2.3. Tính toán nhiệt thừa bằng phương pháp Carrier
2.3.3. Nhiệt hiện truyền qua vách Q 22
Nhiệt truyền qua vách gồm hai thành phần:
- Thành phần tổn thất do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và không gian điều hòa. ∆t = tN - tT
- Thành phần do bức xạ mặt trời vào tường, tuy nhiên thành phần nhiệt này coi bằng không khi tính toán.
Theo tài liệu [1] ta có:
Thành phần nhiệt truyền qua vách bao gồm:
- Nhiệt truyền qua tường - Nhiệt truyền qua cửa ra vào - Nhiệt truyền qua vách kính
Q22 = ∑Q22i = Q22t + Q22c + Q22k = ki.Fi.∆𝑡, (W) Trong đó:
• Q22t: Nhiệt truyền qua tường, (W)
• Q22c: Nhiệt truyền qua cửa ra vào, (W)
• Q22k: Nhiệt truyền qua vách kính, (W)
• ki: Hệ số truyền nhiệt của tường, cửa ra vào, kính cửa sổ, (W/m2.K)
• Fi: Diện tích của tường, cửa ra vào, kính cửa sổ, (m2)
• ∆𝑡: Chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài không gian điều hòa, (0C)
2.3.3.1. a. Xác định truyền nhiệt qua tường Q22t
Hình 2.2: Kết cấu của tường gạch
Tường bao của tòa nhà có cấu tạo gồm 2 lớp gạch dày 0,225 m , lớp gạch ở giữa là 0,18 m và trát vữa xi măng và sơn nước hai mặt với bề dày mỗi mặt là 0,0225 m.
Ta có công thức xác định nhiệt truyền qua tường được tính theo công thức sau:
Q22t = kt. Ft. ∆t, (W) Trong đó:
- Ft : Diện tích tường, (m2)
- Theo tài liệu [1], ta có hệ số truyền nhiệt ra tường kt
𝑘𝑡 = 1 1
𝛼𝑁 + ∑𝛿𝑖 𝜆𝑖 + 1
𝛼𝑇
W/m2.K
+ αN = 20 W/m2.K, Hệ số tỏa nhiệt phía tường khi tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài. αN = 10 W/m2.K, khi tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài.
+ αT: 10 W/m2.K, Hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà.
+ δi : Độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, m
+ λi : Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, W/m.k. Tra QCVN 09_2017, phục lục 2.
Ta được:
- Hệ số dẫn nhiệt của vữa λv = 0, (W/m.K).
- Hệ số truyền nhiệt của gạch λg = 0,81(W/m.K).
Như vậy:
Đối với trường hợp tường dày 225 mm tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài:
𝑘𝑡𝑛 = 1 1
𝛼𝑁 + ∑𝛿𝑖 𝜆𝑖 + 1
𝛼𝑇
= 1 1
20 + 0.180.81+ 0.040.93+101 = 2.18 (W/m2.K)
Đối với trường hợp tường dày 210 mm tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài:
𝑘𝑡𝑡 = 1 1
𝛼𝑁 + ∑𝛿𝑖 𝜆𝑖 + 1
𝛼𝑇
= 1 1
10 + 0.180.81+ 0.030.93+101 = 2.05 (W/m2.K)
- Chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài không gian điều hòa ∆t (℃) cũng được xác định theo hai trường hợp:
+ Đối với tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài, ta xác định độ chênh lệch ∆t theo công thức ∆t = (tN – tT), (℃)
+ Đối với tường tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài, ta xác định độ chênh lệch ∆t theo công thức ∆t = 0,5.(tN – tT), (℃)
+ Đối với trường hợp tiếp xúc với không gian có điều hòa, thì ∆t = 0 (Giá trị nhiệt độ bên trong phòng tT sẽ thay đổi dựa theo công năng của phòng)
*Tính ví dụ cho phòng tiểu phẫu 2 tầng 3.
- Diện tích tường dày 225 mm tiếp xúc với không gian bên ngoài trời là: 6.1m2. - Diện tích tường dày 210 mm tiếp xúc với không gian bên trong nhà không điều hòa là: 0 m2.
- Độ chênh lệch nhiệt độ trong phòng với không gian đệm và không gian ngoài trời là:
∆tn = (tN – tT) = (36 – 25) = 11 ℃
∆tt = 0,5.(tN – tT) = 0,5 . (36 – 25) = 5,5 ℃
Khi đó: Nhiệt truyền qua tường cho văn phòng 1 tầng 2 là:
Q22tn = ktn. Ftn. ∆tn = 2.18 . 6.1 . 11= 146.278 (W) Q22tt = ktt. Ftt. ∆tt = 2.05 . 0 . 5,5 = 0 (W)
∑Q22t = Q22tn + Q22tt = 146.278 + 0 =146.278 (W)
2.3.3.2.b.Tính truyền nhiệt qua cửa ra vào Q22c
Q22c = kc. Fc. ∆t (W) Trong đó
- ∆t − độ chênh lệch nhiệt độ (℃)
+ Đối với cửa mở ra ngoài trời: ∆t = (tN – tT) = (36 – 25) = 11 ℃
+ Đối với cửa mở vào không gian đệm: ∆t = 0,5.(tN – tT) = 0,5.(36 – 25) = 5,5 ℃
- Fc − diện tích bề mặt cửa, m2
- kc − hệ số truyền nhiệt qua cửa:W/m2.K Cửa sắt 45mm:
αN = 10 (W/m2.K)
Sắt : δs= 45 (mm), λs= 80,2 (W/m.K) αT = 10 (W/m2.K)
Hệ số truyền nhiệt qua của sắt là:
𝐾𝑐 = 1 1
𝛼𝑁+𝛿𝑠 𝜆𝑠+1
𝛼𝑇
= 1 1
10+0.0480.2+101 = 4,99 (W/m2.K) Cửa gỗ 50mm:
αN = 10 (W/m2.K)
Sắt : δs= 50 (mm), λs= 0.17 (W/m.K) αT = 10 (W/m2.K)
Hệ số truyền nhiệt qua của sắt là:
𝐾𝑐 = 1 1
𝛼𝑁+𝛿𝑠 𝜆𝑠+1
𝛼𝑇
= 1 1
10+0.050.17+101 = 2.02 (W/m2.K) Cửa nhôm 40mm:
αN = 10 (W/m2.K)
Sắt : δs= 40 (mm), λs= 220 (W/m.K) αT = 10 (W/m2.K)
Hệ số truyền nhiệt qua của sắt là:
𝐾𝑐 = 1 1
𝛼𝑁+𝛿𝑠 𝜆𝑠+1
𝛼𝑇
= 1 1
10+0.04220+101 = 5 (W/m2.K) Cửa kính 10mm:
αN = 10 (W/m2.K)
Sắt : δs= 10 (mm), λs= 0.78 (W/m.K) αT = 10 (W/m2.K)
Hệ số truyền nhiệt qua của sắt là:
𝐾𝑐 = 1 1
𝛼𝑁+𝛿𝑠 𝜆𝑠+1
𝛼𝑇
= 1 1
10+0.010.78+101 = 4.7 (W/m2.K)
*Tính ví dụ cho phòng tiểu phẫu 2 tầng 3.
- Diện tích cửa mở tiếp xúc với không gian bên trong nhà có điều hòa Q22c = kc. Fc. ∆t = 0 (W)
2.3.3.3. c.Tính truyền nhiệt qua cửa sổ kính Q22k
Nhiệt truyền qua cửa sổ kính được xác định theo công thức:
Q22k = kk . Fk . ∆t, (W) Trong đó:
- Fk: diện tích vách kính (m2);
- kk: hệ số truyền nhiệt qua kính (W/m2.K),
- ∆t: Chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài không gian điều hòa. (0C)
*Tính ví dụ cho phòng tiểu phẫu 2 tầng 3.
Diện tích vách kính Fk= 1.92 m2
Hệ số truyền nhiệt qua kính Kk= 3.15 (W/m2.K) Kính cửa sổ 10mm. Tra bảng 4.13 và 4.14, tài liệu 1
∆tt = tN – tT = 36 – 25 = 11 ℃
Q22k = kk . Fk . ∆t= 3.15 . 1.92 . 11=66.528
Vậy nhiệt truyền qua vách của văn phòng 1 tầng 2 là :
Q22 = Q22t + Q22c + Q22k = 146.278 + 0 + 66.528 = 212.806 (W)
Tính toán tương tự cho các không gian còn lại được kết quả được trình bày ở phụ lục 4.