Evaluation of Thermal Radiance of Clear Sky Models

• Autorzy: Rzeźnik I. , Rzeźnik W. , Oleśkowicz-Popiel C.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2018.1.4

Warianty tytułu

PL

Analiza równań opisujących zjawisko długofalowego promieniowania nieboskłonu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In building design, the selection of appropriate building's components, central heating and cooling devices, we must focus attention on heat exchange between external building wall surfaces and surrounding environment. The sky radiation models play an important role in the longwave radiation heat exchange between the opaque building external surfaces and their surroundings. Analysis of various thermal radiance of clear sky models is presented in this communication. The purpose of the study was to the evaluation of the equations describing thermal radiance of clear sky. The paper analyzes the models published from 1960 to 2010, describing the radiation of clear sky. The main factors taken into account were the complexity of the models and the impact of the time of day. Conclusions and relevance to practice: For calculations of heat losses to the sky using clear sky emissivity or clear sky temperature we may recommend the formula provided by Tang et al. (2004) [35] (Eq. 22) ε = 0.754 + 0.0044 · T_dp

PL

W fazie projektowania budynków, w celu odpowiedniego doboru komponentów budowlanych oraz urządzeń instalacji grzewczo-chłodniczych, musimy zwrócić szczególną uwagę na wymianę ciepła po zewnętrznej stronie przegród odgraniczających budynek od coraz częściej kapryśnych warunków klimatycznych. Jednym z jego elementów jest zjawisko wymiany ciepła na drodze długofalowego promieniowania między powierzchnią przegrody a nieboskłonem. W artykule przedstawiono analizę zależności opisujących zjawisko długofalowego promieniowania nieboskłonu. Celem artykułu był wybór modelu opisującego cieplne promieniowanie czystego nieboskłonu. W pracy przeprowadzono analizę opublikowanych w latach 1960-2010 modeli opisujących promieniowanie czystego nieboskłonu. Podczas oceny brano pod uwagę, złożoność modeli oraz wpływ pory dnia. Wnioski i zastosowanie w praktyce: Do obliczeń strat cieplnych do czystego nieboskłonu zarekomendowano równanie proponowane przez Tanga i innych (2004) [35] (równanie 22) ε = 0.754 + 0.0044 · T_dp

Słowa kluczowe

EN

clear sky temperature; clear sky emissivity; radiation heat transfer coefficient

PL

temperatura nieboskłonu; emisyjność nieboskłonu; współczynnik przejmowania ciepła; promieniowanie cieplne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 49, nr 1
• Strony: 20--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rzeźnik I.

• Institut of Environmental Engineering, Poznan University of Technology, Poland

autor

Rzeźnik W.

• Institut of Technology and Life Sciences, Department of Environmental Management in Livestock Building and Air Protection, Poznań, Poland

autor

Oleśkowicz-Popiel C.

• Institut of Environmental Engineering, Poznan University of Technology, Poland

Bibliografia

• [1] Adelard L., F. Pignolet-Tardan, T. Mara, P. Lauret, F. Garde, H. Boyer. 1998. "Sky emperature modelisation and applications in building simulation". Renewable Energy (15) : 418-430.
• [2] Aelenei D., F.M.A Henriques. 2008. "Analysis of the condensation risk on exterior surface of building envelopes". Energy and Buildings (40)1866-1871.
• [3] Algarni S., D. Nutter. 2015. "Survey of sky effective temperature models applicable to building envelope radiant heat transfer". ASHRE Transactions, Vol. 121, Part 2.
• [4] Anonymous, ASAE Standards, 1992, 39th ed. American Society of Agricultural Engineers, St. Joseph, MI, pp. 4-11.
• [5] Aubinet M. 1994. "Long wave sky radiation parametrization". Solar Energy, 53 (2) 147-154.
• [6] Awanou C.N. 1998. "Clear sky emissivity as a function of the zenith direction". Int. J. Renewable Energy 13 (2) :227-248.
• [7] Berdahl P., R. Fromberg. 1982. "The thermal radiance of clear skies". Solar Energy, 29 (4) : 299-314.
• [8] Berdahl P., M. Martin. 1982. "The thermal radiance of clear skies", Solar Energy (29) :299-314
• [9] Berdahl P., M. Martin. 1984. "Emissivity of clear skies", Solar Energy, 32 (5): 663-664.
• [10] Berger X., D. Buriot, F. Garnier. 1984. "About the equivalent radiative temperature for clear skies", Solar Energy (32) : 725-733.
• [11] Berger X., B. Cubizolles, I. Donet. 1988. "Radio-sounding data for the determination of the infra-red sky radiation", Int. J. Solar Wind Technology 5(4), pp. 353-363.
• [12] Berger X., C.N. Awanou, J. Bathiebo. 1988. "Expressions for computing the radiative cooling flux from the sky in different climates", Int. J. Ambient Energy, (9) : 155-164.
• [13] Berger X., J. Bathiebo, F. Kieno, C.N. Awanou. 1992. "Clear sky radiation as a function of altitude", Int. J. Renewable Energy 2(2) : 139-157.
• [14] Bliss R. 1961. "Atmospheric radiation near the surface of the ground: a summary for engineers". Solar Energy 32(5):103-120.
• [15] Chen B., J. Kasher, J. Maloney, A. Girgis, D. Clark. 1991. "Determination of the clear sky emissivity for use in cool storage roof and roof pond application". Conference Paper, American Solar Energy Society-ASES Proceedings, Denver, Co, USA.
• [16] Chen B., D. Clark, J. Maloney, W. Mei, J. Kasher. 1995. "Measurement of night sky emissivity in determining radiant cooling from cool storage roofs and roof ponds". Proceedings of the 20th National Passive Solar Conference, Mineapolis, MN, UDSA, (20): 310-313.
• [17] Clark G. 1981. "Passive/hybrid comfort cooling by thermal radiation". In: Bowen A., Clark E., Labs K., Editors. Proceeding of the International Passive and Hybrid Cooling Conference, Miami Beach, FL 682-714.
• [18] Clark G., C.P. Allen. 1978. "The estimation of atmospheric radiation for clear and cloudy skies". Proc. Second Nat. Passive Solar Conf., 2 Philadelphia p. 676.
• [19] Čekon M. 2015. "Accuracy analysis of longwave sky radiation models in the MZELWE module of the ESP-r program", Energy and Buildings (103) :147-158.
• [20] Czekalski D. 2015. "Wpływ zachmurzenia okołosłonecznego na szczytowe wartości natężenia promieniowania słonecznego" Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, 46 (7) :256-259.
• [21] Daguenet M. 1985. "Les sechoirs solaires, theorie et pratiaque". Unesco.
• [22] Duffie J.A., W.A. Beckman. 2006. "Solar engineering of thermal processes", Third Edition, John Wiley& Sons, Inc.p. 149.
• [23] Engerer N.A., F.P. Mills. 2015. "Validating nine clear sky radiation models in Australia", Solar Energy, (120) : 9-24.
• [24] Garde R. 1997. "Validation et developpement d’un modele thermo- -aeraulique de patiments en climatisation passive et active, Integration multimodeles de systemes". These de l’Universite de la Reunion.
• [25] Herrero J., M.J. Polo. 2012. "Parametrization of atmospheric longwave emissivity in a mountainous site for sky conditions". Hydrology and Earth System Sciences (16) :3139-3147.
• [26] Idso S.B. 1981. "On the systematic nature of diurnal patterns of differences between calculations and measurements of clear sky atmospheric thermal radiation". Quarterly Journal of Royal Meteorological Society 107 (453) :737-741.
• [27] Kishore V.V.N., Yoshi Veena. 1984. "A practical collector efficiency equation for nonconvecting solar ponds", Solar Energy 33 (5) : 391-395.
• [28] Lamoureux J., T.R.Tiersh, S.G. Hall. 2006. "Pond heat and temperature regulation (PHSATR): Modeling temperature and energy balances in earthen outdoor aquaculture ponds". Aqucultural Engineering (34) :103-116.
• [29] Maghrabi A.H., Z.A. Al-Mostafa, M.N. Kordi, R.W. Clay 2010. "Preliminarily test of physically based models to estimate clear sky emissivity in Tabouk, Saudi Arabia". Journal of the Association of Arab Universities for Basic and Applied Sciences (9) : 6-11.
• [30] Melchior C.V. 1982. "New formula for the equivalent night sky emissivity". Solar Energy (28) :489-498.
• [31] Njomo D. 1991. "Modelling the heat exchanges in a solar air heater with a cover partially transparent to infrared radiation", Energy Convers. Mgmt, 31(5) : 495-503.
• [32] Oleśkowicz-Popiel Cz., J. Wojtkowiak. 2014. "Właściwości termofizyczne powietrza i wody", Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej.
• [33] Oliveti G., N. Arcuri, M. De Simone, R.Bruno. 1785-1795. "Experimental evaluations of the building shell radiant exchange in clear sky conditions", Solar Energy, 86 (2012): 1785-1795.
• [34] Swinbank W. C. 1963.: Long-wave radiation from clear skies, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 89 (381):339-348.
• [35] Tang R., Y. Etzion, I.A. Meir. 2004. "Estimates of clear night sky emissivity in the Negev Highlands", Israel, Energy Conversion & Management (45) :1831-1843.
• [36] Wagner W., A. Pruss A.1987. "International Equations for the Saturation Properties of Ordinary Water Substance. Revised According to the Int. Temperature Scale of 1990", Addendum to J. Phys. Chem. Ref. Data 16, 1987, s. 893-901. Journal Phys. Chem. Ref. Data 22 (3) : 783-787.
• [37] Wiśniewski T. S. 2009. "Diagnostyka termowizyjna w energetyce, ciepłownictwie i budownictwie", Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja. 40 (10): 36-40.
• [38] Żarski K. 2009. "Obliczenie charakterystyki energetycznej budynków chłodzonych", Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja. 40 (10): 41-46.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).