2.3. Tính toán nhiệt thừa bằng phương pháp Carrier
2.3.1. Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q 11
Nhiệt bức xạ qua kính Q11 được xác định theo công thức:
Q11 = nt .Q,11 ,(W)
- Q,11 = F. RT. εc. εds. εmm. εkh. εm. εr , (W) Với:
Q,11 : Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng, (W).
F: Diện tích bề mặt kính cửa sổ có khung thép, (m2).
RT: Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào phòng, (W/m2), (tra bảng 4.1_tài liệu [1]).
εc: Hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển, được tính theo công thức:
εc = 1 + H
1000 .0,023
Vì Hồ Chí Minh có cao độ 0 m so với mực nước biển, nên:
εc = 1 + H
1000 . 0,023 = 1 + 0
1000 . 0,023 = 1
εds: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh giữa nhiệt độ đọng sương của không khí
quan sát so với nhiệt độ đọng sương của không khí ở trên mặt nước biển là 20℃, được xác định theo công thức:
εds = 1 - (ts-20)
10 . 0,13
Với tN = 36 ℃ và φN = 49,9%, tra đồ thị t-d, ta có:
=> ts = 23,9℃
suy ra:
εds = 1 - (ts-20)
10 . 0,13 =1 - 23,9−20
10 . 0,13 = 0,9493
εmm: Hệ số ảnh hưởng của mây mù, khi tính toán lấy trường hợp lớn nhất là lúc trời không mây mù nên ta chọn ɛmm = 1.
εkh: Hệ số ảnh hưởng của khung cửa kính, do là khung cửa kính kim loại nên ta chọn εkh = 1,17.
εm: Hệ số kính, phụ thuộc vào màu sắc và kiểu loại kính khác với kính cơ bản, tra bảng 4.3_tài liệu [1] ta có công trình sử dụng kính Antisun 12mm nên εm = 0,57.
εr: Hệ số mặt trời kể đến ảnh hưởng của kính khi có màng che bên trong kính, sử dụng rèm màu trung bình (tra bảng 4.4_tài liệu [1]). Ta có 𝜀𝑟 = 0,65 .
Q,11 = F. RK. εc. εds. εmm. εkh. εm. εr , (W).
Với: Rk = [0,4αk + τk(αm + τm + ρk.ρm + 0,4αk.αm)] . RT
(0,88) , (W/m2).
αk, ρk, τk lần lượt là hệ số hấp thụ, phản xạ và xuyên qua của kính. Đối với kính Antisun 12mm tra bảng 4.3_tài liệu [1], ta có: αk = 0,75; ρk = 0,05; τk = 0,2.
αm, ρm, τm lần lượt là hệ số hấp thụ, phản xạ và xuyên qua của màn che. Đối với rèm che màu trung bình tra bảng 4.4_tài liệu [1], ta có: αm = 0,58; ρm = 0,39; τm = 0,03.
Theo QCVN 02 – 2009 bảng 2.1, TP.Hồ Chí Minh nằm ở vĩ độ 10,49 và cao độ 0 m.
Nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất trong năm là tháng 4. Tra bảng 4.1_tài liệu [1], ta có:
Bảng 2.3: Bức xạ mặt trời qua kính vào tháng 4
Hướng Giờ mặt trời
8 9 10 11 12 13 14 15 16
RT (W/m2)
Bắc 50 47 47 44 44 44 47 47 50
Đông 514 470 328 145 44 44 44 41 35
Nam 35 41 44 44 44 44 44 41 35
Tây 35 41 44 44 44 145 252 470 514
Rk (W/m2)
Bắc 26.18 24.61 24.61 23.04 23.04 23.04 24.61 24.61 26.18 Đông 269.09 246.06 171.72 75.91 23.04 23.04 23.04 21.46 18.32 Nam 18.32 21.46 23.04 23.04 23.04 23.04 23.04 21.46 18.32 Tây 18.32 21.46 23.04 23.04 23.04 75.91 131.93 246.06 269.09
- nt: hệ số tác động tức thời, nt = f(gs).
Trong đó: gs – Mật độ (khối lượng riêng) diện tích trung bình (kg/m2), của toàn bộ
kết cấu bao che vách, trần, sàn với: gs= 𝐺
′+0,5𝐺′′
𝐹𝑠
Với:
Fs: Diện tích sàn (m2).
G’: Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất (kg).
G”: Khối lượng tường có mặt ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất (kg).
Tra bảng 4.11_tài liệu [1], Hoặc tra phục lục 2 của QCVN 09_2017, ta có:
- Khối lượng 1m2 sàn bê tông cốt thép (dày 0,25m): M = 2400. 0,22 = 528 (kg/m2).
- Khối lượng 1m2 tường bê tông gạch vỡ (dày 0,21m): M= 1800. 0,2 = 360 (kg/m2).
*Tính ví dụ cho phòng tiểu phẫu 2 tầng 3.
Phòng khách sạn này có hướng kính tây và bắc và sử dụng rèm che màu trung bình nên ta có:
Nhiệt bức xạ qua kính Q11 cho văn phòng này là:
Q11 = nt .Q,11 ,(W). Được liệt kê ở bảng 2.4
Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào văn phòng này là:
Q,11 = F. RK. εc. εds. εmm. εkh. εm. εr = (W). Được liệt kê ở bảng 2.4 Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời, kg G’ = 360 . 6.1= 2196 (kg)
Khối lượng tường ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và sàn không trên mặt đất, kg
G’’ = 360 . 0 + 528 . 14.14 = 7465.92 (kg) Tính gs cho phòng tiểu phẫu 2 tầng 3:
gs= G'+0.5G''
Fs =2196+0,5 . 7465.92
14.14 = 419.3 (kg/m2)
Ta có: gs =419.3 kg/m2 sàn, tra bảng 4.6_tài liệu [1], nội suy ta được ta được nt bảng 2.4 sau:
Bảng 2.4: Hệ số tác dụng tức thời qua kính vào phòng , lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng và nhiệt hiện bức xạ qua kính
Hướng Giờ mặt trời
8 9 10 11 12 13 14 15 16
RT (W/m2)
Bắc 50 47 47 44 44 44 47 47 50
Đông 514 470 328 145 44 44 44 41 35
Nam 35 41 44 44 44 44 44 41 35
Tây 35 41 44 44 44 145 252 470 514
Rk (W/m2)
Bắc 26.18 24.61 24.61 23.04 23.04 23.04 24.61 24.61 26.18 Đông 269.09 246.06 171.72 75.91 23.04 23.04 23.04 21.46 18.32 Nam 18.32 21.46 23.04 23.04 23.04 23.04 23.04 21.46 18.32 Tây 18.32 21.46 23.04 23.04 23.04 75.91 131.93 246.06 269.09
nt( có rèm che)
Bắc 0.72 0.8 0.84 0.87 0.9 0.9 0.93 0.95 0.95 Đông 0.76 0.74 0.6 0.4 0.25 0.2 0.17 0.15 0.12 Nam 0.37 0.56 0.7 0.79 0.83 0.79 0.6 0.53 0.3 Tây 0.07 0.08 0.08 0.08 0.08 0.19 0.4 0.62 0.77
Q,11(W)
Bắc 10.96 10.3 10.3 9.64 9.64 9.64 10.3 10.3 10.96 Đông 112.64 103 71.88 31.78 9.64 9.64 9.64 8.98 7.67 Nam 7.67 8.98 9.64 9.64 9.64 9.64 9.64 8.98 7.67 Tây 7.67 8.98 9.64 9.64 9.64 31.78 55.23 103 112.64
Q11(W)
Bắc 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Đông 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Nam 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Tây 1.2 1.6 1.7 1.7 1.7 13.3 48.6 140.5 190.8
∑Q11 1.2 1.6 1.7 1.7 1.7 13.3 48.6 140.5 190.8
- Vì phòng này có hướng kính Tây và có màn che, nên ta tính Q11 Hướng Tây theo từng giờ, sau đó so sánh Q11 giờ nào có nhiệt bức xạ qua kính lớn nhất ta chọn. Ở đây ta thấy Q11 ở 16h có nhiệt bức xạ qua kính lớn nhất ta chọn: Q11= 190.8 W
Tính toán tương tự cho các không gian còn lại được kết quả được trình bày ở phụ lục 2.