3. Đặc tính năng lượng của công trình

Bảng 2 - Đặc tính năng lượng

Tên gọi

Đại lượng

Đơn vị

3.1. Hệ số tổn thất nhiệt theo thể tích: Dòng nhiệt từ công trình chia cho tích số thể tích và chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên trong và bên ngoài:

F_v =

CHÚ THÍCH: Dòng nhiệt có thể bao gồm: các tác động truyền nhiệt qua vỏ bao che của công trình, hệ thống thông gió, bức xạ mặt trời,... Trong đó, đại lượng thể tích V phải được xác định. Khi áp dụng hệ số tổn thất nhiệt theo thể tích chấp nhận các định nghĩa về nhiệt độ bên trong, nhiệt độ bên ngoài, thể tích và các tác động nhiệt khác gây ra lưu lượng dòng nhiệt.

F_v

...

...

...

3.2. Hệ số tổn thất nhiệt theo diện tích: Dòng nhiệt từ công trình chia cho tích số diện tích và chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên trong và bên ngoài:

F_s =

CHÚ THÍCH: Dòng nhiệt có thể bao gồm: các tác động truyền nhiệt qua vỏ bao che của công trình, hệ thống thông gió, bức xạ mặt trời,… Diện tích có thể là diện tích vỏ bao che, diện tích sàn,...

Khi áp dụng hệ số tổn thất nhiệt theo thể tích chấp nhận các định nghĩa về nhiệt độ bên trong, nhiệt độ bên ngoài, thể tích và các tác động nhiệt khác gây ra lưu lượng dòng nhiệt.

F_s

W/(m².K)

3.3. Bội số trao đổi không khí: Số lần thay đổi không khí trong một thể tích xác định chia cho thời gian.

CHÚ THÍCH: Đơn vị của bội số trao đổi không khí (h^-1) không phải là đơn vị đo trong hệ SI. Tuy vậy, số lần thay đổi không khí trong một giờ nói chung được chấp nhận để thể hiện bội số trao đổi không khí.

n

...

...

...

4. Ký hiệu và đơn vị đo của các đại lượng khác

Bảng 3 - Ký hiệu và đơn vị đo các đại lượng khác

Tên gọi

Đại lượng

Đơn vị

4.1. Nhiệt độ động lực

T

K

4.2. Nhiệt độ bách phân

...

...

...

°C

4.3. Chiều dày

d

m

4.4. Chiều dài

l

m

4.5. Chiều rộng

b

...

...

...

4.6. Diện tích

A

m²

4.7. Thể tích

V

m³

4.8. Đường kính

D

m

...

...

...

t

S

4.10. Khối lượng

m

Kg

4.11. Khối lượng riêng

p

kg/m³

5. Các ký hiệu phụ

...

...

...

Những ký hiệu dưới đây được khuyến cáo sử dụng:

- Bên trong (interior):

i

- Bên ngoài (exterior):

e

- Bề mặt (surface):

s

- Mặt trong (interior surface):

si

...

...

...

se

- Dẫn nhiệt (conduction):

cd

- Đối lưu (convection):

cv

- Bức xạ (radiation):

r

- Tiếp xúc (contact):

c

...

...

...

g

- Môi trường xung quanh (ambient):

a

PHỤ LỤC

(Tham khảo)

KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ DẪN NHIỆT

A.0. Giới thiệu

Để hiểu rõ thêm khái niệm độ dẫn nhiệt khi áp dụng, phụ lục này đưa ra cách giải thích theo toán học chính xác hơn.

...

...

...

Đây là một véctơ theo hướng pháp tuyến n với mặt đẳng nhiệt chứa điểm P. Độ lớn của nó bằng đạo hàm của nhiệt độ T theo khoảng cách từ P dọc theo phương pháp tuyến n, véctơ đơn vị là .

Từ định nghĩa này có:

                      (A.1)

A.2. Cường độ dòng nhiệt bề mặt q, ở điểm P (bề mặt có dòng nhiệt được truyền qua)

Được xác định như sau:

                   (A.2)

Khi đề cập đến sự trao đổi nhiệt do dẫn nhiệt ở mỗi điểm của vật thể nơi tồn tại sự dẫn nhiệt thì đại lượng q phụ thuộc vào hướng của bề mặt (tức là phụ thuộc vào hướng pháp tuyến ở điểm P tới bề mặt diện tích A) và có thể tìm được hướng pháp tuyến n với bề mặt diện tích A_n chứa điểm P, nơi mà trị số q có giá trị lớn nhất và được ký hiệu bằng véctơ :

                        (A.3)

Đối với bề mặt bất kỳ diện tích A_s đi qua điểm P, cường độ dòng nhiệt bề mặt q là một thành phần của véctơ   theo hướng pháp tuyến tới bề mặt đó tại điểm P.

...

...

...

A.3. Nhiệt trở suất r tại điểm P

Đây là đại lượng cho phép tính toán véctơ grad T tại điểm P từ véctơ  tại điểm P bằng định luật Fourier. Trường hợp đơn giản nhất (vật liệu đẳng nhiệt) là khi grad T và  song song và ngược chiều, lúc đó r được xác định ở mỗi điểm như hệ số tỷ lệ giữa các véctơ grad T và .

                         (A.4)

Trong trường hợp này r cũng là hệ số tỷ lệ nghịch giữa các thành phần của grad T và  tại cùng một điểm dọc theo hướng s bất kỳ và không phụ thuộc vào hướng s đã chọn.

Trong trường hợp chung (vật liệu đẳng hướng hoặc dị hướng), một trong ba thành phần xác định grad T là đại lượng tỷ lệ tuyến tính của các thành phần của véctơ . Do đó nhiệt trở suất được xác định thông qua tenxơ [] của chín hệ số của các đại lượng tỷ lệ tuyến tính đó theo hệ thức dưới đây:

                    (A.5)

Nếu nhiệt trở suất r hoặc [] không đổi theo tọa độ và thời gian, có thể xem nó như là một đặc tính nhiệt ở nhiệt độ đã cho.

A.4. Độ dẫn nhiệt l tại điểm P

Đây là đại lượng cho phép để tính toán véctơ  tại điểm P từ véctơ grad T tại điểm P, có nghĩa là bằng tích số của độ dẫn nhiệt với nhiệt trở suất bằng một hoặc bằng một đơn vị tenxơ.

...

...

...

lr = 1    (A.6)

Giống như nhiệt trở suất, độ dẫn nhiệt trong hầu hết các trường hợp là một tenxơ [] của chín hệ số của các đại lượng tỷ lệ tuyến tính thuộc các thành phần của grad T mà các hệ số này xác định mỗi thành phần của  theo hệ thức dưới đây:

          (A.7)

Như vậy [] có thể được xác định được bằng cách đảo ngược [] và ngược lại. Nếu độ dẫn nhiệt l hoặc [] không đổi theo tọa độ và thời gian, nó có thể được xem như là một đặc tính nhiệt ở nhiệt độ đã cho.

Độ dẫn nhiệt có thể là một hàm số của nhiệt độ và của hướng (vật liệu dị hướng). Do đó cần biết mối quan hệ của các thông số này.

Hãy xem xét một vật thể có chiều dày d được giới hạn bằng hai mặt phẳng song song và đẳng nhiệt, có nhiệt độ T₁ và T­₂, mỗi mặt có diện tích A.

Các mép bên bao quanh các mặt chính của vật thể này được giả thiết là đoạn nhiệt và thẳng góc với chúng. Giả thiết rằng vật thể được tạo bởi vật liệu ổn định, đồng nhất và đẳng hướng (hoặc không đẳng hướng - dị hướng - với một trục đối xứng vuông góc với các mặt chính). Trong điều kiện như vậy các hệ thức dưới đây = đạo hàm từ định luật Fourier trong các trạng thái ổn định sẽ được áp dụng nếu hệ số dẫn nhiệt l hoặc [], hoặc nhiệt trở suất r hoặc [] không phụ thuộc nhiệt độ:

         (A.8)

...

...

...

Tương tự, nếu một vật thể có chiều dài l được giới hạn bởi hai mặt đẳng nhiệt, hình lăng trụ, đồng trục có nhiệt độ T₁ và T₂ và đường kính D_i và D_e tương ứng, và nếu hai đầu của vật thể là các mặt đoạn nhiệt phẳng vuông góc với hình lăng trụ, và các vật liệu là ổn định, đồng nhất và đẳng hướng, thì các hệ thức dưới đây bằng đạo hàm từ định luật Fourier trong các điều kiện ổn định sẽ được áp dụng nếu độ dẫn nhiệt l hoặc nhiệt trở suất r không phụ thuộc vào nhiệt độ:

         (A.10)

       (A.11)

Trong đó D có thể là đường kính bên ngoài hoặc bên trong hoặc đường kính xác định khác.

Nếu tất cả các điều kiện trên đều được đáp ứng ngoại trừ hệ số dẫn nhiệt l một hàm số tuyến tính của nhiệt độ thì các hệ thức trên vẫn được áp dụng nhưng hệ số dẫn nhiệt được tính theo nhiệt độ trung bình qua biểu thức sau:

Với những giới hạn trên, công thức (8) và (10) thường được sử dụng để xác định hệ số dẫn nhiệt của môi trường không trong suốt, đồng nhất từ các đại lượng đã đo được ở nhiệt độ trung bình T­_­m.

Tương tự, công thức (A.8) và (A.10) còn thường được dùng để xác định đặc tính nhiệt của các môi trường xốp từ các đại lượng đo được mà đối với chúng quá trình truyền nhiệt tổng hợp bao gồm ba phương thức: bức xạ, dẫn nhiệt và đôi khi cả đối lưu nhiệt.

Đặc tính nhiệt đo được đại diện cho tất cả các phương thức truyền nhiệt nêu trên được gọi là độ dẫn nhiệt (đôi khi còn gọi là độ dẫn nhiệt biểu kiến, tương đương hoặc hiệu quả) của môi trường xốp đồng nhất khi nó không phụ thuộc vào kích thước hình học của mẫu đo, tính chất bức xạ nhiệt của các bề mặt giới hạn của mẫu đo và chênh lệch nhiệt độ (T­₁ - T₂).

...

...

...

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TCVN 7870-5 : 2007, Đại lượng và đơn vị - Phần 5: Nhiệt động lực học.

MỤC LỤC

1. Phạm vi áp dụng

2. Các đại lượng vật lý và định nghĩa

3. Đặc tính năng lượng của công trình

4. Ký hiệu và đơn vị đo của các đại lượng khác

...

...

...

Phụ lục A