Oddziaływanie cieplnego promieniowania środowiska zewnętrznego na budynek

• Autorzy: Nowak H.

Warianty tytułu

EN

Interaction of environmental thermal radiation on the building

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono zweryfikowany model obliczeniowy oddziaływania cieplnego promieniowania środowiska zewnętrznego na budynek. Model umożliwia obliczenie natężenia promieniowania cieplnego docierającego do powierzchni poziomych oraz nachylonych do 90 %, dla różnych warunków pogodowych, w funkcji standardowo mierzonych wielkości meteorologicznych jak temperatura powietrza i stopień zachmurzenia nieba lub alternatywnie w funkcji temperatury punktu rosy. Określono również wpływ promieniowania długofalowego na bilans cieplny przegród budowlanych dla warunków ustalonego i nieustalonego przenikania ciepła. Przedstawiono możliwość kształtowania bilansu promieniowania, a w konsekwencji bilansu cieplnego przegród budowlanych, poprzez stosowanie powierzchni spektralnie selektywnych w odniesieniu do promieniowania krótko- i długofalowego; wskazano na możliwe do uzyskania efekty ilościowe oraz możliwości techniczne osiągnięcia założonych radiacyjnych charakterystyk powierzchni przegród budowlanych. Z uwagi na specyficzny rozkład widmowy i kątowy promieniowania cieplnego atmosfery w warunkach bezchmurnego nieba w nocy, omówiono główne problemy związane z występowaniem zjawiska chłodzenia radiacyjnego rozważanego radiatora, którym jest również przegroda budowlana. Przedstawiono metody wspomagania efektu chłodzenia radiacyjnego, wymagane właściwości radiatorów spektralnie selektywnych dla promieniowania cieplnego oraz zakres zmienności temperatury promieniowania nieboskłonu, ściśle korespondującej z promieniowaniem cieplnym atmosfery. Do analizy i obliczania bilansu cieplnego przegród budowlanych, dla warunków nieustalonego przenikania ciepła, zaproponowano i zweryfikowano model bilansu cieplnego, oparty w części związanej z przewodzeniem ciepła na metodzie impulsowej funkcji przejścia oraz uwzględniający radiacyjne oddziaływanie środowiska zewnętrznego na przegrody budowlane, w zakresie promieniowania krótko- i długofalowego.

EN

Rational use of thermal energy requires among the other construction of suitable mathematical model allowing calculation of energy consumption within a period of a year. In such models local meteorological data including data on environmental thermal radiation should also be taken into consideration. The main obstacle is a fact that in Poland similarily as in other countries, Thermal radiation of the atmosphere has not been routinely measured. Therefore contribution of long wave radiation to the heat balance of buildings is considered in an inappropriate way or even ignored. Quite often radiation for a particular location is calculated from empirical equations worked out for other regions. The choice of model enabling the best agreement between the measured and the calculated values should be preceded by thorough examination of the region. If such an agreement is not attained, a theoretical model for a particular loacalization should be formulated, basing on the measurements. Application of simplified models, which neglect the contribution of long wave radiation to the heat balance of buildings or erroneously estimate such effects, leads to underradiation of energy consumption during the heating season. A verified mathematical model of an influence of environmental thermal radiation on the building has been presented. It enables calculation of the intensity of thermal radiation reaching horizontal planes as well as those sloping up to 90 at various weather conditions as a function of routinely measured parameters, such as air temperature, cloud cover factor or alternatively vapour pressure or dew point temperature. The influence of long wave radiation on the heat balance of building envelopes in the conditions of steady and unsteady heat transfer has been discussed. The possibility of the radiation balance shaping and in consequence, of shaping the building envelopes heat balance by using spectral selective surface with regard to long and short wave radiation was also presented. Moreover, quantitative thermal effects and technical possibilities of obtaining assumed radiative characteristics of surface of building envelopes have been also pointed out. Possibilities of the application of the formulated model are also mentioned. Due to particular spectral and angular distribution of the thermal radiation of the atmosphere at night under clear sky conditions, main problems connected with the occurrence of the radiative cooling of the radiator (including building envelopes) are discussed. The influence of environmental long wave radiation on the heat balance of horizontal partitions (flat roofs), sloping partitions (flat roofs), sloping partitions (pitched roofs) and vertical ones (walls) is different. Flat roofs (similarly as the ground) as the surface most exposed to radiative interaction of the atmosphere, undergo radiative cooling. There are methods of shaping longwave radiation balance of a radiator and the procedures of calculation the characteristics of radiative cooling i.e. net longwave radiation and sky temperature depression of radiation of a radiator presented. The methods of promoting (supporting) the radiative cooling effects, required spectral selective parameters of radiators in reference to thermal radiation as well as the range of sky temperature values strongly dependent on atmospheric thermal radiation are discussed too. For the analysis and calculating the transient heat balance of building envelopes, a model based on the pulse transfer function method in its part concerning with heat conduction and covering radiative interaction of the environment in the range of short - and longwave radiation has been proposed and verified. Thermal radiation of environment in steady heat transfer through building envelopes is also taken into account. Directions of future studies have been suggested.

Słowa kluczowe

PL

budynek; środowisko zewnętrzne; promieniowanie cieplne; modelowanie

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Budownictwa Politechniki Wrocławskiej. Monografie
• Rocznik: 1999
• Tom: Vol. 72, nr 31
• Strony: 192--192
• Opis fizyczny: Bibliogr. 196 poz., rys.78, tabl. 10

Twórcy

autor

Nowak H.

• Instytut Budownictwa Politechniki Wrocławskiej, Wyb.Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław