Средняя лучистая температура - Mean radiant temperature

В средняя лучистая температура (MRT) определяется как однородная температура воображаемой оболочки, в которой лучистая теплопередача от тело человека равна лучистой теплопередаче в фактическом неоднородном корпусе.^[1]

MRT - это концепция, вытекающая из того факта, что чистый обмен энергия излучения между двумя объектами примерно пропорциональна их разнице температур, умноженной на их способность излучать и поглощать тепло (коэффициент излучения) .Это просто площадь средневзвешенное значение температура всех предметов, окружающих тело. Это действительно до тех пор, пока абсолютные температуры рассматриваемых объектов большие по сравнению с разницей температур, что позволяет линеаризация из Закон Стефана-Больцмана в соответствующем температурном диапазоне.^{[нужна цитата ]}

МРТ также оказывает сильное влияние на показатели теплофизиологического комфорта, такие как физиологическая эквивалентная температура (ПЭТ) или прогнозируемое среднее количество голосов (ПМВ).^[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 как температура поверхности и контролируется характеристиками корпуса.^{[нужна 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

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]

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

куда:

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

${\displaystyle T_{n}}$         - температура поверхности "n", в Кельвинс;

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

Если существует относительно небольшая разница температур между поверхностями корпуса, уравнение можно упростить до следующей линейной формы:^[1][5]

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

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

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

Измерение

MRT можно оценить с помощью термометр 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. Теоретически земной шар может иметь любой диаметр, но, поскольку формулы, используемые для расчета средней радиационной температуры, зависят от диаметра земного шара, диаметр равен 0,15. метры (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 случае, 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 наиболее часто используемое уравнение (принудительная конвекция) выглядит следующим образом:

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

куда:

${\displaystyle MRT}$ - 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, ${\displaystyle \varepsilon }$ = 0.95):

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

На измерение влияет движение воздуха, поскольку измеряемая GT зависит как от конвекции, так и от переноса излучения. За счет эффективного увеличения размера колбы 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 различные методы измерения, такие как двухсферный радиометр и датчик постоянной температуры воздуха.^[1]

Смотрите также

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

Рекомендации

1. «ISO 7726. Эргономика тепловой среды - Прибор для измерения физических величин». Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. Ноябрь 1998 г.
2. Фангер, П.О. (1970). Тепловой комфорт: анализ и применение в экологической инженерии. Нью-Йорк: Макгроу Хилл.
3. Мацаракис, Андреас. Оценка и расчет средней радиационной температуры в городских сооружениях.
4. Макинтайр и Гриффитс, Д.А. и И.Д. (1972). Реакция субъекта на лучистую и конвективную среду.
5. Основы руководства ASHRAE, 2009 г., ASHRAE, Inc., Атланта, Джорджия.

внешняя ссылка

• http://ergo.human.cornell.edu/DEA3500allnotes.html
• Бесплатный онлайн-инструмент для расчета теплового комфорта и средней радиационной температуры разработан CBE в Калифорнийский университет в Беркли