Средняя лучистая температура

Средняя температура лучистой ( МРТ ) определяются как равномерная температура воображаемой оболочки , в которой лучистая передача тепла от человеческого тела равна лучистым перенос тепла в фактическом неравномерном корпусе. ^[1]

MRT - это концепция, возникающая из того факта, что чистый обмен лучистой энергией между двумя объектами приблизительно пропорционален разнице их температур, умноженной на их способность излучать и поглощать тепло (коэффициент излучения). Это просто средневзвешенная температура всех объектов, окружающих тело. Это действует до тех пор , как абсолютных температур объектов в вопросе велики по сравнению с температурным перепадам, что позволяет линеаризацию от закона Стефана-Больцмана в соответствующем температурном диапазоне. ^{[ необходима цитата ]}

MRT также оказывает сильное влияние на показатели теплофизиологического комфорта, такие как физиологическая эквивалентная температура (ПЭТ) или прогнозируемое среднее значение голосов (PMV). ^[2]

То, что мы испытываем и чувствуем в отношении теплового комфорта в здании, связано с влиянием как температуры воздуха, так и температуры поверхностей в этом пространстве. Средняя лучистая температура выражается этой температурой поверхности и регулируется характеристиками корпуса. ^{[ необходима цитата ]} Поддержание баланса между рабочей температурой и средней температурой излучения может создать более комфортное пространство. ^[3] Это достигается за счет эффективного дизайна здания, интерьера и использования высокотемпературного лучистого охлаждения и низкотемпературного лучистого отопления. ^[4]

Расчет [ править ]

Есть разные способы оценить среднюю лучистую температуру, применяя ее определение и используя уравнения для ее расчета, или измеряя ее с помощью определенных термометров или датчиков.

Поскольку количество лучистого тепла, потерянного или полученного человеческим телом, представляет собой алгебраическую сумму всех лучистых потоков, которыми обмениваются его открытые части с окружающими источниками, MRT можно рассчитать на основе измеренной температуры окружающих стен и поверхностей и их положения относительно человек. Следовательно, необходимо измерить эти температуры и угловые коэффициенты между человеком и окружающими поверхностями. ^[1] Большинство строительных материалов имеют высокий коэффициент излучения ε, поэтому все поверхности в комнате можно считать черными. Поскольку сумма угловых коэффициентов равна единице, четвертая степень MRT равна среднему значению температуры окружающей поверхности в четвертой степени, взвешенной с помощью соответствующих угловых коэффициентов.

Используется следующее уравнение: ^{[1] [5]}

${\ displaystyle MRT ^ {4} = T_ {1} ^ {4} F_ {p-1} + T_ {2} ^ {4} F_ {p-2} + ... + T_ {n} ^ {4 } F_ {pn}}$

где:

${\ displaystyle MRT}$   - средняя температура излучения;

${\ displaystyle T_ {n}}$        - температура поверхности n в Кельвинах ;

${\ displaystyle F_ {pn}}$    коэффициент угла между человеком и поверхностью "n".

Если относительно небольших перепадов температур существуют между поверхностями корпуса, уравнение может быть упрощено до следующей линейной формы: ^{[1] [5]}

${\ displaystyle MRT = T_ {1} F_ {p-1} + T_ {2} F_ {p-2} + ... + T_ {n} F_ {pn}}$

Эта линейная формула дает более низкое значение MRT, но во многих случаях разница невелика. ^[1]

Как правило, угловые факторы трудно определить, и они обычно зависят от положения и ориентации человека. Кроме того, этот метод становится сложным и требует много времени, поскольку количество поверхностей увеличивается и они имеют сложные формы. В настоящее время нет возможности эффективно собирать эти данные. По этой причине более простой способ определить MRT - измерить его с помощью определенного термометра.

Измерение [ править ]

MRT можно оценить с помощью термометра с черным шаром . Термометр с черным шаром состоит из черного шара, в центре которого помещен датчик температуры, такой как колба ртутного термометра, термопара или датчик сопротивления. Мира могут теоретически иметь любой диаметр , но в качестве формул , используемых при вычислении средней лучистой температуры зависит от диаметра шара, диаметром 0,15 м (5,9  в), указанные для использования с этими формулами, обычно рекомендуется. Чем меньше диаметр земного шара, тем больше влияние температуры и скорости воздуха, что приводит к снижению точности измерения средней лучистой температуры. Чтобы внешняя поверхность шара поглощала излучение от стенок корпуса, поверхность шара должна быть затемнена либо с помощью электрохимического покрытия, либо, в более общем смысле, с помощью слоя матово-черного цвета. краска. ^[1] Этот термометр фактически измеряет глобальную температуру (GT), стремясь к тепловому балансу под действием конвекции и излучения, исходящего от различных источников тепла в корпусе. Благодаря этому принципу, знание GT позволяет определить среднюю радиационную температуру MRT.^[1] Согласно стандарту ISO 7726 чаще всего используется уравнение (принудительная конвекция):

${\displaystyle MRT=\left[\left(GT+273\right)^{4}+{\frac {1.1\cdot 10^{8}\cdot v_{a}^{0.6}}{\varepsilon \cdot D^{0.4}}}(GT-T_{a})\right]^{1/4}-273}$

где:

${\displaystyle MRT}$ - средняя лучистая температура (° C);

${\displaystyle GT}$      температура земного шара (° C);

${\displaystyle v_{a}}$         - скорость воздуха на уровне земного шара (м / с);

${\displaystyle \varepsilon }$          - коэффициент излучения земного шара (без измерения);

${\displaystyle D}$         диаметр земного шара (м);

${\displaystyle T_{a}}$        - температура воздуха (° C);

А для стандартного глобуса (D = 0,15 м, = 0,95):${\displaystyle \varepsilon }$

${\displaystyle MRT=\left[\left(GT+273\right)^{4}+2,5\cdot 10^{8}\cdot v_{a}^{0,6}(GT-T_{a})\right]^{1/4}-273}$

На измерение влияет движение воздуха, поскольку измеряемая GT зависит как от конвекции, так и от переноса излучения. За счет эффективного увеличения размера груши термометра коэффициент конвективной передачи уменьшается, а влияние излучения пропорционально увеличивается. Из-за локальных конвективных воздушных потоков GT обычно находится между температурой воздуха и MRT. Чем быстрее воздух движется над термометром, тем ближе GT приближается к температуре воздуха.

Более того, поскольку MRT определяется по отношению к человеческому телу, форма датчика также имеет значение. Сферическая форма земного термометра дает разумное приближение к сидящему человеку; для людей, которые стоят, земной шар в неоднородной среде излучения переоценивает излучение от пола или потолка, поэтому эллипсоидный датчик дает лучшее приближение. ^[5]

При использовании термометра с черным шаром необходимо соблюдать несколько других мер предосторожности в зависимости от условий измерения. Кроме того, существуют разные методы измерения, такие как двухсферный радиометр и датчик постоянной температуры воздуха. ^[1]

См. Также [ править ]

• Тепловой комфорт
• Отопление, вентиляция, кондиционирование
• ASHRAE
• Глоссарий HVAC

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• http://ergo.human.cornell.edu/DEA3500allnotes.html
• Бесплатный онлайн-инструмент для расчета теплового комфорта и средней радиационной температуры, разработанный CBE в Калифорнийском университете в Беркли