Tính toán thông gió: Thu nhiệt do bức xạ mặt trời
Trang 1C THU NHIỆT DO BỨC XẠ MẶT TRỜI
Lượng nhiệt này chỉ tính cho mùa hè, còn mùa đông không cần phải tính
I Thu nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua cửa kính.
Bức xạ mặt trời truyền qua cửa kính được tính theo công thức:
Qbxkính = 1234 qbxFkính [ kcal/h]
Trong đó:
+ 1: hệ số trong suốt của kính (cửa kính 1 lớp 1 = 0,90)
+ 2: hệ số mức độ bẩn mặt kính (mặt kính đứng 1 lớp 2 = 0,80)
+ 3: hệ số che khuất bởi cánh khung cửa (cửa sổ 1 lớp kính thẳng đứng khung nhôm 3 = 0,75 0,79)
+ 4: hệ số che khuất bởi hệ thống che nắng (kính sơn trắng đục 4= 0,65
0,80)
+ Fkính: diện tích phần kính chịu bức xạ của mặt trời, (m2)
+ qbx: cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, (Kcal/m2h)
Vì mặt trời mọc ở phía đông, năng lượng mặt trời truyền qua cửa kính sẽ rất cao trong khoảng 8-9h sáng và giảm dần vào buổi trưa và buổi chiều, còn ở phía nam bức xạ mặt trời lớn nhất vào lúc trưa 12h, ở phía tây nhiệt bức xạ mặt trời sẽ ngược lại với phía đông, nó đạt được cực đại vào lúc 15- 16h, phía bắc sẽ nhận ít năng lượng mặt trời hơn vào lúc 9h và 15h Còn bức xạ ở trên mặt bằng tra vào lúc 12h
Dựa vào bảng số liệu tra trực xạ trên mặt bằng và mặt đứng 8 hướng (W/m2) của thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An, ta có:
+ Bức xạ mặt trời trên mặt bằng, tra vào lúc 12-13 h, ta có:
3
924 928 837 3
2 8
7 6
bx bx bx
bx
q q q
q
+ Bức xạ mặt trời ở mặt đứng hướng Đông, tra vào lúc 8-9h, ta có:
) (W/m 66 , 533 3
551 541 509 3
2 8
7
6
bx bx bx
bx
q q
q
q
+ Bức xạ mặt trời ở mặt đứng hướng Tây, tra vào lúc 15-16h, ta có:
) (W/m 577 3
621 590 520 3
2 8
7
6
bx bx bx
bx
q q
q
q
+ Bức xạ mặt trời ở mặt đứng hướng Bắc, tra vào lúc 15h, ta có:
) (W/m 33 , 102 3
31 133 143 3
2 8
7
6
bx bx bx
bx
q q
q
q
Trang 2+ Bức xạ mặt trời ở mặt đứng hướng Nam, tra vào lúc 12h, ta có: qbx = 73 (W/m2)
I.1 Hướng bắc
) / ( 09 961 860 33 , 102 24 8 , 0 79 , 0 8 , 0 9 , 0 10
.
4 3 2
kính bx
B
* Chú ý: 1kw = 103 W
1kw = 860 kcal/h
I.2 Hướng nam
) / ( 37 , 411 860
73 4 , 14 8 , 0 79 , 0 8 , 0 9 , 0 10
.
4 3 2
kính bx
N
I.3 Hướng đông
) / ( 80 , 5145 860
66 , 533 64 , 24 8 , 0 79 , 0 8 , 0 9 , 0 10
.
4 3 2
kính bx
D
I.4 Hướng tây
) / ( 47 , 2673 860
577 84 , 11 8 , 0 79 , 0 8 , 0 9 , 0 10
.
4 3 2
kính bx
T
Vậy tổng lượng bức xạ truyền qua cửa kính là: Q bx kính 9191,73 (Kcal/h)
II Thu nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua mái.
Được tính bằng công thức sau:
A
bx
t bx
mái
bx Q Q
Q (kcal/h) Trong đó :
+ t
bx
: bức xạ mặt trời do sự chênh lệch nhiệt độ, (kcal/h) + A
bx
Q : bức xạ mặt trời do dao động nhiệt, (kcal/h) II.1 Bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ t
bx
:
Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời, nhiệt độ bề mặt ngoài của kết cấu bao che
tăng cao Ta thay thế cường độ bức xạ bằng một trị số nhiệt độ tương đương ttđ của
không khí bên ngoài, ta có:
ttđ =
N
tb bx
q
(0C)
Trong đó:
+ tb
bx
q : cường độ bức xạ trung bình trên mặt phẳng kết cấu, (kcal/m2h) + N: hệ số trao đổi nhiệt độ bề mặt ngoài của kết cấu bao che, N = 20 [kcal/m2h0C] + : hệ số hấp thụ bức xạ của bề mặt kết cấu bao che, tra bảng 3-9, trang 109, giáo trình
kỹ thuật thông gió, ĐH xây dựng, 1998
Với tôn sáng màu = 0,8
Trang 3Ta có: qbx
24
tb bx
q , trong đó
bx
q
: tổng bức xạ trên mặt bằng trong
3
6649 6761 6225
3
2
8 /
7 /
6 /
m w q
q q
=6545.10-3.860 = 5628,7 (kcal/m2h) 234 , 53
24
7 , 5628
bx tb
bx
q q
N
tb bx tđ
0
38 , 9 20
53 , 234 8 , 0
Nhiệt độ tổng không khí bên ngoài nhà là:
C t
t
t N N tđ
tong
0
18 , 38 38 , 9 8
Bức xạ mặt trời do sự chênh lệch nhiệt độ là:
) ( N tt tong mái
mái
t
Q = 1,66.13312,78(38,18 – 24) = 313366,86 (Kcal/h) II.2 Bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ Q A
bx
Để xác định biên độ dao động của nhiệt độ tổng ta phải xem xét biên đọ của nhiệt độ tương đương do bức xạ gây ra và biên độ của nhiệt độ không khí ngoài trời
Với mái được xem là mặt phẳng nằm ngang với cường độ bức xạ mặt trời có biên độ dao động điều hòa là:
A q q max q tb
bx bx
Trong đó: q max
bx : là cường độ bức xạ đạt cực đại vào lúc 12h, tra bẳng ta có
max
q
bx = 942 (W/m2) = 942.10-3.860 = 810,12 (kacl/m2h)
A q q max q tb
bx bx
= 810.12 – 234,53 = 575,59 (kacl/m2h)
Ứng với biên độ dao động này, thì nhiệt độ tương ứng sẽ có biên độ dao động là:
N
q
t tđ
0
02 , 23 20
59 , 575 8 , 0
Nhiệt độ của không khí ngoài phân xưởng cũng dao động điều hòa theo thời gian
với chu kỳ T = 24 giờ, với biên độ dao động là:
A tn t 13 tn tb
Trong đó:
+ t 13: là nhiệt độ trung bình đo được vào lúc 13h của tháng nóng nhất,
(tương đương với nhiệt độ cực đại), tra bảng: nhiệt độ cao nhất trung bình của
không khí 0C, phụ lục 1, trang 2, kỹ thuật thông gió, ĐH xây dựng, 1998 Ta có ở
tỉnh Quảng Ngãi tháng nóng nhất là tháng 7, là t 13=34,4 0C
Trang 4+ tn tb: nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất, tương tự tra bảng ta có tn tb=
28,8 0C
A tn t 13 tn tb= 34,4 – 28,8 = 5,6 0C
Biên độ dao động của nhiệt độ tổng hợp là:
n tđ tong t t
A
Trong đó: là hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha ∆Z và tỉ số giữa biên độ dao động nhiệt độ tương đương và nhiệt độ bên ngoài phân xưởng
Nhiệt độ không khí cực đại vào lúc 14 giờ
∆Z = 14 – 12 = 2
235,,602 4,11
n
tđ
t
t
A
A
= 0,98, tra bảng hệ số lệch pha , trang 66, giáo trình thông gió, ĐHBK Đà Nẵng
Biên độ dao động của bề mặt bên trong kết cấu:
At t=At tg
Trong đó:
+ : là hệ số tắt dần,
D
R
5 , 3 83 , 0 2
Trong đó:
+ D: tổng số hàm nhiệt quán tính của kết cấu bao che, D = RiSi
(Si: là nhiệt hàm của kết cấu bao che)
+ R: tổng nhiệt trở của kết cấu bao che, , R= i
i
Với lớp tôn mỏng, ta có = 1
Biên độ dao động của bề mặt bên trong kết cấu:
C A
A A
A tg tđ n t
t t t
t
0
05 , 28 1
98 , 0 6 , 5 02 , 23
Bức xạ do dao động nhiệt độ truyền qua mái là:
) / ( 09 , 2800676 78
, 13312 5 , 7 05 , 28
A
Q A t T mái
Bức xạ mặt trời truyền qua mái là:
) / ( 95 , 3114042 09
, 2800676 86
,
Q
Q
bx t
bx
mái
qua tường tuong
bx
Q
Được tính theo công thưc sau:
10 3 860 ( / )
h Kcal q
F k
tuong
Trong đó:
Trang 5+ K: lè hệ số truyền nhiệt của bộ phận kết cấu bao che (kcal/m2h0C)
+ : hệ số hấp thụ của kết cấu bao che, phụ thuộc vào vật liệu, màu sắc, trạng thái bề mặt của kết cấu, được xác định theo bảng 3-9, trang 109, kỹ thuật thông gió, trường ĐHXD, 1998 Ta có đối với vữa trát xi măng thì = 0,4
a Đối với tường hướng bắc, ta có:
B bx
Q = 10-3.860 1,87 658,5.0,4 102,33 = 43346,97 (kcal/h)
b Đối với tường hướng nam, ta có:
N bx
Q = 10-3.860.1,87 683,1.0,4 73= 32077,99(kcal/h)
c Đối với tường hướng đông, ta có:
D bx
Q = 10-3.860.1,87 814,02 0,4 533,66 = 279447,21 (kcal/h)
d Đối với tường hướng tây, ta có:
T bx
Q = 10-3.860.1,87.966,16 0,4 577= 143444,83 (kcal/h)
Vậy nhiệt bức xạ truyền qua tường là:
) / ( 798317 83
, 143444 21
, 579447 99
, 32077 97
,
Q Q Q Q
bx
D bx
N bx
B
bx
tuong
Bảng: Thu nhiệt do bức xạ mặt trời
Qbxkính (kcal/h) Q bx mái(kcal/h) Q bx tuong (kcal/h) Qbx (kcal/h)
