Transcript teppohoda
Vytápění a tepelná pohoda člověka Literatura: Jelínek V., Kabele K.: Technická zařízení budov 20, 2001 Brož K.: Vytápění, 1995 Normy ČSN, google „thermal comfort“ Termoregulační systém člověka • receptory v pokožce: chladu citlivost 4.10-3 K.s-1 horka citlivost 1.10-3 K.s-1 • hypothalamus hlídá teplotu, ne jen její změny Základní rovnice trvalého přežití • Saldo sdíleného výkonu mezi člověkem a okolím: S M W R C K E RES • S (W.m-2) saldo výkonu • M (W.m-2) výkon vyprodukovaný metabolismem • W (W.m-2) mechanický výkon Základní rovnice trvalého přežití • R (W.m-2) výměna výkonu sáláním • C (W.m-2) výkonová výměna způsobena prouděním • K (W.m-2) výměna výkonu vedením • E (W.m-2) odvod výkonu vypařováním • RES (W.m-2) odvod výkonu dýcháním Základní rovnice trvalého přežití • Pro přežití musí platit: t t tnarozeni : W1 tnarozeni S dt W2 Metabolismus • 1 Met = 58,15 W.m-2 • úroveň závisí na činnosti člověka Mechanická práce • vyjma vrcholových sportovců lze z energetického hlediska vliv práce zanedbat W 0 Odvod tepla z člověka vypařováním odvod tepla sáláním prouděním vedením difusním (suché) pocením dýcháním Vypařování difusní E d 3,05 103 p s p a p s 256 t s 3373 1500.3 23.5ta 234ta pa e Vypařování difusí • • • • • ps (Pa) tlak syté páry při teplotě povrchu těla ts pa (Pa) parciální tlak vodní páry ve vzduchu φ (-) relativní vlhkost vzduchu ta (°C) teplota vzduchu v místnosti toto vypařování není naším tělem nijak regulováno. Typická hodnota se pohybuje kolem 10 W.m-2 . Vypařování potu • Záleží na hmotnostním toku potu (g.m-2.s-1) z 1m2 povrchu těla sw 2,43 10 Esw m 3 sw m W m 2 • je obtížné určit, jaká část potu se skutečně vypaří Dýchání • RES=L+ERES (W.m-2) L 0,0014 M 34 t a E RES 1,72 10 5 M 5867 p a (W.m-2), • (W.m-2), • Běžná hodnota výkonu, spojeného s ohřevem vzduchu, se pohybuje v intervalu 2 až 5 W.m-2 Sálání 4 4 R feff fcl tcl 273 tr 273 tr feff (-) wi (-) ti (°C) fcl (-) tcl (°C) tr (°C) (-) n 4 4 273 w t 273 i i i 1 W m 2 C součinitel respektující sálání sama na sebe konfigurační faktor mezi i-tým povrchem a osobou, která se nachází ve středu místnosti teplota i-tého povrchu místnosti součinitel oblečení (poměr plochy oblečené části těla k neoblečené části) teplota povrchu oblečení střední sálavá teplota okolí emisivita šatů Konvekce a vedení tepla C f cl tcl ta 2,38 t cl t a 2 W m 0, 25 W m 12,1 v ar ts tcl K 0,155 I cl 2 W m 2 K 1 Konvekce a vedení tepla • var (m.s-1) relativní rychlost vzduchu vůči osobě • Do výrazu se dosazuje ta hodnota , která je větší • ts (°C) teplota povrchu těla • Icl (Clo) tepelný odpor oblečení • Číslo 0,155 ve vztahu (5.16) je přepočítávací koeficient mezi jednotkami tepelného odporu oblečení, protože 1 Clo=0,155 m2.K.W-1. Rovnice tepelné pohody ts 35, 7 0, 0275.( M W ) Esw 0, 42 M W 58,15 Při větší námaze chceme mít chladnější povrch těla a chceme se potit! C 2 W m Svážeme to do ranečku - Fangerovy rovnice tepelné pohody PMV 0.028 0.303 M 5867 pa 1000 0.00305 2.1 M 0.0814 M 34 1. ta pa 406.7 M W tcl 1.6282 M W 3.96 10 5733 0.155 Icl 3.96 10 8 24.42 M 8 fcl tcl 273 W fcl tcl 273 4 1 4 tr 273 58.15 M tr 273 4 W 4 fcl tcl 1. ta fcl tcl ta 35.7 0 PMV a PPD index Příklad možných kombinací M 1, Icl 1, W 0, 40 Venkovní výpočtová teplota Vlhkost, proudění vzduchu • vlhkost – malá – prach – velká – kondenzace vody, plíseň 30 – 70 % … pro návrh volíme 60 % • proudění – přirozené, nucené větrání wi = 0.1 m/ s (18 : 20°C ) wi = 0.5 m/ s (26 : 28°C ) Požadavky na vytápěcí zařízení • dosažení parametrů tepelné pohody • ekonomický provoz – úspora paliv a energie (regulace, měření) • vytvoření nejúčinnější otopné plochy • rozložení teplot v místnosti • otopné plochy u zdi, povrchová teplota > teplota rosného bodu Konvekční vytápění Sálavé stropní vytápění Vytápění otopnými tělesy Podlahové vytápění Stěnové a podlahové vytápění Teplovzdušné vytápění Tepelná ztráta místnosti • celková tepelná ztráta místnosti Qc = Q p + Qv • tepelné ztráty stěnami – přirážka na vyrovnání vlivu chladných stěn, urychlení zátopu, světovou stranu Q p = Q0 (1 + p1 + p2 + p3 ) • tepelné ztráty větráním Tepelná ztráta místnosti Tepelná ztráta prostupem • součet tepelných toků jednotlivými stěnami n Q0 = å k j S j (t i - tej ) j=1 • vyrovnání vlivu chladných stěn – průměrný součinitel prostupu tepla Q0 kc = p1 = 0.15 kc S (t i - te ) • urychlení zátopu p2 = 0.1...0.2 • světovou stranu Tepelná ztráta větráním Qv = cv å (i .l ) .B .M (ti - te ) • provzdušnost oken, venkovních dveří – součinitel provzdušnosti, délka spar otevíratelných částí oken a dveří • charakteristické číslo budovy – poloha chráněná, nechráněná, velmi nepříznivá • charakteristické číslo místnosti Požadavky na větrání • ztráta větráním nemá být větší než 0.2 ztráty prostupem • vzduchová propustnost je vyhovující, je-li – součinitel výměny – n=0.5 …obytné budovy – n=0.35 … občanské budovy – n=0.25 …ostatní budovy n = 3600å (i . l ) .B .M V Podrobnosti najdete • http://vytapeni.tzbinfo.cz/t.py?t=16&i=107&h=38&obor=5 Režim a druhy vytápění budov • ústřední vytápění • lokální vytápění • trvalé vytápění • nejméně 8hod denně po 5 za sebou jdoucích dní • občasné vytápění • nepřerušované vytápění • akumulační vytápění Tepelné ztráty budovy QB = V .qN . (t i - te ) n QB = å (Q pj + Qvj ) j=1 • obestavěný prostor budovy • tepelná charakteristika budovy • počet vytápěných místností v budově Roční spotřeba tepla • maximální výkon budovy æQ .24 ö QBR = çç B D÷ eiet ed n r n 0 ÷ ÷ è t i - te ø D = (t iS - teS )d – – – – – – počet otopných dní d, denostupně D, nesoučasnost infiltrace a prostupu, snížení teploty během dne, zkrácení doby s vyt. přestávkami, účinnost rozvodů, účinnost obsluhy Vytápění místnosti • přímotopné / akumulační • otopná tělesa – – – – článková desková – zvýšení radiace trubková, trubková s přídavnou plochou konvektory • velkoplošné otopné plochy – podlahové – konvekce, sálání – stěnové – konvekce, sálání • sálavé – stropní – velkoplošné – maloplošné – část stropu Konvektory – přirozená konvekce Konvektory – nucená konvekce Podlahové vytápění Sálavé vytápění