydziału Budowni
Termofizjologia, mikroklimat i komfort cieplny
3.0. Wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej budynków
Podstawy projektowania cieplnego budynkow
więcej podobnych podstron