Ogrzewanie i chłodzenie promiennikowe
Ogrzewanie i chłodzenie promiennikowe to kategoria technologii HVAC , które wymieniają ciepło zarówno poprzez konwekcję , jak i promieniowanie ze środowiskami, które mają ogrzewać lub chłodzić. Istnieje wiele podkategorii ogrzewania i chłodzenia promiennikowego, w tym: „promienniki sufitowe”, „wbudowane systemy powierzchniowe”, „termicznie aktywne systemy budowlane” i promienniki podczerwieni . Według niektórych definicji technologia zaliczana jest do tej kategorii tylko wtedy, gdy promieniowanie stanowi ponad 50% jej wymiany ciepła z otoczeniem; dlatego też technologie takie jak grzejniki i belki chłodzące (które mogą również obejmować przenoszenie ciepła przez promieniowanie) zwykle nie są uważane za ogrzewanie lub chłodzenie przez promieniowanie. W tej kategorii praktyczne jest rozróżnienie między ogrzewaniem promiennikowym o wysokiej temperaturze (urządzenia o temperaturze źródła emisji > ≈300 °F) a ogrzewaniem lub chłodzeniem promiennikowym o bardziej umiarkowanych temperaturach źródła. Artykuł ten dotyczy głównie ogrzewania i chłodzenia promiennikowego o umiarkowanej temperaturze źródła, wykorzystywanego do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń wewnętrznych. Ogrzewanie i chłodzenie promiennikowe o umiarkowanej temperaturze zwykle składa się ze stosunkowo dużych powierzchni, które są wewnętrznie ogrzewane lub chłodzone za pomocą źródeł wodnych lub elektrycznych. Informacje na temat wysokotemperaturowego ogrzewania promiennikowego wewnątrz lub na zewnątrz można znaleźć w artykule: Promiennik podczerwieni . Informacje na temat zastosowań związanych z roztapianiem śniegu można znaleźć w artykule: System roztapiania śniegu .
Ogrzewanie
.jpg)
Ogrzewanie promiennikowe to technologia służąca do ogrzewania powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych. Ogrzewanie energią promieniowania obserwuje się codziennie, a najczęściej obserwowanym przykładem jest ciepło słońca. Ogrzewanie promiennikowe jako technologia jest definiowane w węższy sposób. Jest to metoda celowego wykorzystania zasad działania ciepła promieniowania w celu przeniesienia energii promieniowania z emitującego źródła ciepła na obiekt. Projekty z ogrzewaniem promiennikowym są postrzegane jako zamiennik konwencjonalnego ogrzewania konwekcyjnego , a także jako sposób na zapewnienie ogrzewania zewnętrznego w zamkniętych pomieszczeniach.
Wnętrz
Ogrzewanie promiennikowe ogrzewa budynek za pomocą ciepła promieniowania , a nie konwencjonalnych metod, takich jak grzejniki (głównie ogrzewanie konwekcyjne ). Przykładem jest austriacko-niemiecki piec grzejny ( Kachelofen ), rodzaj grzejnika murowanego . Mieszane systemy promieniowania, konwekcji i przewodzenia istnieją od czasów rzymskiego stosowania ogrzewania hipokaustowego . Ogrzewanie podłogowe jest od dawna szeroko rozpowszechnione w Chinach i Korei Południowej . Energia cieplna jest emitowana z ciepłego elementu, takiego jak podłoga, ściana lub panel sufitowy, i ogrzewa ludzi oraz inne przedmioty w pomieszczeniach, a nie bezpośrednio ogrzewa powietrze. Wewnętrzna temperatura powietrza w budynkach ogrzewanych promiennikami może być niższa niż w przypadku budynku ogrzewanego konwencjonalnie, aby osiągnąć ten sam poziom komfortu ciała, jeśli zostanie dostosowana tak, aby odczuwalna temperatura była w rzeczywistości taka sama. Jedną z kluczowych zalet systemów ogrzewania promiennikowego jest znacznie zmniejszona cyrkulacja powietrza w pomieszczeniu i związane z tym rozprzestrzenianie się cząstek unoszących się w powietrzu.
Systemy ogrzewania/chłodzenia promiennikowego można podzielić na:
- Systemy ogrzewania podłogowego – elektryczne lub wodne
- Systemy ogrzewania ściennego
- Promienniki sufitowe
Systemy ogrzewania podłogowego i ściennego często nazywane są systemami niskotemperaturowymi. Ponieważ ich powierzchnia grzewcza jest znacznie większa niż w przypadku innych systemów, do osiągnięcia tego samego poziomu wymiany ciepła wymagana jest znacznie niższa temperatura . Zapewnia to lepszy klimat w pomieszczeniu i zdrowszy poziom wilgotności. Maksymalna temperatura powierzchni grzewczej może wahać się w zakresie 29–35°C (84–95°F) w zależności od rodzaju pomieszczenia. Promienniki sufitowe stosowane są najczęściej w obiektach produkcyjnych, magazynowych lub ośrodkach sportowych; wiszą kilka metrów nad podłogą, a temperatura ich powierzchni jest znacznie wyższa.
Na dworze
W przypadku ogrzewania obszarów zewnętrznych otaczające powietrze jest w ciągłym ruchu. Ogrzewanie konwekcyjne jest w większości przypadków niepraktyczne, ponieważ podgrzane powietrze zewnętrzne będzie wywiewane wraz z ruchem powietrza. Nawet przy braku wiatru wyporu będzie porywał gorące powietrze. Zewnętrzne promienniki ciepła umożliwiają ukierunkowanie działania na określone przestrzenie na zewnątrz, ogrzewając tylko ludzi i przedmioty na swojej drodze. Systemy ogrzewania promiennikowego mogą być opalane gazem lub wykorzystywać elektryczne elementy grzejne na podczerwień. Przykładem sufitowych promienników ciepła są grzejniki tarasowe często używane do serwowania na świeżym powietrzu. Górny metalowy dysk odbija promieniowanie cieplne na małej powierzchni.
Chłodzenie promiennikowe
Chłodzenie promiennikowe polega na wykorzystaniu chłodzonych powierzchni do usuwania ciepła jawnego , głównie poprzez promieniowanie cieplne , a dopiero później innymi metodami, takimi jak konwekcja . ASHRAE definiuje systemy promiennikowe jako powierzchnie o kontrolowanej temperaturze, w których 50% lub więcej projektowego przenoszenia ciepła odbywa się przez promieniowanie cieplne. Przykładami systemów wodnych są systemy promiennikowe wykorzystujące wodę do chłodzenia powierzchni promieniujących . W przeciwieństwie do systemów klimatyzacji zasilanych wyłącznie powietrzem, w których krąży wyłącznie schłodzone powietrze, wodne systemy promiennikowe wymuszają cyrkulację schłodzonej wody w rurach poprzez specjalnie zamontowane panele na dachu budynku. podłogę lub sufit , aby zapewnić komfortową temperaturę. Istnieje oddzielny system dostarczania powietrza do wentylacji , osuszania i ewentualnie dodatkowo chłodzenia. Systemy promiennikowe są mniej powszechne niż systemy wykorzystujące wyłącznie powietrze do chłodzenia, ale w niektórych zastosowaniach mogą mieć zalety w porównaniu z systemami wykorzystującymi wyłącznie powietrze.
Ponieważ większość procesu chłodzenia polega na usuwaniu ciepła jawnego poprzez wymianę promieniowania z ludźmi i przedmiotami, a nie z powietrzem, komfort termiczny pasażerów można osiągnąć przy wyższej temperaturze powietrza we wnętrzu niż w przypadku powietrznych systemów chłodzenia. Systemy chłodzenia promiennikowego potencjalnie oferują zmniejszenie zużycia energii na chłodzenie. Utajone obciążenia (wilgoć) pochodzące od mieszkańców, infiltracja i procesy zazwyczaj muszą być zarządzane przez niezależny system. Chłodzenie promiennikowe można również zintegrować z innymi energooszczędnymi strategiami, takimi jak spłukiwanie w nocy, pośrednie chłodzenie wyparne lub gruntowe pompy ciepła ponieważ wymaga niewielkiej różnicy temperatur pomiędzy żądaną temperaturą powietrza w pomieszczeniu a chłodzoną powierzchnią.
Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia wykorzystuje materiał, który fluoryzuje w oknie atmosferycznym podczerwieni – w zakresie częstotliwości, w którym atmosfera jest niezwykle przezroczysta, dzięki czemu energia trafia prosto w przestrzeń kosmiczną. Może to schłodzić obiekt fluorescencyjny do temperatury poniżej temperatury otoczenia, nawet w pełnym słońcu.
Historia
Wczesne systemy chłodzenia promiennikowego zostały zainstalowane pod koniec lat trzydziestych i czterdziestych XX wieku w Europie oraz w latach pięćdziesiątych XX wieku w USA. Stały się bardziej powszechne w Europie w latach 90. XX wieku i nadal są używane.
Zalety
Laboratorium Krajowe Lawrence Berkeley, systemy chłodzenia promiennikowego zapewniają niższe zużycie energii niż konwencjonalne systemy chłodzenia . Oszczędności energii w zakresie chłodzenia promiennikowego zależą od klimatu, ale średnio w USA oszczędności mieszczą się w zakresie 30% w porównaniu z systemami konwencjonalnymi. W chłodnych i wilgotnych regionach można uzyskać oszczędności na poziomie 17%, podczas gdy w gorących i suchych regionach można uzyskać oszczędności na poziomie 42%. Gorące i suche klimaty oferują największe korzyści w zakresie chłodzenia promiennikowego, ponieważ w nich największy udział chłodzenia polega na usuwaniu ciepła jawnego. Chociaż badanie to ma charakter informacyjny, należy przeprowadzić więcej badań, aby uwzględnić ograniczenia narzędzi symulacyjnych i zintegrowanych podejść systemowych. Duża część oszczędności energii wynika również z mniejszej ilości energii potrzebnej do pompowania wody w porównaniu z rozprowadzaniem powietrza za pomocą wentylatorów. Łącząc system z masą budynku, chłodzenie promiennikowe może przesunąć część chłodzenia na godziny nocne poza szczytem. Wydaje się, że chłodzenie promiennikowe wiąże się z niższymi kosztami początkowymi i niższymi kosztami cyklu życia w porównaniu z systemami konwencjonalnymi. Niższe koszty początkowe w dużej mierze przypisuje się integracji z elementami konstrukcji i projektu, natomiast niższe koszty cyklu życia wynikają z mniejszej liczby konserwacji. Jednakże niedawne badanie dotyczące porównania ponownego ogrzewania VAV z aktywnymi belkami chłodzącymi i DOAS podważyło twierdzenia o niższym koszcie pierwszym ze względu na dodatkowy koszt rurociągów
Czynniki ograniczające
Ze względu na możliwość tworzenia się kondensatu na zimnej powierzchni promiennika (w wyniku zalania, pleśni itp.) systemy chłodzenia promiennikowego nie są szeroko stosowane. Kondensacja spowodowana wilgocią jest czynnikiem ograniczającym wydajność chłodniczą systemu chłodzenia promiennikowego. Temperatura powierzchni nie powinna być równa lub niższa od temperatury punktu rosy w pomieszczeniu. Niektóre normy sugerują granicę wilgotności względnej w przestrzeni do 60% lub 70%. Temperatura powietrza wynosząca 26°C (79°F) oznaczałaby punkt rosy pomiędzy 17°C a 20°C (63°F a 68°F). Istnieją jednak dowody sugerujące, że obniżenie temperatury powierzchni poniżej temperatury punktu rosy na krótki okres czasu może nie powodować kondensacji . Ponadto zastosowanie dodatkowego systemu, takiego jak osuszacz lub DOAS , może ograniczyć wilgotność i pozwolić na zwiększenie wydajności chłodzenia.
Opis systemu
Chociaż istnieje szeroki zakres technologii systemowych, istnieją dwa podstawowe typy systemów chłodzenia promiennikowego. Pierwszy typ to systemy zapewniające chłodzenie przez konstrukcję budynku, zwykle płyty. Systemy te nazywane są również systemami budynku aktywowanymi termicznie (TABS). Drugi typ to systemy zapewniające chłodzenie poprzez specjalistyczne panele. Systemy wykorzystujące płyty betonowe są na ogół tańsze niż systemy panelowe i oferują przewagę masy termicznej, podczas gdy systemy panelowe zapewniają szybszą kontrolę temperatury i elastyczność.
Schłodzone płyty
Chłodzenie promiennikowe z płyty można dostarczyć do pomieszczenia z podłogi lub sufitu. Ponieważ systemy ogrzewania promiennikowego zwykle instalowane są w podłodze, oczywistym wyborem byłoby zastosowanie tego samego systemu cyrkulacji dla schłodzonej wody. Chociaż w niektórych przypadkach ma to sens, zapewnienie chłodzenia z sufitu ma kilka zalet.
Po pierwsze, łatwiej jest pozostawić sufity wystawione na działanie pomieszczenia niż podłogi, co zwiększa efektywność masy termicznej. Podłogi mają wadę pokryć i mebli, które zmniejszają skuteczność systemu.
Po drugie, w miarę unoszenia się ciepłego powietrza przez schłodzony sufit następuje większa konwekcyjna wymiana ciepła, co prowadzi do kontaktu większej ilości powietrza z chłodzoną powierzchnią.
Chłodzenie dostarczane przez podłogę ma największy sens, gdy występuje duży uzysk energii słonecznej w wyniku przenikania światła słonecznego, ponieważ chłodna podłoga może łatwiej usunąć te obciążenia niż sufit.
Płyty chłodzące w porównaniu do paneli oferują większą masę termiczną, dzięki czemu mogą lepiej wykorzystywać dobowe wahania temperatur zewnętrznych. Płyty chłodzone kosztują mniej na jednostkę powierzchni i są bardziej zintegrowane z konstrukcją.
Belka chłodząca/sufit
Systemy ogrzewania/chłodzenia promiennikowego/konwekcyjnego są zazwyczaj integrowane z sufitami płytowymi lub podwieszanymi albo mocowane do sufitów, ale można je również mocować do ścian. Modułowy charakter paneli sufitowych zapewnia większą elastyczność pod względem rozmieszczenia i integracji z oświetleniem lub innymi systemami elektrycznymi, ale są mniej wydajne niż systemy belek chłodzących. Niższa masa termiczna w porównaniu do płyt chłodzonych oznacza, że nie można w nich łatwo wykorzystać chłodzenia pasywnego z magazynowania termicznego, ale elementy sterujące mogą szybciej dostosowywać się do zmian temperatury zewnętrznej. Belki/sufity chłodzące lepiej nadają się również do budynków o przestrzeniach o większym zróżnicowaniu obciążeń chłodniczych. Panele perforowane zapewniają również lepsze tłumienie akustyczne niż płyty chłodzące. Panele sufitowe doskonale nadają się do modernizacji, ponieważ można je przymocować do dowolnego sufitu. Panele sufitowe chłodzące można łatwiej zintegrować z wentylacją dostarczaną z sufitu.
Komfort termiczny
Temperatura operacyjna jest wskaźnikiem komfortu cieplnego , który uwzględnia wpływ zarówno konwekcji, jak i promieniowania. Temperaturę roboczą definiuje się jako jednolitą temperaturę promiennie czarnej obudowy, w której użytkownik wymienia taką samą ilość ciepła poprzez promieniowanie i konwekcję, jak w rzeczywistym niejednorodnym środowisku.
W przypadku systemów promiennikowych komfort cieplny osiąga się przy wyższej temperaturze wewnętrznej niż w przypadku systemów z nawiewem powietrza w scenariuszu chłodzenia i przy niższej temperaturze niż w przypadku systemów z nawiewem powietrza w scenariuszu ogrzewania. W ten sposób systemy promiennikowe mogą pomóc w osiągnięciu oszczędności energii w eksploatacji budynku przy jednoczesnym utrzymaniu pożądanego poziomu komfortu.
Komfort cieplny w budynkach promiennikowych i w budynkach z pełnym powietrzem
Na podstawie dużego badania przeprowadzonego przy użyciu ankiety dotyczącej jakości środowiska wewnętrznego (IEQ) przeprowadzonej przez Centrum Budownictwa w celu porównania zadowolenia mieszkańców w budynkach ogrzewanych i całkowicie klimatyzowanych, oba systemy zapewniają jednakowe warunki środowiskowe w pomieszczeniach zamkniętych, w tym satysfakcję akustyczną, z tendencją w kierunku poprawy zadowolenia z temperatury w ogrzewanych budynkach.
Asymetria temperatury promieniowania
Asymetrię temperatury promieniowania definiuje się jako różnicę między płaską temperaturą promieniowania dwóch przeciwległych stron małego płaskiego elementu. W przypadku osób znajdujących się w budynku promieniowania cieplnego wokół ciała może być nierównomierne ze względu na gorące i zimne powierzchnie oraz bezpośrednie działanie promieni słonecznych, co powoduje miejscowy dyskomfort. Normy ISO 7730 i ASHRAE 55 podają przewidywany odsetek niezadowolonych mieszkańców (PPD) w funkcji asymetrii temperatury promieniowania oraz określają dopuszczalne granice. Ogólnie rzecz biorąc, ludzie są bardziej wrażliwi na promieniowanie asymetryczne powodowane przez ciepły sufit niż to powodowane przez gorące i zimne powierzchnie pionowe. Szczegółową metodę obliczania procentu niezadowolonych z powodu asymetrii temperatury promieniowania opisano w normie ISO 7730.
Rozważania projektowe
Chociaż szczegółowe wymagania projektowe będą zależeć od rodzaju systemu promiennikowego, kilka problemów jest wspólnych dla większości systemów promiennikowych.
- W przypadku zastosowań chłodniczych systemy promiennikowe mogą powodować problemy z kondensacją . Należy ocenić lokalny klimat i uwzględnić go w projekcie. W wilgotnym klimacie może być konieczne osuszanie powietrza.
- Wiele typów systemów promiennikowych zawiera masywne elementy budynków. Zaangażowana masa termiczna będzie miała wpływ na reakcję termiczną systemu. Harmonogram działania przestrzeni i strategia sterowania systemem promiennikowym odgrywają kluczową rolę w prawidłowym funkcjonowaniu systemu.
- Wiele typów systemów promiennikowych zawiera twarde powierzchnie, które wpływają na akustykę pomieszczeń. Konieczne może być rozważenie dodatkowych rozwiązań akustycznych.
- Strategią projektową mającą na celu zmniejszenie wpływu akustycznego systemów promiennikowych jest wykorzystanie swobodnie wiszących chmur akustycznych. Eksperymenty dotyczące chłodzenia na swobodnie wiszących chmurach akustycznych w pomieszczeniu biurowym wykazały, że w przypadku 47% zachmurzenia powierzchni sufitu, 11% zmniejszenie wydajności chłodzenia było spowodowane zachmurzeniem. Dobrą jakość akustyczną można osiągnąć jedynie przy niewielkim zmniejszeniu wydajności chłodzenia. Połączenie chmur akustycznych i wentylatorów sufitowych może zrównoważyć niewielkie zmniejszenie wydajności chłodzenia powodowane przez promiennikowo chłodzony sufit spowodowane obecnością chmur i skutkować zwiększeniem wydajności chłodzenia.
Wodne systemy promiennikowe
Systemy chłodzenia promiennikowego są zwykle wodne i chłodzone za pomocą wody obiegowej płynącej w rurach mających kontakt termiczny z powierzchnią. Zwykle temperatura wody obiegowej powinna być o 2–4°C niższa od żądanej temperatury powietrza w pomieszczeniu. Po pochłonięciu przez aktywnie chłodzoną powierzchnię ciepło jest usuwane przez wodę przepływającą przez obwód hydrauliczny, zastępując ogrzaną wodę chłodniejszą wodą.
W zależności od położenia rur w konstrukcji budynku, wodne systemy promiennikowe można podzielić na 4 główne kategorie:
- Osadzone systemy powierzchniowe : rury osadzone w warstwie powierzchniowej (nie w konstrukcji)
- Systemy Budynku Aktywne Termicznie (TABS) : rury łączone termicznie i osadzane w konstrukcji budynku (płyty, ściany)
- Systemy powierzchni kapilarnych : rury osadzone w warstwie na wewnętrznej powierzchni sufitu/ściany
- Panele promiennikowe : rury metalowe zintegrowane z panelami (nie w konstrukcji); nośnik ciepła blisko powierzchni
Typy (ISO 11855)
Norma ISO 11855-2 koncentruje się na wbudowanych wodnych systemach ogrzewania i chłodzenia powierzchniowego oraz TABS. W zależności od szczegółów konstrukcyjnych norma ta wyróżnia 7 różnych typów tych systemów (typy A do G)
- Typ A z rurami zatopionymi w jastrychu lub betonie (system „mokry”)
- Typ B z rurami osadzonymi na zewnątrz jastrychu (w warstwie termoizolacyjnej, system „na sucho”)
- Typ C z rurami osadzonymi w warstwie wyrównującej, nad którą układana jest druga warstwa jastrychu
- Typ D obejmuje systemy profili płaskich (tworzywo wytłaczane / grupa siatek kapilarnych)
- Typ E z rurami osadzonymi w masywnej warstwie betonu
- Typ F z rurkami kapilarnymi zatopionymi w warstwie przy stropie wewnętrznym lub jako osobna warstwa w gipsie
- Typ G z rurami osadzonymi w drewnianej konstrukcji podłogi
Źródła energii
Systemy promieniujące kojarzone są z systemami o niskiej egzergii. Niska egzergia odnosi się do możliwości wykorzystania „energii niskiej jakości” (tj. energii rozproszonej, która ma niewielką zdolność do wykonania użytecznej pracy). Zarówno ogrzewanie, jak i chłodzenie można w zasadzie uzyskać przy poziomach temperatur zbliżonych do otoczenia. Niska różnica temperatur wymaga, aby transmisja ciepła odbywała się na stosunkowo dużych powierzchniach, jak na przykład w przypadku sufitów lub systemów ogrzewania podłogowego. Typowym przykładem systemów o niskiej egzergii są systemy promiennikowe wykorzystujące ogrzewanie niskotemperaturowe i chłodzenie wysokotemperaturowe. Źródła energii, takie jak energia geotermalna (chłodzenie bezpośrednie / ogrzewanie geotermalną pompą ciepła) i ciepła woda słoneczna, są kompatybilne z systemami promiennikowymi. Źródła te mogą prowadzić do znacznych oszczędności w zakresie zużycia energii pierwotnej w budynkach.
Budynki komercyjne wykorzystujące chłodzenie radiacyjne
Do znanych budynków wykorzystujących chłodzenie promiennikowe należą lotnisko Suvarnabhumi w Bangkoku , budynek Infosys Software Development Building 1 w Hyderabad, IIT Hyderabad i Exploratorium w San Francisco . Chłodzenie promiennikowe jest również stosowane w wielu budynkach o zerowym zużyciu energii netto .
| Budynek | Rok | Kraj | Miasto | Architekt | Projekt systemu promiennikowego | Kategoria systemu promieniującego |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Kunsthaus w Bregencji | 1997 | Austria | Bregencja | Piotra Zumthora | Meierhans+Partner | Termicznie aktywowane systemy budowlane |
| Lotnisko Suvarnabhumi | 2005 | Tajlandia | Bangkok | Murphy'ego Jahna | Transsolar i IBE | Wbudowane systemy powierzchniowe |
| Szkoła Zollvereina | 2006 | Niemcy | Essen | SANA | Transsłoneczny | Termicznie aktywowane systemy budowlane |
| Klarcek Information Commons, Uniwersytet Loyola w Chicago | 2007 | Stany Zjednoczone | Chicago , Illinois | Salomona Cordwella Buenza | Transsłoneczny | Termicznie aktywowane systemy budowlane |
| Centrum Lavina-Bernicka na Uniwersytecie Tulane | 2007 | Stany Zjednoczone | Nowy Orlean , Los Angeles | VAJJ | Transsłoneczny | Panele promiennikowe |
| Centrum Davida Browera | 2009 | Stany Zjednoczone | Berkeley , Kalifornia | Partnerzy projektowi Daniela Solomona | Grupa Integralna | Termicznie aktywowane systemy budowlane |
| Hydro Manitoba | 2009 | Kanada | Winnipeg , MB | Architekci KPMB | Transsłoneczny | Termicznie aktywowane systemy budowlane |
| Unia Coopera | 2009 | Stany Zjednoczone | Nowy Jork , Nowy Jork | Architekci Morfozy | Grupa IBE / Syska Hennessy | Panele promiennikowe |
| Exploratorium (molo 15–17) | 2013 | Stany Zjednoczone | San Francisco , Kalifornia | EHDD | Grupa Integralna | Wbudowane systemy powierzchniowe |
| Federalne Centrum Południe | 2012 | Stany Zjednoczone | Seattle, stan Waszyngton | Architekci ZGF | WSP Flack+Kurtz | Panele promiennikowe |
| Skrzydło budynku szkoły Bertschi School Living Science | 2010 | Stany Zjednoczone | Seattle, stan Waszyngton | KMD Architekci | Gwałtowny | Termicznie aktywowane systemy budowlane |
| Budynek Inżynierii Molekularnej UW | 2012 | Stany Zjednoczone | Seattle, stan Waszyngton | Architekci ZGF | Inżynierowie zrzeszeni | Wbudowane systemy powierzchniowe |
| Operacje pierwszego tramwaju na wzgórzu | 2014 | Stany Zjednoczone | Seattle, stan Waszyngton | Architektura Waterleaf | Inżynieria LTK | Termicznie aktywowane systemy budowlane |
| Centrum Bullita | 2013 | Stany Zjednoczone | Seattle, stan Waszyngton | Partnerstwo Millera Hulla | Inżynieria PAE | Wbudowane systemy powierzchniowe |
| Centrum Operacyjne Johna Prairie | 2011 | Stany Zjednoczone | Shelton, Waszyngton | Architektura TCF | Interfejs | Wbudowane systemy powierzchniowe |
| Centrum badawcze Uniwersytetu Florydy w Lake Nona | 2012 | Stany Zjednoczone | Orlando, Floryda | HOK | Inżynierowie zrzeszeni | Panele promiennikowe |
| Biblioteka Prezydencka Williama Jeffersona Clintona | 2004 | Stany Zjednoczone | Little Rock, AR | Partnerstwo Polshek | WSP Flack+Kurtz/Cromwell | Termicznie aktywowane systemy budowlane |
| Muzeum Sztuki Huntera | 2006 | Stany Zjednoczone | Chattanooga, Tennessee | Randalla Stouta | IBE | Wbudowane systemy powierzchniowe |
| Biuro HOK w St. Louis | 2015 | Stany Zjednoczone | St. Louis, MO | HOK | HOK | Panele promiennikowe |
| Laboratorium rozwiązań w zakresie energii neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla, Georgia Tech | 2012 | Stany Zjednoczone | Atlanta, GA | Architektura HDR | Architektura HDR | Termicznie aktywowane systemy budowlane |
Fizyka
Promieniowanie cieplne to energia w postaci fal elektromagnetycznych emitowana przez ciało stałe, ciecz lub gaz w wyniku jego temperatury. W budynkach na przepływ ciepła promieniowania pomiędzy dwiema powierzchniami wewnętrznymi (lub powierzchnią i osobą) wpływa emisyjność powierzchni emitującej ciepło oraz współczynnik widzenia pomiędzy tą powierzchnią a powierzchnią odbiorczą (przedmiotem lub osobą) w pomieszczeniu. Promieniowanie cieplne (długofalowe). porusza się z prędkością światła po liniach prostych. Można to odzwierciedlić. Ludzie, sprzęt i powierzchnie w budynkach nagrzewają się, jeśli pochłaniają promieniowanie cieplne, ale promieniowanie to nie podgrzewa w zauważalny sposób powietrza, przez które przechodzi. Oznacza to, że ciepło będzie przepływać od obiektów, mieszkańców, sprzętu i świateł w pomieszczeniu do schłodzonej powierzchni, o ile ich temperatura jest wyższa niż temperatura schłodzonej powierzchni i znajdują się w bezpośredniej lub pośredniej linii wzroku schłodzonej powierzchni. Część ciepła jest również usuwana przez konwekcję , ponieważ temperatura powietrza zostanie obniżona, gdy powietrze wejdzie w kontakt z chłodzoną powierzchnią.
Przenikanie ciepła przez promieniowanie jest proporcjonalne do potęgi czwartej bezwzględnej temperatury powierzchni.
Emisyjność materiału (zwykle zapisywana jako ε lub e) to względna zdolność jego powierzchni do emitowania energii przez promieniowanie . Ciało doskonale czarne ma emisyjność 1, a doskonały reflektor ma emisyjność 0.
W przypadku radiacyjnego przenoszenia ciepła współczynnik widoku określa ilościowo względne znaczenie promieniowania, które opuszcza obiekt (osobę lub powierzchnię) i uderza w inny, biorąc pod uwagę inne otaczające obiekty. W obudowach promieniowanie wychodzące z powierzchni jest zachowane, dlatego suma wszystkich współczynników widzenia związanych z danym obiektem jest równa 1. W przypadku pomieszczenia współczynnik widzenia powierzchni promieniującej i osoby zależy od ich względnego położenia . Ponieważ osoba często zmienia pozycję, a w pomieszczeniu może przebywać wiele osób jednocześnie, można zastosować diagramy dla osoby dookólnej.
Czas reakcji termicznej
Czas reakcji (τ95), czyli stała czasowa , służy do analizy dynamicznej wydajności cieplnej systemów promiennikowych. Czas reakcji systemu promiennikowego definiuje się jako czas potrzebny, aby temperatura powierzchni systemu promiennikowego osiągnęła 95% różnicy między wartością końcową i początkową, gdy jako sygnał wejściowy zostanie zastosowana skokowa zmiana w sterowaniu systemem. Wpływ na to ma głównie grubość betonu, rozstaw rur i, w mniejszym stopniu, rodzaj betonu. Nie ma na nią wpływu średnica rury, temperatura robocza w pomieszczeniu, temperatura wody zasilającej i reżim przepływu wody. Na podstawie czasu reakcji systemy promiennikowe można podzielić na szybką reakcję (τ95 < 10 min, jak RCP), średnią reakcję (1 h < τ95 < 9 h, jak typ A, B, D, G) i powolną reakcję (9 h < τ95<19 h, jak Typ E i Typ F). Ponadto systemy promienników podłogowych i sufitowych mają różne czasy reakcji ze względu na różne współczynniki przenikania ciepła w zależności od środowiska termicznego w pomieszczeniu i pozycji osadzenia w rurze.
Inne systemy HVAC, które wymieniają ciepło poprzez promieniowanie
Kominki i piece na drewno
Zobacz też
Dalsza lektura
- Podręcznik ASHRAE. Systemy i urządzenia HVAC 2012. Rozdział 13. Ogrzewanie i chłodzenie wodne.
- Kessling, W., Holst, S., Schuler, M. Innowacyjna koncepcja projektowa międzynarodowego lotniska w Nowym Bangkoku, NBIA.
- Olesen, BW Ogrzewanie i chłodzenie promiennikowe za pomocą systemów wodnych. Duński Uniwersytet Techniczny, Międzynarodowe Centrum Środowiska i Energii Wnętrz.
Linki zewnętrzne
- Badania nad chłodzeniem promiennikowym w Centrum Środowiska Zbudowanego
- Centrum badania jakości środowiska wewnętrznego mieszkańców budynków (IEQ).
- Przewodnik Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych dotyczący ogrzewania promiennikowego
- Rada Bezpieczeństwa Promienników Podczerwieni
- Stowarzyszenie Paneli Promiennikowych
- Mapa budynków wykorzystujących wodne systemy ogrzewania i chłodzenia promiennikowego