wprowadzenie_do_dynamiki_cieplnej_budynkow.pdf

(833 KB) Pobierz
Microsoft PowerPoint - Wprowadzenie do dynamiki cieplnej budynków.ppt
Dynamika cieplna
przegród budowlanych
Wprowadzenie do symulacji energetycznej
budynków
Piotr Narowski, dr inż.
11/29/2007
Dynamika cieplna przegród budowlanych - Piotr
Narowski
1
Jak obliczyć dostarczaną moc
cieplną lub temperaturę
wewnętrzną?
W warunkach ustalonych – projektowanie obciążenia
cieplnego lub chłodniczego
W warunkach nieustalonych – symulacja energetyczna
Q = ?
t w = ?
11/29/2007
Dynamika cieplna przegród budowlanych - Piotr
Narowski
2
1
42153302.011.png 42153302.012.png
 
Oddziaływanie środowiska na
zjawiska cieplne w budynku
Azymut i wysokość
Słońca
Promieniowanie słoneczne
całkowite i rozproszone
nieboskłon
opad
Promieniowanie
długofalowe
Zachmurzenie
ogólne
Kierunek i prędkość
wiatru
atmosfera
Temperatura i
wilgotność
powietrza
otoczenie
11/29/2007
Dynamika cieplna przegród budowlanych - Piotr
Narowski
3
Środowisko wewnętrzne
Temperatura powietrza wewnętrznego
Temperatura powierzchni wewnętrznych przegród
Strumień powietrza wentylacyjnego
Wewnętrzne zyski ciepła – ludzie, oświetlenie, urządzenia
Dostarczana moc cieplna
t i
t si
Q z Q g
11/29/2007
Dynamika cieplna przegród budowlanych - Piotr
Narowski
4
2
42153302.013.png 42153302.001.png 42153302.002.png
Model dynamiki procesów
cieplnych w budynku
METEO
INF
τ
Temp.
przegród
t
v w
d w
cc
ϕ
I t
KPZ
STPD
t I 1
BMAT
t I 2
...
t I n
NPD
RNPS
KPW
Temp.
powietrza
GEO
CTF
t i 1
NPSR
Dane
geograficzne
POZS
t i 2
...
t i n
NPSB
KONST
MSOW
Dane o
konstrukcji i
geometrii
budynku
ISOW
DNPS
HWZC
KRSO
NPKS
MODEL DYNAMIKI CIEPLNEJ BUDYNKU
11/29/2007
Dynamika cieplna przegród budowlanych - Piotr
Narowski
5
Model dynamiki procesów
cieplnych w budynku
METEO
godzinowe dane meteorologiczne
CTF
moduł funkcji CTF dynamiki przewodzenia ciepła przegród
wielowarstwowych
GEO
dane lokalizacji orientacji budynku
DNPS
model dystrybucji natężenia promieniowania krótkofalowego
wewnątrz stref budynku
KONST
dane geometryczne konstrukcyjne budynku
STPD
model promieniowania długofalowego strefie budynku (MRT)
RPNS
model podziału natężenia promieniowania słonecznego
BCPW
bilans ciepła powierzchni wewnętrznych przegród budynku
POZS
pozycja Słońca na nieboskłonie
NPKS
natężenie promieniowania krótkofalowego wytworzonego
wewnątrz stref
NPD
model natężenia promieniowania długofalowego środowiska
zewnętrznego
KPW
model konwekcji ciepła na powierzchniach wewnętrznych
przegród
NPSR
model rozproszonego natężenia promieniowania słonecznego
HWZC
harmonogramy wewnętrznych zysków ciepła
NPSB
model bezpośredniego natężenia promieniowania słonecznego
BCPS
bilans ciepła powietrza strefach budynku
KPZ
model przejmowania ciepła na powierzchniach zewnętrznych
przegród
MSOW
model systemu ogrzewania i /lub wentylacji
BCPZ
bilans ciepła powierzchni zewnętrznych przegród budynku
ISOW
instalacja ogrzewania i /lub wentylacji
TRNS
model transmisji promieniowania słonecznego przez przegrody
zewnętrzne
KRSO
model krzywej regulacji systemu ogrzewania lub wentylacji
INF
model infiltracji powietrza do budynku
T. prz.
godzinowe wartości temperatury powierzchni przegród budynku
BMAT
biblioteka właściwości fizycznych materiałów budowlanych
T. pow.
godzinowe wartości temperatury powietrza strefach budynku
11/29/2007
Dynamika cieplna przegród budowlanych - Piotr
Narowski
6
3
42153302.003.png 42153302.004.png 42153302.005.png 42153302.006.png 42153302.007.png
Jak obliczyć strumień ciepła
przenikający przez przegrodę przy
zmiennej temperaturze
zewnętrznej i wewnętrznej?
t i ( τ )
q i ( τ )
q e ( τ )
t e ( τ )
11/29/2007
Dynamika cieplna przegród budowlanych - Piotr
Narowski
7
Równanie Fouriera – 3W *)
Model matematyczny przewodnictwa
cieplnego
r
∂
q
q
y
y ⋅
∂
+
dy
y
dz
dA
z
q r
z
dy
q
q x
∂
r
∂
T
⎛
∂
2
T
∂
2
T
∂
2
T
⎞
q r
dA
x ⋅
∂
+
dx
x
x
dV
x
=
a
⋅
⎜
+
+
⎟
∂
t
∂
x
2
∂
y
2
∂
z
2
r
∂
q
y
q
z
z ⋅
∂
+
dz
⎝
⎠
dA
z
y
dx
∂
T
x
q r
=
a
∇
2
T
=
a
∆
T
z
y
∂
t
Przy braku wewnętrznego źródła ciepła
g v =0
λ
⋅
m
2
a
=
Równanie dyfuzji cieplnej zwane równaniem Fouriera
gdzie:
c
ρ
s
p
to współczynnik dyfuzji cieplnej lub współczynnik wyrównania temperatury.
*) – patrz wykład nr 3.
Oznaczenia: T =T(x,y,z,t)– temperatura; x,y,z –
zmienne geometryczne; t - czas
11/29/2007
Dynamika cieplna przegród budowlanych - Piotr
Narowski
8
4
r
r
r
42153302.008.png 42153302.009.png
Metoda różnic skończonych
Zatem dla schematu różnicowego jednowymiarowego pola temperatury w
stanie nieustalonym otrzymujemy tzw gwiazdę pięciopunktową:
∆x
T i,j+1
t j+2
T ij+1
T i-1,j
T i,j
T i+1,j
t j+1
T i-1j
T ij
T i+1j
t j
T ij-1
∆t
t j-1
t j-2
T i,j-1
Podstawiając za f(x) funkcję
temperatury T(x,t) otrzymamy :
x i-2
x i-1
x i
x i+1
x i+2
⎛
∂
T
⎞
'
T
i
,
j
−
T
i
,
j
−1
⎝
⎠
=
T
≈
i
,
j
Pierwsza pochodna cząstkowa temperatury
w punkcie i,j względem czasu t
∂
t
∆
t
i
,
j
⎛
∂
2
T
⎞
T
−
2
T
+
T
Druga pochodna cząstkowa temperatury w
punkcie i,j względem zmiennej
geometrycznej x
⎜
⎝
⎟
⎠
=
T
'
'
≈
i
−
1
j
i
,
j
i
+
1
j
i
,
j
∂
x
2
∆
x
2
i
,
j
11/29/2007
Dynamika cieplna przegród budowlanych - Piotr
Narowski
9
Metoda różnic skończonych
Układ równań dla przegrody wielowarstwowej z nierównomiernym
podziałem na warstwy elementarne i III warunkiem brzegowym
przyjmuje następującą postać:
⎡
1
−
1
L
L
0
⎤
⎡
Bi
w
⋅
T
⎤
⎢
⎥
⎡
T
⎤
⎢
1
+
Bi
w
,
⎥
1
+
Bi
0
,
j
w
⎢
⎥
⎢
w
⎥
−
h
h
+
k
+
1
−
k
M
T
T
⎢
1
1
1
1
⎥
⎢
1
j
⎥
⎢
1
j
−
1
⎥
⎢
M
−
h
h
+
k
+
1
−
k
⎥
⎢
T
⎥
⎢
T
⎥
2
2
2
2
2
,
j
2
,
j
−
1
⎢
⎥
⎢
⎥
⎢
⎥
M
M
⎢
O
O
O
⎥
×
⎢
⎥
=
⎢
⎥
⎢
−
h
h
+
k
+
1
−
k
M
⎥
T
⎢
T
⎥
⎢
n
−
2
n
−
n
−
2
n
−
2
⎥
⎢
n
−
2
,
⎥
n
−
2
,
j
−
M
−
h
h
+
k
+
1
−
k
T
T
⎢
⎥
⎢
⎥
n
−
1
n
−
1
n
−
1
n
−
1
⎢
n
−
1
j
⎥
n
−
1
j
−
1
⎢
⎥
⎢
⎥
⎢
⎥
0
L
L
−
1
1
⎣
T
⎦
Bi
⎢
z
⋅
T
⎥
⎢
⎥
n
,
j
1
z
,
j
1
+
Bi
1
+
Bi
⎣
⎦
⎣
⎦
1
4
2
4
z
3
X
1
42
z
43
A
B
λ
∆
t
λ
∆
t
h
=
i
i
k
=
i
+
1
dla
i
=
1
2
K
,
n
−
1
i
c
ρ
⋅
∆
x
∆
x
i
c
ρ
⋅
∆
x
2
gdzie:
p
i
i
i
i
+
1
p
i
+
1
i
α
∆
x
α
∆
x
Bi
=
w
1
i
Bi
=
z
n
w
λ
z
λ
1
n
11/29/2007
Dynamika cieplna przegród budowlanych - Piotr
Narowski
10
5
j
2
1
j
i
42153302.010.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin