了解加热作者：卢克·霍林斯黑德 热损失是由于热量从物业内部通过墙壁和窗户等传递（织物热损失）和热量通过暖空气通过织物上的间隙传递，被较冷的外部空气所取代（通风和渗透损失）。 首先，让我们确定什么是“热”。 热只是热能。它是粒子以“不同速度”反弹的结果。 粒子移动得越快，动能就越高。我们称平均动能为温度。  所以动能越高，温度越高。不要混淆热量和温度！它们不一样。  想象一下，你在一个房间里点燃了一根小蜡烛，它在大约1000°C的温度下燃烧。蜡烛会加热房间吗？不，当然不是（除非它是一支特别大的蜡烛！ 是的，这是因为散热器有更多的热量，即使与蜡烛相比温度要低得多。  移动热量关于热量的第1条规则是能量守恒。这很重要，因为这意味着我们不能简单地创造新的能量，我们只能将其从一件事转移到另一件事。 在谈论热损失时，规则 2 也很重要且与理解相关。规则2很简单，规定温度较高的事物总是会被“吸引”并倾向于较冷的事物。 换句话说，热的东西真的很喜欢冷的东西，只会向冷的东西方向移动。这有点像丢球。 球只能落向地面，永远不能掉上去！这就是动能的流动。 基本上，移动速度较快的粒子会撞到移动较慢的粒子，这会导致较慢的粒子加速一点，而速度较快的粒子会减速一点。 这种情况将继续发生，直到所有粒子都以相同的速度反弹。  平衡我们称之为均衡。 简单来说，如果你把一杯热咖啡放在桌子上，杯子里的热量会向桌子的方向移动，当然，也会加热桌子的那部分。 所以杯子正在冷却，因为它把热量释放到桌子上。 这种情况将继续发生，直到咖啡杯和桌子的温度相同，这意味着不能再传递热量。它们处于平衡状态。  这也被称为“牛顿冷却定律”。重要提示 - 热量流动必须始终存在温差 （∆T）。 如果您还记得在学校，有 3 种方式可以传递热能：传导、对流和辐射，当然所有这些都在供暖系统中起着重要作用。 我们先说传导。传导很容易理解，因为它基本上是由于介质之间的物理接触而导致的传热。 因此，当您触摸一杯冰水时，会感到寒冷，因为来自皮肤的热量正在（使用传导）流向玻璃杯。  织物热损失这正是当我们谈论织物热损失时在物业中发生的事情。我想你也可以把“热损失”想象成“热增益”，但要到外面。 无论哪种方式，它都只是传热，正如我们所知，热量只能沿一个方向移动：热到冷。 这当然是不可取的，因为我们损失的热量越多，我们需要增加的热量就越多。 重要的是，内部和外部之间的温差越大，传热速率就越大。可以这样想： 想象一个 10 升的水桶。你用来洗车的那种东西。 你用水龙头里的水装满它，直到它达到 5 升大关。 然后你在桶底钻一些孔，当然，水会漏出来。 这就像你的热量损失。较大的孔显然代表更大的热损失率。 为了将水位保持在5升，您必须再次打开水龙头，但要足够，使流入桶的水量与离开的水量相同。 在这个类比中，水龙头是锅炉，因为它正在补偿正在失去的东西。  因此，为了减少热量从内部到外部的传递，我们对我们的属性进行了绝缘。这降低了该属性织物的导电性，并使通过传导产生的热量“更加困难”。 U 值和 R 值当您深入研究织物热损失时，您将不可避免地偶然发现诸如 U 值和 R 值之类的东西。 U值通常与热损失和绝缘有关。 U值越低，绝缘性越好。但是你和R值到底是什么？ 简单来说，当提到织物热量损失时，U值是衡量通过特定材料传导多少热量的量度。 它以 W/m²K 为单位（瓦特/平方米开尔文）。  R值基本上相反，是衡量特定材料对热传导的电阻程度的指标。  它的测量单位为m²K/W（平方米开尔文每瓦）。因此，您和 R 值是彼此的倒数（对立面）。 但是，这意味着什么？W/m²K 和 m²K/W 到底是什么？ 要理解这一点，我们必须首先对这些单元的来源进行逆向工程。 由于织物的热损失都与热传导有关，因此让我们从热传导（材料的导电性）开始。 我们知道传导是由于两种介质之间的物理接触而产生的传热，但是我们如何测量它呢？ 好吧，这是很难让你头脑清醒的地方。基本上，热传导定义了材料其他两个属性之间的比例关系。 导热系数这是热导系数。对于任何给定的材料，它都是唯一的“常数”，符号为“λ”（Lamda）或有时为“k”（小写k）。 它的单位是W / mK（瓦特每米开尔文）。该系数相关的两个属性是材料的“热通量”和“温度梯度”。 热流热通量 - 这被定义为每单位面积的传热速率。它的单位是W/m²（瓦特每平方米）。 因此，这是衡量每1平方米材料所转移的瓦数的量度。  温度梯度温度梯度 – 这定义为两点之间特定距离内的温度变化。 它的单位是K/m（开尔文度/米）。所以这只是材料一侧与另一侧之间的温度差异。 或者，相对于材料厚度的温差。或者，每米的温度变化...  理解这一切右。你的头疼吗？让我们试着理解这一点。 我们基本上是说任何给定的材料都有一个导热系数值，这是材料热通量和温度梯度之间的关系...... \[Thermal\hspace{3mm} 电导率 = {{Heat\hspace{3mm} Flux} \overtemperature\hspace{3mm} 梯度}\] 或 \[λ = {{W/m²} \over K/m}\] 但是之前我们说过热导率（λ）有单位W/mK（瓦特每米开尔文）？即λ = W/mK。容易！我们只需要简化！ \[{{W/m²} \over K/m}\] 与 \[{{W÷m²} \over K÷m}\] 这与 \[{{W} \over m²} ÷ {{K} \over m}\] 这与 \[{{W} \over m²} X {{m} \over K}\] 这与 \[{{Wm} \over m²K}\] 这与 \[{{W} \over mK}\] 这与 瓦/米K 所以。。。。。。λ = W/mK 还和我在一起吗？右！现在我们了解了热导率，我们可以看到U和R值是如何产生的。 让我们从R值开始，我们说它是特定材料的热阻，单位为m²K/W。 因此，R 值定义为材料的厚度（以米为单位）除以该材料的热导率。 \[R \hspace{3mm} 值 = {{厚度} \over Thermal \hspace{3mm}Conductivity}\] 或 \[R \hspace{3mm} Value = {{m} \over λ}\] 同样，我们可以分解上述内容，看看我们如何得到 R 值的单位，它们是： \[{{m} \over λ}\] 与 \[{{m} \over W/mK}\] 这与 \[{{m} \over 1}÷{{W} \over mK}\] 这与 \[{{m} \over 1}X{{mK} \over W}\] 这与 \[{{m²K} \over W}\] 这与 平方米K/W 所以。。。。。。R 值 =m²K/W 现在我们可以看到 R 值的来源。 最后，这意味着我们也能够看到最重要的U值来自哪里。 请记住，我们说过 U 值是 R 值的倒数，这意味着它们是彼此的倒数。 因此，U 值为 1 除以 R 值。 \[U \hspace{3mm} Value = {{1} \over R\hspace{3mm}Value}\] 再一次，我们可以分解它，看看U值单位（W / m²K）也来自哪里。 \[{{1} \over R}\] 与 \[{{1} \over m²K/W}\] 这与 \[{{1} \over 1}÷{{m²K} \over W}\] 这与 \[{{1} \over 1}X{{W} \over m²K}\] 这与 \[{{W} \over m²K}\] 这与 瓦/平方米K 所以。。。。。。U 值 =W/m²K 好。我们都很清楚U值是什么以及它来自哪里。但是我们如何将其应用于供暖设计呢？ 好吧，在织物热损失方面，U值就是一切。它们为我们提供了特定于构建财产的材料的关键信息。 这可用于确定在设计条件下通过热传导将损失多少热量。 当我们谈论设计条件时，我们指的是影响织物热损失的最大变量因素。温度！ 或者更准确地说，是物业内部和外部之间的温差。因此，“设计条件”实际上只是供暖系统可能遇到的最坏情况。 这只是理想的室内舒适生活温度（21°C）与区域平均最低室外温度之间的差异。 我们称之为“外部温度设计”或“DOT”。 在英国，这可能在 1°C 到 -5°C 之间，具体取决于房产所在的位置。您可以设计一个具有您喜欢的内部和外部温度的系统。 如果您愿意，您可以设计为 35°C 的内部温度和 -100°C 的 DOT！然而，由于许多原因，这将是荒谬的。 首先，35°C在里面真的很不舒服，在英国达到-100°C的可能性为零。 其次，系统将是巨大的！热源，管道发射器，一切！这将是不切实际的，而且非常非常昂贵。 第三，该系统将花费其整个工作寿命来超大。实际上，对于正常大小的系统也是如此。 实际上，我们每年只能达到1%左右的DOT，因此我们的供暖系统实际上可以将99%的时间用于“超大”。 由此可见，内外温差越小，传导热损失率越小。 您需要考虑的事项那么，我们需要哪些关于房产的信息，才能知道它通过建造它的织物会损失多少热量呢？ 简单：
当然，墙壁，屋顶，窗户等都是由不同的材料制成的，因此都有不同的U值，当然，也有不同的表面积。 这就是为什么通常，您会分别计算所有这些的热损失，并将它们全部加起来计算出总属性织物热损失。 所以你可以看到唯一的变量是外部温度。我们总是要设计到一个舒适的生活温度。 除非该属性由弹性制成，否则表面积不会改变，并且 U 值也是绝对固定的，因为它们是特定建筑材料的属性。 由此，我们可以简单地说织物热损失是以下因素的结果：表面积 x U 值 x（内部温度 – 外部温度）。 热损失 = A x U x ∆T 或 Q = AU∆T 知道了这一点，我们就能够计算出每度温度变化的热损失率。由于 A 和 U 是固定的，因此它们成为定义 Q 和 ∆T 之间比例的常数。 （澳大利亚） = 季度/∆ 例：你有一堵2.4m x 3m的墙，由102mm厚的砖块制成。它的 U 值为 2.97W/m²K。内部温度设计为21°C，设计外部温度为-3°C。 我们可以像这样计算这些条件下的墙壁热损失：
Q = 7.2 米²x 2.97 瓦/平方米 K x 24°C = 513.2 瓦 现在找出每度温度变化的织物热损失。W/K（每开尔文瓦特数）。 您只需将 513.2W 的织物热损失 （Q） 除以 24°C 的 ∆T。也就是说，Q / ∆T，我们已经说过等于AU对吗？ 因此，为了进一步将所有这些联系在一起： Q/∆T = A x U 或 W/K = m²x W/m²K， \[W/K={{m²} \over 1}X{{W} \over m²K}，\] \[W/K={{W m²} \over m²K}，\] \[W/K={{W} \over K}，\] W/K = W/K 这就是织物热损失，但如前所述，这不是发生热量损失的唯一方式。我们还必须考虑通风和渗透损失。 通风和渗透损失这些是由于物业内的空气变化而导致的热量损失。 换气是由于受控和不受控制的空气泄漏通过物业结构的缝隙和特制通风造成的。 每种类型的房间还将有每小时规定的所需换气量，以用于通风目的。 这仅仅意味着离开物业的空气被外部空气取代，外部空气需要加热到设计的内部温度。 这当然会大大增加房产的总热损失。 通风和渗透请记住，这不是NASA，所以我们只能假设这些空气变化确实发生了。 我想在较新的物业中，特定的通风要求更容易考虑，因为这些可以使用更准确的自然通风方式和使用机械通风来进行。 在较旧的属性中，很难说，但它们确实存在，因此我们必须将它们考虑在内。 一般来说，通风和渗透更容易计算。 在设计阶段，设计师将根据现行标准，根据每小时换气量（ACH）来规定每个房间所需的通风量。 同样，这些空气变化是否真的在现实中发生是另一回事，但我们必须围绕一些东西进行设计。 例如，理论上，窗户上的涓流通风口应提供建筑要求规定的设计自然通风。MVHR系统等也应该如此。 因此，当我们指定特定房间每小时需要多少次换气 （ACH） 时，它取决于什么？ 嗯，最明显的是，主要因素是房间的类型。浴室需要比客厅更多的通风！ 另一个因素是无法控制的渗透量，这取决于建筑物本身，就预期的空气泄漏而言。 按照过时标准建造的旧建筑具有更多无法控制的渗透，因此，设计师需要考虑比新建筑更多的 ACH。 这些ACH被归类为各种建筑标准，例如，在2000年之前建造的房屋中的厨房将是Cat.A，需要2 ACH。 而2006年以后建造的房屋中的厨房将是Cat.C，只需要0.5 ACH。 烟囱、高天花板和建筑物暴露等其他因素也在渗透损失中起着重要作用。 我们计算这些损失的方式简单且广泛使用。 它们所依赖的因素是每小时换气次数 （AHC）、房间的内部容积、外部和内部空气之间的温差。 您可能会认为湿度和空气的比热容会起作用，当然它们确实如此，但同样，这不是NASA！ 这些因素在我们处理的条件下几乎保持不变，因此我们可以对空气的SHC使用恒定值，就像我们在其他加热计算中对水一样。 因此，通风和渗透损失的基本公式可以表示为： 热损失率 = V x ACH x ∆T x 0.33 或 内外每°C差热损失率= V x ACH x 0.33 0.33是SHC和空气密度的乘积 V是房间的体积 ACH 是每小时换气次数 ∆T是设计内部室温与设计外部温度之间的温差 正如我们上面对织物损失所做的那样，我们能够进一步分解并了解为什么会起作用以及它是如何产生的。 让我们首先考虑一个房间只是一个装满我们称之为空气的液体的盒子。空气其实是一种流体！ 假设空气处于所需的 21°C 温度，并且全部逸出并被新空气取代，温度为 5°C。 我们已经失去了热量，现在需要更换它。如果这个盒子有 1 ACH，这将每小时发生一次。 当然，它不会一下子发生！它逐渐发生并持续发生，但相当于在一小时内更换的全部空气量。 所以我们真正需要知道的是，我们需要增加多少热量来补偿这一点？ 容易！这与计算加热一定量的水（也是流体）需要多少能量相同。 我们有一种流体（空气），它有质量（一切都有质量），因此具有比热容（在一定温度下改变一定质量物质的能量，通常这是每度温度变化的焦耳每公斤）。 由此，我们可以简单地说，提高盒子空气温度所需的热量表示为： 所需热量 = M x C x ∆T 或 Q = M x C x ∆T M是需要加热的空气质量 C是空气在条件下的平均比热容（1006J/kg°C） ∆T是进入盒子（房间）的空气与房间所需温度之间的温差 现在空气的质量取决于两件事：体积和密度。体积很简单，就是盒子（房间）的体积。 密度随温度而变化，但对这些条件的影响不大，因此我们可以为此使用平均值（1.205kg/m³）。 质量只是体积 x 密度。请记住，该质量也是基于每小时的ACH空气变化。 因为我们以功率（瓦特）工作，即每单位时间的能量（焦耳每秒），我们需要确保从每小时换气转换为每秒换气。ACH/3600. 所以计算现在变成：Q = V x ρ x C x ∆T x （ACH ÷ 3600） ρ 是空气的密度 让我们面对现实吧，这是相当冗长的，这就是为什么你只会看到这个“更简单”的版本。 如果你擅长数学，你可能已经注意到，你在哪里除以3600并不重要。 你可以从字面上把它放在公式中的任何位置，答案将是相同的。 这意味着我们可以将永远相同的常数事物“预先组合”成一个整洁的“因子”，因此设计者只需要填写变量并将它们乘以这个“因子”。 空气的密度和SHC将是恒定的，因此我们可以简单地将这两件事除以3600。 所以我们得到：Q = V x ∆T x ACH x （ρ x C / 3600） 或 Q = V x ∆T x ACH x （1.205 x 1006/3600） 这与 Q = V x ∆T x ACH x 0.33 相同，因为 1.205 x 1006/3600 = 0.33！所以系数是0.33。 因此，我们可以通过这样说来使其更加简单： 热损失率（每°C） = V x ACH x 0.33 由此，设计人员只需要输入房间体积和换气次数，即可知道每个温差的通风损失。 |
|
|
来自： 王欣荣rhdvlfqi > 《太阳能光伏PV》
