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社区和问答

辐射热损失

里德鲍德温|发布了工业制品

如果我理解手册J正确,则加热负载计算不考虑辐射损失。我试图弄清楚为什么这没关系。似乎是一个在开放的房子(树木或其他建筑物包围)将在晴朗的夜晚辐射失去大量的热量。辐射热传递足够小,假设表面处于环境空气温度是安全的简化?

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答案

  1. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#1

    •里德
    在大多数能量建模程序中使用的U形因子和R值包括手册J,所有三种传热机制的热损失算法:传导,对流和辐射。

  2. 里德鲍德温||#2

    我理解r值是如何反射辐射屏障和空气空间的,例如墙中的一层。我问的不是这个。我指的是外太空的辐射。我不清楚如何在r值或u值中捕捉到这一点,因为它取决于云或相邻建筑的存在或缺失。

  3. Jon R.||#3

    在晴朗的夜晚,人们可以找到屋顶温度低于周围环境10华氏度的报告。我也不清楚它如何准确地解释更糟糕的情况,风驱动的渗透。

  4. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#4

    •里德
    我假设:

    (1)手册J程序所做的计算对于从屋顶到夜空的辐射具有默认值,即使这种辐射的量因树覆盖而变化,以及

    (2)由于大多数房屋是绝缘的,因此此默认值适用于此类计算,以及

    (3)极端情况之间的差异 - 大量的树木覆盖,没有树木覆盖 - 与其他(更重要的)未知数和变量相比,不影响建筑物的总负荷。

  5. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#5

    乔恩,
    实际上,手动J程序确实包括风曝光的输入,因此该变量被占了。

  6. 比尔迪斯泽||#6

    •里德
    这里的讨论(http://sensiblehouse.org/nrg_rvalue.htm.)似乎涵盖了你感兴趣的内容。

  7. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#7

    比尔,
    谢谢你的链接。相关句子是这个:“例如,当空气温度仅为90°F时,例如,暗屋顶可以超过140°F,但在每年的基础上,在大多数气候中,它显然不会歪斜结果太多。自从屋顶表面是最受影响的,额外的绝缘通常在那里添加弥补。“

  8. 里德鲍德温||#8

    它是否对年度结果造成了很大的扭曲并不重要。我们不以年平均值来衡量加热和冷却设备的大小。在另一个极端,我们也不会根据最坏的情况来评估它们。即使在每天的基础上,一个表面辐射到晴朗天空的几个小时通常与阳光照射在表面的几个小时相平衡。日平均值是否足够短用于设备分级?

    在稳定状态下,通过组合的组合,通过辐射和对流组合的热传递等于通过组件的热传递。如果建筑物的表面具有0.5的发射率,并且在10°F(470℃),则表面的每个平方英尺将以(0.5)*(1.714x 10 ^ -9)的速率辐射热量*(470)^ 4 = 41.8 btu / hr。对于垂直墙,将有从地面接收的辐射,这将减少大约一半。然而,通过导通通过R24壁的每个平方英尺的传热仅通过传导(70-10)/(24)= 2.5。从外部空气进入墙壁的对流需要弥补差异,这需要外部空气比10度更温暖,可能是不显着的金额。现在我想到了它,这使得表面比在夜晚的空气冷却就会感觉到。热传递到表面是导致外部空气在夜间冷却的原因。

    如果我对上面的分析完全有信心,我就不会把这作为一个问题发表。我对墙处于稳定状态的假设是否过于简单?还有其他的假设吗?

  9. 比尔迪斯泽||#9

    •里德
    对我来说,相关的合理的房子的一部分是条“……热损失方程假设平均辐射温度是一样的气温…”,电影的空气的热阻可以使用,只要“环境”你的房子外面的温度是均匀的。在这里,“环境温度”是指从选定的墙板(或屋顶)的平方英尺处可以直接看到的一切:空气、地面、树木、建筑、云、悬浮颗粒、污染物和天空。一般来说,这种假设是很好的,但在非常晴朗的夜晚,尤其是在高海拔地区,这种假设最失败。
    注意,你对辐射热损失的计算是不正确的,你说,“对于垂直的墙壁,地面会接收到辐射,这将减少大约一半。”你也忽略了地面上的一切——它也释放出辐射能量撞击你的壁板。正确的答案是,如果环境温度和壁面相同,那么热流完全抵消了。见,例如,http://www.engineeringtoolbox.com/radiation-heat-transfer-d_431.html,特别是标题为“净辐射损失率”的部分。净辐射热损失由壁板(或屋顶)和环境之间的温差决定。
    请注意,如果您在10℃计算辐射转移的有效R值。F,然后在您的壁板表面辐射转移的有效R值是相对于环境的约R 1.4。该热路径与空气薄膜 - 和空气膜赢得(主导),具有较低的R值。特别是如果风吹。当环境温度有很多不同的温度时,最大的效果就会出现。复杂。但是一些聪明人为海平面的平顶屋顶做了这一点(见http://www.asterism.org/tutorials/tut37%20radiative%20cooling.pdf.,特别是“辐射冷却”部分)。它真的很复杂,但如果你确定了,最后一个链接中的等式可以让你成为最糟糕的案例答案(对于屋顶)。

    圣诞快乐!

  10. 里德鲍德温||#10

    比尔,

    我知道,热损失方程通常认为表面温度等于空气温度。这里的询问点是检查这种假设。如果我能够相信它在几半的程度内,那么我将被满足,这种假设相对于我们通常在这种计算中的许多其他假设中的噪声。

    谢谢你指出了我错误的假设,即在晴朗的天空中不会有辐射传输回来。你的参考资料提供了一个经验公式来估计辐射传输回来。如果天空晴朗,第一项就会消失,公式变成8.78 -13 xt ^5.852xRH^0.07195。在我的例子中,10华氏度大约是261华氏度。如果使用90%的湿度,来自天空的辐射预计是168 W/m^2 = 53.27 btu/hr/ft^2。我的计算预测了41.8英热单位/小时/英尺^2从一个辐射率为0.5的表面辐射出去。对于一堵垂直的墙,大约一半(20.4英热单位/小时/英尺^2)会辐射到天空。返回的辐射为(0.5)(0.5)(53.27)= 13.32英热单位/小时/英尺^2。前一个0.5与入射角有关,另一个是吸收率(等于发射率)。所以净辐射传输下降到大约7英热单位/小时/英尺^2。这仍然比通过墙的传导要多,但没有我之前想的那么多。 My conclusion is that the surface may be a couple degrees less than the air, such that the difference is made up by convection into the wall surface.

  11. Stephen Sheehy||#11

    比尔和里德:我没有工程师。你能在弗隆的计算吗?

  12. 专家成员
    马尔科姆泰勒||#12

    我会对一些点感兴趣,听到困惑这会影响建筑物组件的设计或加热来源的尺寸。这对自己的缘故是有趣的,还是与实际应用有关的事情?

  13. 比尔迪斯泽||# 13

    •里德
    当我平衡通过壁(70°F,壁热阻力的R 30)平衡热流,通过通过空气膜(R = 0.68用于空气,空气温度=10°F)和辐射热流(使用0.8的发射率和环境温度= 10°F),我得到11.0°F的护套温度。不是一个很大的变化。在这种情况下,通过壁的热量损失为1.97(BTU / H)/sq.ft。
    变化:
    •如果使用外部空气薄膜R值为0.17并忽略辐射效果,那么您将获得1.99(BTU / H)/sq.ft。- 上升1.0%。
    •将墙壁r值增加到R 40?然后将Tegheathing降至10.7°F并通过墙壁的热损失为1.48(BTU / H)/sq.ft。
    •将发射率更改为0.5?然后tsheathing = 11.1°F。护套比上面更温暖,因为辐射冷却较少。通过墙壁的热量损失为1.96(BTU / H)/sq.ft。- 下降0.5%。
    •将空气电影的R-value更改为0.17(Breezy Day)?然后t鞘= 10.3°F。护套更靠近空气温度,因为空气膜绝缘较小。通过墙壁的热量损失为1.99(BTU / H)/sq.ft。- 上升1.0%。
    •将环境温度变为0°F?然后t鞘= 8.3°F。由于增加的辐射冷却,护套冷却至低于空气温度。通过墙壁的热量损失为2.06(BTU / H)/ sq.ft。- 上升4.5%。
    •将环境温度变为-10°F和空气膜的R值为0.17?然后t鞘= 8.7°F。增加的辐射冷却被较少的绝缘空气膜偏移。通过墙壁的热量损失为2.04(BTU / H)/sq.ft。- 上升3.6%。
    什么是最糟糕的夜晚有效的天空温度,当时是10°F?对参考的快速调查有一个答案在约-10°F。但真的,这个主题似乎相当肠果和困惑(对我而言)。
    以上都不是大差异。使用0.17(这是常见做法)的空气膜的外部R值似乎为您提供稍微保守的估计,这将占从墙壁上的一些额外的辐射冷却,如果您有无风,繁星之夜。我一旦通过泡沫钢紧固件计算墙壁的额外热量损失,并且热量损失增加了类似的增加。但别担心!外面较冷的大多数绝缘材料的R值的增加将抵消所有这些。还要记住,随着天空的任何时间辐射都会降低表面温度,(相对)较高的空气倾向于温暖表面。

    我相信我们已经陷入困境了。

  14. 里德鲍德温||# 14

    谢谢比尔,你已经成功地说服了我。假设外表面等于外部空气温度是合理的,至少用于壁。由于屋顶表面并不抵抗绝缘,我不会挑战通风阁楼的假设。我也不会挑战它为一个不经常的阁楼,因为我没有。

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