EKSPLOATACJA TECHNICZNYCH OBIEKTÓW BUDOWLANYCH W ASPEKCIE PRZEJŚCIA CIEPŁA PRZEZ PRZEGRODY

Transkrypt

1 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 Mri Mrk Jczrk EKSPLOAACJA ECHNICZNYCH OBIEKÓ BUDOLANYCH ASPEKCIE PRZEJŚCIA CIEPŁA PRZEZ PRZEGRODY Srszczi: Arykuł zwir izę przjści cipł przz przgrodę zwęrzą chiczgo obiku budowgo z uwzgędiim wpływu zmij mprury mosfryczj mprurę wwęrzą komory. Poprzz odpowidi wykorzysi wpływu siusoidych zmi zwęrzj mprury w posci przsuięci fzowgo wkor srumii cipł do węrz pomiszczi uzysko łumii oscycji mprury obiku budowgo kór pozw obiżyć koszy rgii zużywj urzymywi okrśoych wruków cipych w pomiszcziu. Słow kuczow: przwodzi cipł rgi modowi procsów cipych SĘP Procs wymiy cipł wysępujący w różych dzidzich chiki i choogii js zjwiskim powszchym poiwż m mijsc wszędzi m gdzi są różic mprur. go ypu zgdii cip i moż uikąć i isy ściś wiążą się z kłdm rgii ym smym z jj rcjoym użykowim przd wszyskim z jj oszczędzim. Probm oszczędzi rgii prmi rośi szczgói dzisij sł się izmiri brzmiłym z wzgędu kofiky zbroj w krjch Afryki i Azji posidjących złoż ropy fowj i sąsidujących z Europą. Kofiky iprzrwi rwją od sidmdzisiąych ubigłgo suci i doyczą koroi d źródłmi rgii kórych cy iboyczi rosą. Doychczs i poświęco większj uwgi zgdii zużyci rgii w kspocji budyków i dgo kosrukorzy budowi projkowi obiky kirując się wzgędmi rchikoiczymi i fukcjoymi. Ni bro pod uwgę pojmość cipą przgrody zwęrzj przy budowi obików budowych cz kirowo się jdyi wyrzymłością kosrukcji w przypdku ści zwęrzych izocyjością ych przgród. Umijęość obiczi iości wymiigo cipł orz urzymywi mprury ośrodk m pirwszorzęd zczi d projkowi sępi prwidłowgo kspoowi urządzń w rgyc cipj chłodicwi przmyś spożywczym i w budowicwi. Isyu choogiczych Sysmów Iformcyjych ydził Mchiczy Poichik Lubsk.

2 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 Jk powszchi widomo wymi cipł rizow js rzy róż pod wzgędm fizyczym sposoby z. poprzz przwodzi cipł czyi kodukcję uoszi cipł czyi kowkcję orz poprzz promiiowi rmicz czyi rdicję. Przwodzi js bzspori jwżijszą formą procsu wymiy cipł pogjącą wymii cipł między bzpośrdio sykjącymi się częścimi jdgo cił ub różych cił w posci przkzywi rgii kiyczj mikroskopowgo ruchu cząsczk. Przwodzi cipł wysępuj w ciłch słych iprzikiwych d promiiowi rmiczgo orz w płych gdy i wysępują przmiszczi wzgędm sibi mkroskopowych części go ośrodk. Poz ymi rzm wymiioymi rodzjmi wymiy cipł mmy rówiż do czyii z ich kombicją w posci przjmowi cipł (wiki) orz prziki cipł. Sosow mody projkowi przgród obików budowych uwzgędiją wruki kimycz isy yko w sposób syczy okrśjąc śrdią mprurę powirz w rgioi. ymczsm jk wimy zmiy mprury powirz mosfryczgo są z swj ury dymicz mjąc chrkr krzywj w przybiżiu siusoidj o okrsi oscycji dobowym czy w roczym. EMPERAURA AMOSFERYCZNA I JEJ PŁY NA ENĘRZNY KLIMA OBIEKU BUDOLANEGO Probmykę cipą doyczącą obików budowych rozwiązuj się isy syczi o zczy ż budyki zwłszcz ich zwęrz ściy obwodow projkuj się z wzgędu oporości cip przy usoym przjściu cipł przz przgrodę. Bd mprury doyczą wwęrzj i zwęrzj powirzchi ściy wui mprury gricch poszczgóych wrsw. k uzyskiw wyiki umożiwiją co prwd koroę ych mprur z różych chiczych puków widzi k jk przykłd z wzgędu żądi by mprur przgrody pod wwęrzą izocją cipą igdy i spdł poiżj mprury puku rosy ym smym by i dochodziło do zwigoci kosrukcji ściy. idomym js ż pojwii się wigoci w mri przgrody powoduj zczy spdk wrości rmoizocyjj ściy orz zczi przyśpisz procs jj iszczi i mówiąc o pojwijącj się m wówczs pśi. Poz uwzgędiim rmo-sbiości projkowgo obiku ży rówiż zwrócić uwgę urzymywi wymggo komforu cipgo w pomiszczich. Nizjomość procsów cipych wysępujących w obikch budowych w szczgóości i dorzymi poziomu wrości współczyików przwodzi cipł przz przgrodę moż rówiż doprowdzić do mrorwii s drożjącj rgii orz dmirgo 3

3 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 ziczyszczi powirz mosfryczgo. Arykuł iijszy przdswi ikorzysy wpływ wigoości współczyik przwodzi cipł przykłdzi cgły płj czrwoj. Prmrm okrśjącym przwodość cipą js współczyik przwodzi cipł kóry zży między iymi od gęsości objęościowj i srukury mriłu przgrody od wigoości orz mprury. spółczyik przwodzi cipł js iformcją o srumiiu rgii jki przpływ przz jdoskową powirzchię wrswy mriłu o grubości m przy różicy mprur po obydwu sroch j wrswy rówj K ( C). Im większ js gęsość objęościow ym większy js współczyik ym smym mrił m gorszą izocyjość. Podo w mriłch o ych smych subscjch cz różych gęsościch wysępują róż współczyiki przwodzi cipł. zros mprury powoduj wzros przwodości cipj mriłów budowych. Dzij się k dgo ż sępuj zwiększi przwodości cipj subscji słj i powirz zwrgo w porch. Jdoczśi w porch wysępuj przpływ cipł wskuk promiiowi. Prkycz zsosowi go zjwisk m zczi yko gdy mriły są sosow w wysokich ub iskich mprurch j. p. izocj gorących zbiorików. przgrodch budowych whi mprur są sosukowo iski co pozw pomiąć zmiy przwodości cipj. Jdk okrśjąc wrość współczyik λ ży zwsz podwć mprurę w jkij zosł o ozczoy. Zjwisko przwodzi cipł przz ściy zwęrz pomiszczń sowi jwiększą część wymiy cipł w komorch. Domiuj oo w cłkowiym bisi cipym obików budowych przzczoych zrówo do słgo przbywi w ich osób jk ż i obików w kórych przbywi prcowików js krókorwł. Przgrody zwęrz spłiją fukcj ochroą i yko w sosuku do sr cipych cz jdoczśi rguują wruki wigoościow orz powirz w pomiszczich. Ściy zwęrz powiy w okrśoym sopiu umożiwić prziki powirz orz pry wodj przy jdoczsym wchłiiu wigoci. Jk js powszchi widomo wrości fizycz mriłów budowych ugją ikorzysym d użykowik zmiom pod wpływm zwigoci ściy. igoć ujmi wpływ jkość izocji przgrody jk ż i jj rwłość. Cm skuczj ochroy budyku przd wigocią js uiki gywych wpływów jj obcości i wyikjących z go usrk ub szkód. rukim urzymi w pomiszczich budyku komforowgo mikrokimu są such przgrody oczjąc o pomiszczi. igo przgrody zczi uimożiwiją urzymi komforowych wruków js o wręcz imożiw w przy brdzo isywym ogrzwiu. ochroi przd wigocią brdzo isoy js kż przpływ pry wodj. Dyfuzj pry wodj przz przgrody budow o procs wyrówywi cząskowych 4

4 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 ciśiń pry wodj pomiędzy dwom środowiskmi kór rozdzi przgrod. Przpływ pry wodj odbyw się od środowisk o wyższj kocrcji pry do środowisk o kocrcji iższj k więc pr wod będzi zwsz dyfudowć w ym kiruku gdzi powirz js brdzij such. łściwości mriłów związych z dyfuzją pry wodj przz mriły budow chrkryzuj współczyik pro-przpuszczości [mg/(m. h. P)]. Odpowid o iości pry wodj w miigrmch jk dyfuduj przz m wrswy mriłu o grubości m w ciągu jdj godziy i przy różicy ciśiń po obydwu sroch j wrswy rówj P. Podobi jk d przpływu cipł przz powłokę zwęrzą budyku wprowdzoo pojęci oporu dyfuzyjgo dowoj wrswy mriłu: Z d / δ gdzi: d grubość wrswy [m]. od zmkię w porch m współczyik λ ok. 56 [m - K - ] więc około rzy większy od współczyik λ powirz zmkięgo w porch o śrdicy około 5 mm mriłu budowgo. Dodkowy wpływ procs przwodzi cipł m dyfuzj pry wodj z kórą połączo js zwiększo przoszi cipł orz kpir przmiszczi się wigoci. Z wzrosm wigoości mriłów sępuj wzros wrości współczyik przwodzi cipł. I dgo obiżi wrości rmoizocyjych przz wigoć spowodow js ym ż mijsc powirz zwrgo w porch wchodzi włśi wod. Przy go rodzju bdich okzło się ż doychczs sosow mody pomiru mprury wwęrzj cipj komory chiczj są w większości przypdków iwysrczjąc dgo ż podją wyłączi mprurę kowkcyją pomiszczi kór z koi i dj żdgo obrzu m wpływu promiiowi mprurę węrz komory i przchowywy w ij owr (szczgói jżi chodzi o chłodi czy mgzyy produków spożywczych). Z powyższych rozwżń wyik ż izbęd są dokłd izy mprur zrówo powirz wwąrz komory jk i mprur powirzchi przgrody ym smym i izy rsmisyjych włsości sysmu mprur mosfrycz - ści zwęrz i mprur mosfrycz - wwęrz mprur pomiszczi. rsmisyj włsości włśi uwzgędiją zw. ircyjość czyi bzwłdość cipą przgrody kórą przy bdich włsości dymiczych obiku budowgo ży szczgói uwzgędić w spkci okrśi fukcji przjści cipł. Oczywisym js ż kżdy obik zjdujący się w szym położiu gogrficzym z. w środkowo-wschodij i półocj części Europy poddy js wpływom priodyczi zmiijącj się mprury mosfryczj rysuk []. hi mprury j są krókookrsow wyrżo dobowym priodm zmi mprury w ciągu di i ocy orz długookrsow wyrżo roczym okrsm zmi mprury w posci powogo wzrosu mprury od zimy do i podobgo spdku mprury od do zimy. 5

5 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 Ni chodzi u jdyi o mprurę mosfryczą cz o wypdkową mprurę wyikjącą z skłdowych kowkcyjj rdicyjj i mprury pochodzącj od promiiowi ru sąsidującgo z rozprywym obikm czyi od wórj rdicji. mprur [ o C] Misiąc Ay Lody Moskw rszw Djkr Sigo Sydy Rys.. Śrdi mprury powirz mosfryczgo d wybrych mis w okrsi jdgo roku []. YZNACZENIE ROZKŁADU EMPERAURY PRZEJŚCIA CIEPŁA PRZEZ PRZEGRODĘ Zgdii rozchodzi się cipł w ścii kórj grubość js zczi mijsz od szrokości (y) i wysokości (z) przy złożiu wruków brzgowych: - mprury końcch ściy: ) ( ; ) b) ( ; ) i wruku począkowgo: () φ () - d: λ c ρ ()? 6

6 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 Rys.. Przkrój ściy d rozwiązi zgdii rozchodzi się cipł Rówi Fourir w przypdku jdowymirowym: ( ) d( ) d d d Rozwiązi poszukujmy w posci sumy: () v() + w() v() mprur o usoym rozkłdzi iiowym izżi od czsu w() odchyi od ij. ym smym mmy zżość: d v d w( ) dv dw( ) + ; + d d d d dv d 7

7 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 Zm: ( ) dw( ) d v d w + () d d d źmy rówi v() v() d v d i przyjmijmy ż: co dj: v() C + C v() C v() C + czyi: + C ( ) v + Rozwiązi scjor /izż od czsu/: źmy fukcję w() kór spłi wruki: w() () - v() wruki jdorod w() () - ν() orz wruk począkowy w( ) ( ) - ν() φ () - i spłi rówi ( ) dw( ) φ () d w - mod sprcji zmiych d d 8

8 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 ( ) ( ) po wswiiu do rówi wyjściowgo mmy: b / ) ( / + C B A C B A si cos si cos + + Sł wyzczmy z wruków począkowych: C B A C A si Poszukujmy rozwiązń irywiych: B zm: wrość włs rówi / ± ± ±3 ±4... 9

9 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 D D C B C B si si ykorzysujmy wruk począkowy mówiący ż: w( ) φ () - zm: si D φ Dokoujmy rozszrzi fukcji φ w szrg Fourir wdług siusów o dj: d D si φ ub wykorzysując orogoość ciągu fukcji () odciku < > si si si si d d d d D φ φ φ φ Osczi rozkłd mprury opisy js fukcją: D si + + () gdzi D wyzczoo wczśij z pomocą dwóch rówowżych sobi zżości.

10 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 BADANIA LABORAORYJNE PŁYU OKRESOYCH YMUSZEŃ EMPERAUROYCH NA PRZEGRODĘ BUDOLANĄ Cm zwryfikowi go zjwisk przprowdzoo ksprym sowisku bororyjym jpirw d mriłu w posci cgły płj czrwoj sępi d przgrody z wrswy syropiu. ruki zwęrz ksprymu d obu przypdków były ki sm. Zmiy mprury jdj sroi bdj ściy dokoyw były w zkrsi od + 3 do sopi Csjusz i wprowdz były zkłóci siusoidgo kszłu o dowoj mpiudzi i okrsi. Mirzo wrości mprur obu powirzchich cgły orz w jj węrzu rjsrow były izżi d kżdgo z zisowych ssorów sępi zpisyw dysku kompur przy kroku pomirowym wyoszącym od 5 do 5 miu. Rówog z pomirm mprury rjsrow był rówiż przy pomocy progrmu kompurowgo wigoość mriłu. Uzysk z pomirów wrości mprur gęsości srumii cipł orz wigoości posłużyły do sporządzi wykrsów przdswijących rcj w posci fukcji przjści. Przdswio pomiry są frgmm bdń przpływu cipł przz przgrody przchowi i dokoyw są w różych wrich zrówo mprurowych jk i czsowych. Przy pomocy ośmiu sod pomirowych moż było odczyywć wrości mprur w dowoych mijscch bdj ściy. N drugij sroi przgrody moż w ym smym zkrsi mprurowym sowisku bororyjym urzymywć pożądą mprurę. Uzysk wyiki pozwoą opymizowć kosrukcję przgrody komory przchowiczj uzyskując wymir fky koomicz. Zporzbowi rgii urzymywi mprury sopi Csjusz w węrzu komory chiczj p.: przchowi owoców przz okrs około pół roku wymg zczych kłdów fisowych odpowidi kosrukcj ściy pozwoi kosz zmijszyć.

11 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 mp+3.. C 7 5 mp + C Rys. 3. Schm umijscowii czujików pomirowych bdym mri im ch ch 3 ch 6 ch ch ch 4 7 ch ch 5 : : : : : :

12 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR mp [K] * : 4:48 9:36 4:4 9: : 4:48 im [h] Rys. 4. Przykłdowy sygł mprurowy wprowdzy powirzchi bdgo mriłu Rysuk 3 przdswi przykłdową fukcję wjściową hrmoiczych zmi mprury wprowdzą powirzchię bdj ściy. sposób możmy symuowć rzczywis wruki zmi mprury mosfryczj obsrwując rozkłd mprury w węrzu ściy. ZAKOŃCZENIE Aizy procsów cipych doycząc probmyki fizyki budowi są izbęd z wzgędu oszczędość rgii jk js zużyw kspocję obików budowych. szczgóości rgycz fky oszczędościow są zuwż d przypdku pomiszczi skłdowgo posidjącgo mksym włsości rmo-sbi w zcziu okrsowych zmi dziń i oc co widi wyik z hrmoiczgo chrkru zmi mprury mosfryczj. ówczs zużyci rgii chłodzi bądź ogrzwi w go ypu obikci budowym js dużo iższ iżi w podobym obikci cz iodpowidio zprojkowym z wzgędu sczość cipą z. i wykzującym -godzigo przsuięci fzowgo srumii cipł pomimo ż uomyczy sysm rgucji jgo urządzń chłodzących czy grzwczych był uswioy opymą rgucję. Ażby kowy fk rgyczy zosł osiągięy ży włożyć okrśoą prcę zrówo oryczą jk i doświdczą do wyżj wymiioj izy w cu orzymi odpowidij kosrukcji przgrody pomiszczi skłdowgo pozwjącj osiągąć wspomią sbiość cipą obików budowych. 3

13 POSĘPY NAUKI I ECHNIKI NR 9 LIERAURA. Jczrk M.M.: rmosbiość pomiszczń skłdowych w spkci oszczędości wydków rgyczych. Ryk Ergii (38).. Rckg Sprgr: Ogrzwi i kimyzcj pordik yd. I. ydwicwo Arkdy rszw Buydr O.F. Ychrk M. Sobchuk H.: Bch-sc fciiy o sudy h d mss rsfr i w mri. IV h irio cofrc probms of idusri h girig Kyiv Ukri Koczyk H.: Podswy projkowi cipgo i rmomodrizcji budyków. yd. Poichiki Pozńskij Pozń. 5. Bogosłowski.N.: Procsy cip i wigoościow w budykch. Arkdy rszw Jczrk M.M.: Mods of H rsfr hrough s of hrm chic Spcs. MAAR Irio Cogrss..6.. Czch Rpubic. Prh. 7. Bиhoгpдob-Cлыkob B.A. Янчарек М. Федopob B.Г. Kпko O.И.: плоmpичcko иccлдobни плозщины сboиcb oгpждний. Idusri H Egirig - Irio Sciific Ad Appid Jour. Vo. 3 4/ EPLOIAION OF HERMAL ECHNICAL BUILDINGS IN REGARD OF HEA RANSFER HROUGH HE ALL Summry his ppr dscribs rsrch work o mhods cocrig h rsfrs hrough ws of hrm chic chmbrs. h ppr prss h ysis of comp probms i h fid of rgy svigs d mri scio durig og rm sorg of frui i hrm chmbrs i corod gsous virom. h purpos for h rsrch is o poi ou rs subjcd o h highs rgy osss cusd by buidig s cosrucio d gogrphic oriio of ws i h spc of diy mosphric mprur chgs mrgig o chmbr rior. h ppr is focusd o h w cocp of hrm ysis drivd from hrmoic chrcr of mprur chgs i buidig virom spciy i frui sorgs wih spc o coduciv h rsfrs hrough ws. his chgb ifuc of vrib whr mprur o ir mprur of chic chmbr dpds o hrm iri of buidig. Ky words: hrm coduciviy modig of h procsss h rsfr rgy. 4