3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA
3.2.4.1. Tính nhiệt qua kết cấu bao che
Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua hai bên hông xe , trần và sàn của xe, do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong xe cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua hai bên hông và trần. Để xác định nhiệt lượng qua kết cấu bao che ta sử dụng biểu thức: Q1 = QBX + Qh + Qtr + Qs (W)
Trong đó:
Qtr : Nhiệt lượng truyền qua trần xe (W) Qs : Nhiệt lượng truyền qua sàn xe (W)
a- Nhiệt lượng bức xạ mặt trời qua kính (QBX)
Nhiệt bức xạ mặt trời là lượng nhiệt sinh ra do năng lượng ánh mặt trời tác động trực tiếp lên bề mặt hai bên, trần, kính,…làm tăng nhiệt độ của khoang xe. Mái che, kính, bao xe được chọn để làm giảm đáng kể năng lượng mặt trời. Ta tính nhiệt bức xạ mặt trời bằng công thức:
QBX = Fk.R”.εc.εds. εmm. εkh.εk (W)
Trong đó: Diện tích bề mặt kính của xe gồm tổng tất cả : kính chắn gió trước, kính chắn gió sau và kính bố trí trên bốn cửa của xe
Fk = 0,89+0,57+1,136 = 2,6 (m2): Diện tích bề mặt kính Lượng bức xạ mặt trời qua kính vào xe lấy lớn nhất R” =[0,4αk +τk(αm + τm +ρk ρm +0,4αk ρm )]Rn (W/m2) Rn=R/0,88
Với: Rn=R/0,88=489/0,88=555 (W/m2): Lượng bức xạ mặt trời đến bên kính ngoài
Bức xạ mặt trời qua kính vào không gian điều hòa được xác định theo (bảng 3.10) R = 489 (W/m2)
Với kính dày 6 (mm) ta có: αk =0,15; ρk= 0,08; τk=0,77; εk=0,94,(bảng 3.7) Với màn che màu trung bình ta có: αm=0,58; ρm=0,39; τm=0,03 (bảng 3.8)
Suy ra R”=[0,4.0,15+0,77.(0,58+0,03+0,08.0,39+0,4.0,15.0,39)].555=317 (W/m2) εc: Hệ số ảnh hưởng độ cao H=100(m) nơi đặt cửa kính so với mực nước biển được tính theo công thức:
εc = 1+(H/1000).0,023=1+(100/1000).0,023=1,0023
εds: Hệ số ảnh hưởng của độ chênh lệch giữa nhiệt độ đọng sương ts(0C) và nhiệt độ đọng sương của không khí ở mực nước biển là 200C được tính theo công thức:
εds =1-[(ts-20)/10].0,13=1-[(33-20)/10].0,13=0,831
Khi xét bức xạ lớn nhất nghĩa là trời không có mây nên lấy εmm=1 (hệ số ảnh hưởng mây mù), khung làm bằng kim loại nên lấy εkh =1,17(hệ số ảnh hưởng của khung cửa kính) và do đây là loại kính dày 6mm nên ta chọn εk =0,94 (hệ số kính) Suy ra QBX = 2,6 x 317 x 1,0023 x 0,831 x 1 x 1,17x0,94 = 755 (W)
b- Nhiệt lượng truyền qua hai bên thành xe (Qt)
Đây là dòng nhiệt tổn thất qua hai bên thành xe do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và môi trường bên trong xe
Ta có thể tính toán nhiệt lượng truyền qua hai bên thành vào xe theo công thức:
Qt = Kt.Ft.Δt, (W) Trong đó:
Kt = 1,3: Hệ số truyền nhiệt qua thành xe (W/m2.độ) Ft : Diện tích bề mặt hai bên thành (m2)
Δt = (tng – ttr) : Độ chênh lệch nhiệt độ bên trong xe và ngoài môi trường Suy ra Qt = 1,3x (2 x 2,23 x 1,64) x (37,7-25) = 121 (W)
c- Nhiệt lượng truyền qua trần xe (Qtr)
Nhiệt lượng truyền qua trần xe là dòng nhiệt tổn thất qua trần xe do sự chênh lệch nhiệt độ giưa môi trường bên ngoài và bên trong xe
Ta có thể tính toán nhiệt lượng truyền qua trần vào xe theo công thức: Qtr = Kt.Ftr. Δt (W)
Trong đó:
Kt = 1,9: Hệ số truyền nhiệt trên trần (W/m2.độ)
Δt = (tng – ttr) : Độ chênh lệch nhiệt độ bên trong xe và ngoài môi trường Ftr: Diện tích bề mặt trần bức xạ
Suy ra Qtr = 1,9 x (2,23 x 1,54) x (37,7-25) = 83 (W)
d- Nhiệt lượng truyền qua sàn xe (QS)
Nhiệt lượng truyền qua sàn xe là dòng nhiệt tổn thất qua sàn do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong xe
Ta có thể tính toán nhiệt lượng truyền qua sàn vào xe theo công thức: QS = KS.FS.Δt (W)
Trong đó:
KS = 0,64: Hệ số truyền nhiệt gồm có lớp tôn tráng kẽm và thảm lấy lớn nhất (tra bảng 4.3)
Δt = (tng – ttr): Độ chênh lệch nhiệt độ bên trong xe và ngoài môi trường FS: Diện tích bề mặt sàn bức xạ
Suy ra QS =2,23 x 1,54 x 0,64x(37,7- 25) =28 (W) Vậy nhiệt lượng qua kết cấu bao che là:
Q1 = QBX + Qt + Qtr + Qs
= 755 + 121 + 83 + 28 = 987 (W)