Đối với phòng điều hòa làm thực nghiệm này, ta chia làm hai tổn thất: - Tổn thất do truyền nhiệt qua trần mái và vách bao che.
- Tổn thất do truyền nhiệt qua nền.
Ta có công thức tính tổn thất: Q = k. φ. F. Δt [4-4] Trong đó: k là hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che
k= 1 1
𝛼1 +𝛴𝛿
𝜆+ 1
𝛼2
W/m2. 0C [4-5]
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 47 𝛼2 : hệ số tỏa nhiệt bề mặt bên ngoài, W/m2. K
δ : chiều dày của lớp vách , m
λ : hệ số dẫn nhiệt của lớp vách, W/m.K
Bảng 4.5: Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài và bên trong vách. [31]
Ta chọn :
𝛼1 : 11,6 W/m2. K 𝛼2 : 23,3 W/m2. K
φ: Hệ số xét đến vị trí của vách (do phòng thực nghiệm ngăn cách với không khí bên ngoài qua một phòng đệm không điều hòa nên φ = 0,7)
F: diện tích bề mặt kết cấu bao che, m2
Δt: độ chênh lệch giữa nhiệt độ bên trong và bên ngoài phòng, 0C
Tổn thất do truyền nhiệt qua vách bao che và trần mái:
Tổn thất nhiệt qua cửa nhôm - kính:
Qcửa = k . φ . F .Δt [4-6]
- Phần cửa nhôm: Tra bảng hệ số dẫn nhiệt của một số hợp kim phụ thuộc vào nhiệt độ, ta được λ = 162,2 W/m. K với độ dày δ =2 mm [32]
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 48 Suy ra : k = 1 1 𝛼1 +𝛴𝛿𝜆+𝛼21 = 1 1 11,6 +0,002 162,2+ 1 23,3 = 7,74 W/m2. 0C Với diện tích bề mặt: F = L x H = (1,12+ 0,89) x H = (1,12+ 0,89) x 1 = 2,01 (m2 ) Suy ra nhiệt lượng tổn thất qua cửa nhôm:
Qnhôm = k. φ. F.Δt = 7,74 x 0,7 x 2,01 x Δt = 10,89 x Δt (W)
- Kính: Tra bảng thông số vật lý của các vật liệu thường gặp ta được λ =0,8 W/m. K với độ dày δ=4mm =0,004m. [33] Suy ra : k = 1 1 𝛼1 +𝛴𝛿 𝜆+ 1 𝛼2 = 1 1 11,6 +0,004 0,8 + 1 23,3 = 7,46 W/m2. 0C Với Diện tích bề mặt F = L x H = (1,12 + 0,89) x 1,1 = 2,21 ( m2 ) Suy ra: Nhiệt lượng tổn thất qua cửa kính:
Qkính = k. φ. F. Δt = 7,46 x0,7 x 2,21 x Δt =11,54 x Δt (W) Vậy tổng tổn thất nhiệt qua cửa nhôm - kính là: Qcửa = Qnhôm + Qkính
Qcửa = 10,89 x Δt + 11,54 x Δt = 22,43 x Δt (W) Tổn thất nhiệt qua vách thạch cao:
Qthach cao = k. φ. F. Δt [4-7]
Tra bảng thông số vật lý của các vật liệu thường gặp ta được λ =0,43 W/m. K với độ dày δ=8mm =0,008m. [33] Suy ra : k = 1 1 𝛼1 +𝛴𝛿 𝜆+ 1 𝛼2 = 1 1 11,6 +0,008 0,43+ 1 23,3 = 6,77 W/m2. 0C Với Diện tích bề mặt F = L x H = (6,08 + 5,59) x H = (6,08 + 5,59) x 3,3 = 38,5 ( m2 )
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 49 Suy ra: Nhiệt lượng tổn thất qua vách thạch cao :
Qthach cao = k . φ . F .Δt = 6,77 x 0,7 x 38,5 x Δt = 182,51 x Δt (W) Tổn thất nhiệt qua trần thạch cao:
Qtrần = k . φ . F .Δt [4-8]
Bảng 3. Tra bảng thông số vật lý của các vật liệu thường gặp, ta được λ =0,43 W/m.K với độ dày δ=8mm =0,008m. [33] Suy ra : k = 1 1 𝛼1 +𝛴𝛿 𝜆+ 1 𝛼2 = 1 1 11,6 +0,008 0,43+ 1 23,3 = 6,77 W/m2. 0C Với Diện tích bề mặt F = L x H = 6,08 x 5,59 = 33,99 ( m2 ) Suy ra: Nhiệt lượng tổn thất qua vách thạch cao:
Qtrần = k . φ . F .Δt = 6,77 x 0,7 x 33,99 x Δt = 161,08 x Δt (W)
Lưu ý: Đối với tính tổn thất nhiệt qua vách kính và vách tường gạch –
ximang do ảnh hưởng tới các yếu tố đã chọn ở bảng 4.2 nên ta chia thành ba trường hợp như nêu ở trên.
Tổn thất nhiệt qua vách kính:
Qkính = k . φ . F .Δt [4-9]
Tra bảng thông số vật lý của các vật liệu thường gặp ta được λ =0,8 W/m.K với độ dày δ = 4mm [34] Suy ra : k = 1 1 𝛼1 +𝛴𝛿 𝜆+ 1 𝛼2 = 1 1 11,6 +0,004 0,8 + 1 23,3 = 7,46 W/m2. 0C Với Diện tích bề mặt F = L x H = (6,08 + 5,59) x H= 11,67 x H ( m2 ) Ta chia vách kính ra ba trường hợp: Trường hợp 1: Độ cao H1 = 2,3 m
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 50 Diện tích bề mặt F1 =(11,67 x 2,3) - 2,21 = 24,63 ( m2 )
Nhiệt lượng tổn thất qua vách kính:
Q kính 1 = k1 . φ . F1 .Δt = 7,46 x 24,63 x 0,7 x Δt = 128,62 x Δt (W) Trường hợp 2:
Độ cao H2 = 1,2 m
Diện tích bề mặt F2 = 11,67 x 1,2 = 14,01 (m2) Nhiệt lượng tổn thất qua vách kính:
Q kính 2 = k2 . φ . F2 .Δt = 7,46 x 14,01 x 0,7 x Δt = 73,16 x Δt (W) Trường hợp 3:
Độ cao H3 = 0 m
Diện tích bề mặt F3 = 11,67 x 0 = 0 (m2) Nhiệt lượng tổn thất qua vách kính:
Q kính 3 = k3 . φ . F3 .Δt = 7,46 x 0 x 0,7 x Δt = 0 (W) Tổn thất do truyền nhiệt qua vách gạch – ximang:
Qgach-ximang = k . φ . F .Δt [4-10]
Bảng 3.1. Hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu, ta được λ = 0,581 W/m.K với độ dày δ =100mm. [34] Suy ra : k = 1 1 𝛼1 +𝛴𝛿 𝜆+ 1 𝛼2 = 1 1 11,6 + 0,1 0,581+ 1 23,3 = 3,32 W/m2. 0C Với Diện tích bề mặt: F = L x H = (4,96 + 4,7) x H = 9,66 x H ( m2 ) Ta chia vách gạch – ximang ra ba trường hợp:
Trường hợp 1: Độ cao: H1 = 1 m
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 51 Nhiệt lượng tổn thất qua vách gạch - ximang :
Qgach-ximang 1 = k1 . φ . F1 .Δt = 3,32 x 9,66 x 0,7 x Δt = 22,45 x Δt (W) Trường hợp 2: Độ cao H2 = 2,1 m
Diện tích bề mặt : F2 = 9,66 x 2,1 = 20,29 ( m2 ) Nhiệt lượng tổn thất qua vách gạch - ximang:
Qgach-ximang 2 = k2 . φ . F2 .Δt = 3,32 x 20,29 x 0,7 x Δt = 47,15 x Δt (W) Trường hợp 3: Độ cao H1 = 3,3 m
Diện tích bề mặt : F3 =(6,08 + 5,59) x 3,3 – (1,12+ 0,89 ) x 2,1= 34,29 ( m2 ) Nhiệt lượng tổn thất qua vách gạch - ximang:
Qgach-ximang 3 = k3 . φ . F3 .Δt = 3,32 x 34,29 x 0,7x Δt = 79,69 x Δt (W)
Tổn thất do truyền nhiệt qua nền xi măng: [31]
Để tính nhiệt truyền qua nền người ta chia nền thành 4 dãi, mỗi dãi có bề rộng 2m như hình:
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 52 - Dải I: kI = 0,5 W/m2.oC , F1 = 4 x (a+b)
- Dải II: kII = 0,2 W/m2.oC , F2 = 4x (a+b) - 48 - Dải III: kIII = 0,1 W/m2.oC , F3 = 4x (a+b) - 80 - Dải IV: kIV = 0,07 W/m2.oC , F4 = (a-12) x (b-12)
Lưu ý:
- 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.
Vì phòng diện tích F = 6,08 x 5,59 = 33,99 m2 < 48m2 nên ta xem toàn là dải I và dải I ở các góc được tính 2 lần nên F = ( 2 x 2 ) x 4 = 16 m2
Vậy tổn thất nhiệt qua nền do truyền nhiệt
Qnền = k1 x [F1 +16 ] x (tN - tT) [4-11]
Trong đó: tT - Nhiệt độ trong phòng, oC
tN - Nhiệt độ bên ngoài môi trường, oC Vậy tổn thất nhiệt qua nền:
Qnền = k1 x [F1 + 16] x (tN - tT) = 0,5 x [4 x ( 6,08 + 5,59 ) + 16] x Δt = 31,34 x Δt ( W )
Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che:
∑Qtt = Qkính + Qgach-ximang + Qthach cao + Qcửa + Qtrần + Qnền [4-12] Vì theo Factor vách gạch và xi –mang ta đã chọn ba trường hợp khác nhau nên suy ra ta tổng tổn thất cũng tính thành ba trường hợp:
Trường hợp 1:
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 53
Hình 4.3: Hình 3D trường hợp 1.
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 54
Hình 4.5: Mặt đứng 1-1 trường hợp 1.
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 55 * Vậy tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của phòng trong trường họp 1 là :
∑Qtt = Qkính + Qgach-ximang + Qthach cao + Qcửa + Qtrần + Qnền
=128,62 x Δt + 22,45 x Δt + 182,45 x Δt + 22,43 x Δt + 161,08 x Δt +31,34 x Δt = 548,37 x Δt
Trường hợp 2 :
Độ cao vách gạch –ximang 2,1m và độ cao vách kính 1,2m.
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 56
Hình 4.8: Mặt đứng 1-1 trường hợp 2.
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 57 * Vậy tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của phòng trong trường họp 2 là:
∑Qtt = Qkính + Qgach-ximang + Qthach cao + Qcửa + Qtrần + Qnền
= 73,16 x Δt + 47,15 x Δt + 182,45 x Δt + 22,43 x Δt + 161,08 x Δt + 31,34 x Δt = 517,61 x Δt
Trường hợp 3:
Độ cao vách gạch –ximang 3,3m và độ cao vách kính 0 m.
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 58
Hình 4.11: Mặt đứng 1-1 trường hợp 2.
Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 59 * Vậy tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của phòng trong trường họp 3 là:
∑Qtt = Qkính + Qgach-ximang + Qthach cao + Qcửa + Qtrần + Qnền
= 0 + 79,69 x Δt +182,45 x Δt +22,43 x Δt +161,08 x Δt + 31,34 x Δt = 476,99 x Δt