Radyant ısıtma ve soğutma - Radiant heating and cooling

Section view of room with internally cooled and heated concrete slab ceiling
İçten soğutulmuş ve ısıtılmış beton döşeme tavanlı odanın kesit görünümü

Radyant ısıtma ve soğutma kategorisidir HVAC teknolojiler ısı değişimi ikisiyle konveksiyon ve radyasyon ısıtmak veya soğutmak için tasarlandıkları ortamlarla. Radyant ısıtma ve soğutmanın birçok alt kategorisi vardır: "radyant tavan panelleri"[1], "gömülü yüzey sistemleri"[1], "termal olarak aktif bina sistemleri"[1], ve kızılötesi ısıtıcılar. Bazı tanımlara göre, bir teknoloji ancak radyasyonun çevre ile ısı alışverişinin% 50'sinden fazlasını oluşturması durumunda bu kategoriye dahil edilir.[2]; bu nedenle teknolojiler radyatörler ve soğuk kirişler (radyasyonla ısı transferini de içerebilir) genellikle radyant ısıtma veya soğutma olarak kabul edilmez. Bu kategori içinde, yüksek sıcaklıkta radyan ısıtma (kaynak sıcaklığı> ≈300 ° F olan cihazlar) ile daha makul kaynak sıcaklıklarına sahip radyan ısıtma veya soğutma arasında ayrım yapmak pratiktir. Bu makale esas olarak, iç ortamları ısıtmak veya soğutmak için kullanılan orta dereceli kaynak sıcaklıklarıyla radyant ısıtma ve soğutmayı ele almaktadır. Orta sıcaklıkta radyant ısıtma ve soğutma genellikle hidronik veya elektrik kaynakları kullanılarak dahili olarak ısıtılan veya soğutulan nispeten büyük yüzeylerden oluşur. Yüksek sıcaklıklı iç mekan veya dış mekan radyant ısıtma için bkz: Kızılötesi ısıtıcı. Kar eritme uygulamaları için bakınız: Kar eritme sistemi.

Isıtma

Frico IH Halogeninfra
Gaz yakma veranda ısıtıcısı

Radyant ısıtma kapalı ve açık alanları ısıtmak için kullanılan bir teknolojidir. Tarafından ısıtma ışıma enerjisi her gün gözlenir, güneş ışığının sıcaklığı en sık görülen örnektir. Bir teknoloji olarak radyan ısıtma daha dar bir şekilde tanımlanmıştır. İlkelerini kasıtlı olarak kullanma yöntemidir. radyant ısı aktarmak ışıma enerjisi yayan bir ısı kaynağından bir nesneye. Radyant ısıtmalı tasarımlar, geleneksel konveksiyonla ısıtma yanı sıra kapalı dış mekan ısıtması sağlamanın bir yolu.

Kapalı

Radyant ısıtma bir binayı ısıtır radyant ısı gibi geleneksel yöntemler yerine radyatörler (çoğunlukla konveksiyonla ısıtma ). Bir örnek, Avusturya / Alman küçük fırın (Kachelofen), bir tür duvar ısıtıcısı. Karma radyasyon, konveksiyon ve iletim sistemleri, Roma kullanımı hypocaust ısıtma.[3] Yerden radyant ısıtma uzun süredir Çin ve Güney Kore.[4] Isı enerjisi, zemin, duvar veya tavan paneli gibi sıcak bir unsurdan yayılır ve havayı doğrudan ısıtmak yerine odalardaki insanları ve diğer nesneleri ısıtır. İç hava sıcaklık Radyant ısıtmalı binalar için, algılanan sıcaklık gerçekte aynı olacak şekilde ayarlandığında, aynı vücut konforunu elde etmek için geleneksel olarak ısıtılmış bir binadan daha düşük olabilir. Radyant ısıtma sistemlerinin en önemli avantajlarından biri, oda içinde çok daha az hava sirkülasyonu ve buna bağlı olarak havadaki partiküllerin yayılmasıdır.

Radyant ısıtma / soğutma sistemleri aşağıdakilere ayrılabilir:

Yerden ve duvardan ısıtma sistemlerine genellikle düşük sıcaklık sistemleri denir. Isıtma yüzeyleri diğer sistemlerden çok daha büyük olduğundan, aynı seviyeye ulaşmak için çok daha düşük bir sıcaklık gerekir. ısı transferi. Bu, daha sağlıklı nem seviyeleri ile iyileştirilmiş bir oda iklimi sağlar. Isıtma yüzeyinin maksimum sıcaklığı, oda tipine bağlı olarak 29–35 ° C (84–95 ° F) arasında değişebilir. Radyant tavan panelleri çoğunlukla üretim ve depolama tesislerinde veya spor merkezlerinde kullanılır; zeminden birkaç metre yüksekte asılırlar ve yüzey sıcaklıkları çok daha yüksektir.

Açık havada

Dış alanların ısıtılması durumunda, çevredeki hava sürekli hareket eder. Konveksiyonlu ısıtmaya güvenmek çoğu durumda pratik değildir, bunun nedeni, dışarıdaki havayı bir kez ısıttığınızda, hava hareketiyle uçup gitmesidir. Rüzgarsız bir durumda bile, kaldırma kuvveti etkiler sıcak havayı uzaklaştıracaktır. Dış mekan radyant ısıtıcılar, bir dış alandaki belirli alanların hedef alınmasına izin vererek yalnızca yollarındaki insanları ve nesneleri ısıtır. Radyant ısıtma sistemleri gazla ateşlenebilir veya elektrikli kızılötesi ısıtma elemanları kullanabilir. Üstten radyant ısıtıcılara bir örnek, veranda ısıtıcıları genellikle açık havada servis ile kullanılır. Üstteki metal disk, radyan ısıyı küçük bir alana yansıtır.

Soğutma

Radyant soğutma, çıkarmak için soğutulmuş yüzeylerin kullanılmasıdır hissedilen sıcaklık öncelikle tarafından termal radyasyon ve sadece ikincil olarak diğer yöntemlerle konveksiyon. ASHRAE Radyant sistemleri, tasarım ısı transferinin% 50 veya daha fazlasının termal radyasyonla gerçekleştiği sıcaklık kontrollü yüzeyler olarak tanımlar.[5] Radyant yüzey örneklerini soğutmak için su kullanan radyant sistemler hidronik sistemleri. Sadece soğutulmuş havayı sirküle eden "tüm havalı" klima sistemlerinden farklı olarak, hidronik radyant sistemler, bir binanın üzerindeki özel olarak monte edilmiş paneller aracılığıyla borulardaki soğutulmuş suyu dolaştırır. zemin veya tavan rahat sıcaklıklar sağlamak için. Hava sağlamak için ayrı bir sistem vardır. havalandırma, nem alma ve potansiyel olarak ek soğutma.[5] Radyant sistemler, soğutma için tüm havalı sistemlerden daha az yaygındır, ancak bazı uygulamalarda tüm havalı sistemlere kıyasla avantajlara sahip olabilir.[6][7][8]

Soğutma işleminin çoğu, hava ile değil, insanlarla ve nesnelerle radyan değişimi yoluyla hissedilebilir ısının uzaklaştırılmasından kaynaklandığından, hava bazlı soğutma sistemlerine göre daha yüksek iç hava sıcaklıkları ile bina sakinlerinin termal konforu elde edilebilir. Radyant soğutma sistemleri, soğutma enerjisi tüketiminde potansiyel olarak azalma sağlar.[6] Bina sakinlerinden, sızıntılardan ve süreçlerden kaynaklanan gizli yüklerin (nem) genellikle bağımsız bir sistem tarafından yönetilmesi gerekir. Radyant soğutma, gece vakti yıkama, dolaylı yıkama gibi diğer enerji verimli stratejilerle de entegre edilebilir. buharlaşmalı soğutma veya toprak kaynaklı ısı pompaları istenen iç hava sıcaklığı ile soğutulmuş yüzey arasında küçük bir sıcaklık farkı gerektirdiğinden.[9]

Floresan radyant soğutma içinde floresan bir kaplama kullanır. kızılötesi atmosferik pencere, atmosferin alışılmadık şekilde şeffaf olduğu bir frekans aralığı, böylece enerji doğrudan uzaya gidiyor. Bu, ısı-flüoresan nesneyi tam güneşte bile ortam hava sıcaklığının altına kadar soğutabilir.[10][11][12]

Tarih

Avrupa'da 1930'ların sonlarında ve 1940'larda erken radyant soğutma sistemleri kuruldu[13] ve 1950'lerde ABD'de.[14] 1990'larda Avrupa'da daha yaygın hale geldiler ve bugün de kullanılmaya devam ediyorlar.[15]

Avantajlar

Radyant soğutma sistemleri, tarafından yapılan araştırmaya göre geleneksel soğutma sistemlerinden daha düşük enerji tüketimi sunar. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı. Radyant soğutma enerjisi tasarrufu iklime bağlıdır, ancak ortalama olarak ABD genelinde tasarruf, geleneksel sistemlere kıyasla% 30 aralığındadır. Serin, nemli bölgeler% 17, sıcak, kurak bölgeler ise% 42 tasarruf sağlayabilir.[6] Sıcak, kuru iklimler, hissedilir ısıyı ortadan kaldırarak en büyük soğutma oranına sahip olduklarından radyan soğutma için en büyük avantajı sunar. Bu araştırma bilgilendirici olmakla birlikte, simülasyon araçlarının ve entegre sistem yaklaşımlarının sınırlamalarını hesaba katmak için daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir. Enerji tasarruflarının çoğu, havayı fanlarla dağıtmak yerine suyu pompalamak için gereken daha düşük enerji miktarına da atfedilir. Sistemi bina kütlesiyle birleştirerek, radyant soğutma, soğutmanın bir kısmını yoğun olmayan gece saatlerine kaydırabilir. Radyant soğutma daha düşük ilk maliyete sahip gibi görünüyor[16] ve geleneksel sistemlere kıyasla yaşam döngüsü maliyetleri. Daha düşük ilk maliyetler büyük ölçüde yapı ve tasarım öğeleriyle entegrasyonla ilişkilendirilirken, daha düşük yaşam döngüsü maliyetleri azalan bakımdan kaynaklanır. Bununla birlikte, VAV yeniden ısıtmanın aktif soğutulmuş kirişler ve DOAS ile karşılaştırılması üzerine yakın zamanda yapılan bir çalışma, ek boru maliyeti nedeniyle daha düşük ilk maliyet iddialarına meydan okudu.[17]

Sınırlayıcı faktörler

Soğuk radyant yüzeyde yoğuşma oluşma potansiyeli nedeniyle (su hasarı, küf ve benzeri ile sonuçlanır), radyant soğutma sistemleri yaygın olarak uygulanmamıştır. Yoğunlaşma sebebiyle nem bir radyant soğutma sisteminin soğutma kapasitesi için sınırlayıcı bir faktördür. Yüzey sıcaklığı eşit veya altında olmamalıdır. çiğ noktası sıcaklığı boşlukta. Bazı standartlar, bağıl nem % 60 veya% 70'lik bir alanda. 26 ° C (79 ° F) hava sıcaklığı, 17 ° C ile 20 ° C (63 ° F ve 68 ° F) arasında bir çiy noktası anlamına gelir.[9] Bununla birlikte, yüzey sıcaklığının kısa bir süre için çiğlenme noktası sıcaklığının altına düşürülmesinin neden olmayabileceğini gösteren kanıtlar vardır. yoğunlaşma.[16] Ayrıca, aşağıdaki gibi ek bir sistemin kullanılması nem giderici veya GİBİ YAPMAK, nemi sınırlayabilir ve soğutma kapasitesini artırabilir.

Sistem açıklaması

Geniş bir sistem teknolojileri yelpazesi varken, iki ana tip radyant soğutma sistemi vardır. İlk tip, genellikle döşemeler olmak üzere bina yapısı boyunca soğutma sağlayan sistemlerdir. Bu sistemler ayrıca termal olarak etkinleştirilen bina sistemleri (TABS) olarak adlandırılır.[18] İkinci tür, özel paneller aracılığıyla soğutma sağlayan sistemlerdir. Beton döşeme kullanan sistemler genellikle panel sistemlerinden daha ucuzdur ve termal kütle avantajını sunarken, panel sistemleri daha hızlı sıcaklık kontrolü ve esneklik sunar.

Soğutulmuş levhalar

Bir levhadan radyan soğutma, zeminden veya tavandan bir alana iletilebilir. Radyant ısıtma sistemleri zeminde olma eğiliminde olduğundan, açık seçim, soğutulmuş su için aynı sirkülasyon sistemini kullanmak olacaktır. Bu bazı durumlarda mantıklı olsa da, tavandan soğutma sağlamanın çeşitli avantajları vardır.

Birincisi, tavanları bir odaya açık bırakmak zeminlere göre daha kolaydır, bu da termal kütlenin etkinliğini arttırır. Zeminler, sistemin etkinliğini azaltan kaplamaların ve mobilyaların dezavantajlarını sunar.

İkincisi, sıcak hava yükseldikçe soğutulmuş tavandan daha fazla konvektif ısı değişimi meydana gelir ve bu da soğutulmuş yüzeyle daha fazla havanın temas etmesine neden olur.

Güneşin nüfuz etmesinden yüksek miktarda güneş enerjisi kazancı olduğunda, zeminden sağlanan soğutma en mantıklıdır, çünkü soğuk zemin bu yükleri tavandan daha kolay kaldırabilir.[9]

Soğutulmuş levhalar, panellere kıyasla, daha önemli termal kütle sunar ve bu nedenle, gündüz sıcaklık dalgalanmalarından daha iyi yararlanabilir. Soğutulmuş plakalar, birim yüzey alanı başına daha düşük maliyetlidir ve yapı ile daha bütünleşiktir.

Soğuk kiriş / tavan

Ana makale: Soğuk kiriş

Radyant / konvektif ısıtma / soğutma sistemleri genellikle döşeme veya asma tavanlara entegre edilir veya tavanlara tutturulur, ancak duvarlara da takılabilir. Tavan panellerinin modüler yapısı, yerleştirme ve aydınlatma veya diğer elektrik sistemleriyle entegrasyon açısından daha fazla esneklik sunar, ancak soğuk kiriş sistemlerinden daha az verimlidir. Soğutulmuş plakalara kıyasla daha düşük termal kütle, bundan kolayca yararlanamayacakları anlamına gelir pasif soğutma Termal depolamadan, ancak kontroller dış ortam sıcaklığındaki değişikliklere daha hızlı uyum sağlayabilir. Soğuk kirişler / tavanlar, soğutma yüklerinde daha büyük varyansa sahip alanlara sahip binalar için de daha uygundur.[5] Delikli paneller ayrıca soğutulmuş plakalara göre daha iyi akustik sönümleme sunar. Tavan panelleri, herhangi bir tavana takılabildiğinden, tadilat için çok uygundur. Soğuk tavan panelleri, tavandan sağlanan havalandırma ile daha kolay entegre edilebilir.

Termal rahatlık

çalışma sıcaklığı bir göstergesidir termal rahatlık hem konveksiyon hem de radyasyonun etkilerini hesaba katar. Çalışma sıcaklığı, içinde bir kişinin gerçek üniform olmayan ortamda olduğu gibi radyasyon artı konveksiyon yoluyla aynı miktarda ısıyı değiştireceği, parlak siyah bir muhafazanın muntazam sıcaklığı olarak tanımlanır.

Radyant sistemlerle, soğutma senaryosu için tüm havalı sistemlerden daha sıcak iç sıcaklıkta ve ısıtma senaryosu için tüm havalı sistemlerden daha düşük sıcaklıkta termal konfor elde edilir.[19]Böylece, radyant sistemler, istenen konfor seviyesini korurken bina işletiminde enerji tasarrufu elde etmeye yardımcı olabilir.

Radyant ve tüm havalı binalarda termal konfor

Kullanılarak yapılan büyük bir çalışmaya dayanmaktadır Yapılı Çevre Merkezi 's İç mekan çevre kalitesi (IEQ) Işıklı ve tamamen klimalı binalarda yolcu memnuniyetini karşılaştırmak için bina sakinleri anketi, her iki sistem de radyant binalarda iyileştirilmiş sıcaklık memnuniyetine yönelik bir eğilim ile akustik memnuniyet dahil eşit iç ortam koşulları yaratır.[20]

Radyan sıcaklık asimetrisi

Radyant sıcaklık asimetrisi, küçük bir düzlemsel elemanın iki zıt tarafının düzlem radyan sıcaklığı arasındaki fark olarak tanımlanır. Bir bina içindeki sakinlerle ilgili olarak, termal radyasyon Vücudun etrafındaki alan, sıcak ve soğuk yüzeyler ve doğrudan güneş ışığı nedeniyle tekdüze olmayabilir ve bu nedenle yerel rahatsızlığa neden olabilir. ISO 7730 normu ve ASHRAE 55 standardı, radyant sıcaklık asimetrisinin bir fonksiyonu olarak tahmini memnuniyetsizlerin yüzdesini (PPD) verir ve kabul edilebilir limitleri belirtir. Genel olarak, insanlar sıcak bir tavanın neden olduğu asimetrik radyasyona, sıcak ve soğuk dikey yüzeylerin neden olduğu radyasyona göre daha hassastır. Radyant sıcaklık asimetrisinden dolayı memnuniyetsizliğin ayrıntılı hesaplama yöntemi ISO 7730'da açıklanmıştır.

Tasarım konuları

Özel tasarım gereksinimleri, radyant sistemin tipine bağlı olsa da, radyant sistemlerin çoğunda birkaç sorun ortaktır.

  • Soğutma uygulaması için radyant sistemler yol açabilir yoğunlaşma sorunlar. Tasarımda yerel iklimin değerlendirilmesi ve dikkate alınması gerekir. Nemli iklim için hava neminin alınması gerekli olabilir.
  • Birçok tipte ışıma sistemi, büyük yapı elemanlarını içerir. termal kütle ilgili sistemin ısıl tepkisi üzerinde bir sonucu olacaktır. Bir mahallin çalışma programı ve radyant sistemin kontrol stratejisi, sistemin düzgün çalışmasında kilit rol oynar.
  • Birçok türdeki radyant sistem, iç mekan akustiğini etkileyen sert yüzeyler içerir. Ek akustik çözümlerin dikkate alınması gerekebilir.
  • Radyant sistemlerin akustik etkilerini azaltmaya yönelik bir tasarım stratejisi, serbest asılı akustik bulutları kullanmaktır. Bir ofis odası için serbest asılı akustik bulutlar üzerinde yapılan soğutma deneyleri, tavan alanının% 47 bulut kapsama alanı için soğutma kapasitesindeki% 11 azalmanın bulut kapsamından kaynaklandığını gösterdi. İyi bir akustik kalite, soğutma kapasitesindeki yalnızca küçük bir azalma ile elde edilebilir.[21] Akustik bulutları ve tavan vantilatörlerini birleştirmek, bulutların varlığından kaynaklanan radyant soğutmalı tavandan soğutma kapasitesindeki mütevazı azalmayı telafi edebilir ve soğutma kapasitesinde artışa neden olabilir.[21][22]

Hidronik radyant sistemler

Radyant soğutma sistemleri genellikle hidronik, yüzeyle termal temasta olan borularda dolaşan su kullanarak soğutma. Tipik olarak, dolaşan suyun sadece istenen iç hava sıcaklığının 2–4 ° C altında olması gerekir.[9] Aktif olarak soğutulan yüzey tarafından emildikten sonra, ısınan suyu daha soğuk suyla değiştirerek hidronik devreden akan suyla ısı giderilir.

Bina konstrüksiyonundaki boruların konumuna bağlı olarak hidronik radyant sistemler 4 ana kategoriye ayrılabilir:

  • Gömülü Yüzey Sistemleri: yüzey katmanına gömülü borular (yapının içinde değil)
  • Termal Aktif Bina Sistemleri (TABS): bina yapısına termal olarak bağlı ve gömülü borular (döşemeler, duvarlar)[23]
  • Kapiler Yüzey Sistemleri: iç tavan / duvar yüzeyinde bir katmana gömülü borular
  • Radyant Paneller: panellere entegre metal borular (yapının içinde değil); yüzeye yakın ısı taşıyıcı

Türler (ISO 11855)

ISO 11855-2 normu[24]gömülü su bazlı yüzey ısıtma ve soğutma sistemlerine ve TABS'ye odaklanmaktadır. Yapım detaylarına bağlı olarak, bu norm, bu sistemlerin 7 farklı türünü ayırt eder (Tip A'dan G'ye)

  • A yazın şap veya betona gömülü borularla ("ıslak" sistem)
  • B Tipi şapın dışına gömülü borularla (ısı yalıtım tabakasında, "kuru" sistemde)
  • C yazın üzerine ikinci şap tabakasının yerleştirildiği tesviye tabakasına gömülü borular ile
  • D yazın düzlem kesit sistemlerini içerir (ekstrüde plastik / kılcal ızgara grubu)
  • E yazın masif bir beton katmana gömülü borularla
  • F yazın iç tavanda bir katmana gömülü kılcal borular veya alçıda ayrı bir katman olarak
  • G yazın ahşap zemin konstrüksiyonuna gömülü borular ile
Radyant gömülü yüzey sisteminin kesit diyagramı (ISO 11855, tip A)
Radyant gömülü yüzey sisteminin kesit diyagramı (ISO 11855, tip B)
Radyant gömülü yüzey sisteminin kesit diyagramı (ISO 11855, tip G)
Termal olarak etkinleştirilen bina sisteminin kesit diyagramı (ISO 11855, tip E)
Radyant kapiler sistemin kesit diyagramı (ISO 11855, tip F)
Radyant panelin kesit diyagramı

Enerji kaynakları

Radyant sistemler, düşük enerji sistemleriyle ilişkilidir. Düşük ekserji, "düşük kaliteli enerji" yi (yani, yararlı iş yapma yeteneği çok az olan dağınık enerji) kullanma olasılığını ifade eder. Hem ısıtma hem de soğutma, prensip olarak çevre ortamına yakın sıcaklık seviyelerinde elde edilebilir. Düşük sıcaklık farkı, ısı aktarımının, örneğin tavanlarda veya yerden ısıtma sistemlerinde uygulandığı gibi, göreceli büyük yüzeyler üzerinde gerçekleşmesini gerektirir.[25]Düşük sıcaklıkta ısıtma ve yüksek sıcaklıkta soğutma kullanan radyant sistemler, düşük enerji tüketen sistemlerin tipik bir örneğidir. Jeotermal (doğrudan soğutma / jeotermal ısı pompası ısıtma) ve güneş enerjili sıcak su gibi enerji kaynakları radyant sistemlerle uyumludur. Bu kaynaklar, binalar için birincil enerji kullanımı açısından önemli tasarruflar sağlayabilir.

Radyant soğutma kullanan ticari binalar

Radyant soğutma kullanan bazı tanınmış binalar arasında Bangkok'un Suvarnabhumi Havaalanı,[26] Haydarabad'daki Infosys Yazılım Geliştirme Binası 1, IIT Haydarabad,[27] ve San Francisco Exploratorium[28]. Radyant soğutma da birçok sıfır net enerjili binalar.[29][30]

Binalar ve Sistem Bilgileri
BinaYılÜlkeKentMimarRadyant sistem tasarımıRadyant sistem kategorisi
Kunsthaus Bregenz1997AvusturyaBregenzPeter ZumthorMeierhans + OrtağıTermal olarak etkinleştirilen bina sistemleri
Suvarnabhumi Havaalanı2005TaylandBangkokMurphy JahnTranssolar ve IBEGömülü yüzey sistemleri
Zollverein Okulu2006AlmanyaEssenSANAATranssolarTermal olarak etkinleştirilen bina sistemleri
Klarchek Information Commons, Loyola Üniversitesi Chicago2007Amerika Birleşik DevletleriChicago, ILSolomon Cordwell BuenzTranssolarTermal olarak etkinleştirilen bina sistemleri
Lavin-Bernick Merkezi, Tulane Üniversitesi2007Amerika Birleşik DevletleriNew Orleans, LAVAJJTranssolarRadyant paneller
David Brower Merkezi2009Amerika Birleşik DevletleriBerkeley, CADaniel Solomon Tasarım Ortaklarıİntegral GrubuTermal olarak etkinleştirilen bina sistemleri
Manitoba Hydro2009KanadaWinnipeg, MBKPMB MimarlarıTranssolarTermal olarak etkinleştirilen bina sistemleri
Cooper Birliği2009Amerika Birleşik DevletleriNew York, NYMorfoz MimarlarıIBE / Syska Hennessy GrubuRadyant paneller
Exploratorium (İskele 15-17)2013Amerika Birleşik DevletleriSan Francisco, CAEHDDİntegral GrubuGömülü yüzey sistemleri
Federal Merkez Güney2012Amerika Birleşik DevletleriSeattle, WAZGF MimarlıkWSP Flack + KurtzRadyant Paneller
Bertschi Okulu Yaşayan Bilim Binası Kanadı2010Amerika Birleşik DevletleriSeattle, WAKMD MimarlıkAceleTermal olarak etkinleştirilen bina sistemleri
UW Moleküler Mühendislik Binası2012Amerika Birleşik DevletleriSeattle, WAZGF MimarlıkBağlı MühendislerGömülü yüzey sistemleri
İlk Hill Tramvay Operasyonları2014Amerika Birleşik DevletleriSeattle, WAWaterleaf MimarisiLTK MühendislikTermal olarak etkinleştirilen bina sistemleri
Bullitt Center2013Amerika Birleşik DevletleriSeattle, WAMiller Hull OrtaklığıPAE MühendisliğiGömülü yüzey sistemleri
John Prairie Operasyon Merkezi2011Amerika Birleşik DevletleriShelton, WATCF MimarisiArayüzGömülü yüzey sistemleri
Florida Üniversitesi Lake Nona Araştırma Merkezi2012Amerika Birleşik DevletleriOrlando, FLHOKBağlı MühendislerRadyant Paneller
William Jefferson Clinton Başkanlık Kütüphanesi2004Amerika Birleşik DevletleriLittle Rock, ARPolshek OrtaklığıWSP Flack + Kurtz / CromwellTermal olarak etkinleştirilen bina sistemleri
Hunter Sanat Müzesi2006Amerika Birleşik DevletleriChattanooga, TNRandall StoutIBEGömülü yüzey sistemleri
HOK St Louis Ofisi2015Amerika Birleşik DevletleriSt. Louis, MOHOKHOKRadyant paneller
Karbon Nötr Enerji Çözümleri Laboratuvarı, Georgia Tech2012Amerika Birleşik DevletleriAtlanta, GAHDR MimarisiHDR MimarisiTermal olarak etkinleştirilen bina sistemleri

Fizik

Isı radyasyonu şeklindeki enerjidir elektromanyetik Sıcaklığının bir sonucu olarak bir katı, sıvı veya gaz tarafından yayılan dalgalar.[31] Binalarda, iki iç yüzey (veya bir yüzey ve bir kişi) arasındaki yayılan ısı akışı, yayma ısı yayan yüzeyin ve görüş faktörü Bu yüzey ile odadaki alıcı yüzey (nesne veya kişi) arasında.[32] Termal (uzun dalga) radyasyon düz çizgiler halinde ışık hızında yol alır.[5] Yansıtılabilir. Binalardaki insanlar, ekipmanlar ve yüzeyler termal radyasyonu emerlerse ısınırlar, ancak radyasyon içinden geçtiği havayı fark edilir şekilde ısıtmaz.[5] Bu, sıcaklıkları soğutulmuş yüzeyin sıcaklığından daha yüksek olduğu ve soğutulmuş yüzeyin doğrudan veya dolaylı görüş hattı içinde oldukları sürece, ısının bir alandaki nesnelerden, bina sakinlerinden, ekipmandan ve ışıklardan soğutulmuş bir yüzeye akacağı anlamına gelir. Ayrıca bir miktar ısı da konveksiyon çünkü hava soğutulan yüzeyle temas ettiğinde hava sıcaklığı düşecektir.

Radyasyonla ısı transferi, mutlak yüzey sıcaklığının dördünün gücü ile orantılıdır.

yayma Bir malzemenin (genellikle ε veya e olarak yazılır) yüzeyinin radyasyon yoluyla enerji yayma göreceli yeteneğidir. Siyah bir cismin emisyonu 1'dir ve mükemmel bir yansıtıcının emisyonu 0'dır.[31]

Işınımla ısı transferinde, bir görüş faktörü Bir nesneyi (kişi veya yüzey) terk eden ve diğerini çevreleyen nesneleri göz önünde bulundurarak bir diğerine çarpan radyasyonun göreceli önemini ölçer. Kapalı alanlarda, bir yüzeyden çıkan radyasyon korunur, bu nedenle, belirli bir nesneyle ilişkili tüm görüş faktörlerinin toplamı 1'e eşittir. Bir oda durumunda, bir ışıyan yüzeyin ve bir kişinin görüş faktörü, göreceli konumlarına bağlıdır. . Bir kişi sıklıkla pozisyon değiştirdiğinden ve bir oda aynı anda birçok kişi tarafından işgal edilebileceğinden, çok yönlü kişi için diyagramlar kullanılabilir.[33]

Termal tepki süresi

Tepki süresi (τ95), aka zaman sabiti, radyant sistemlerin dinamik termal performansını analiz etmek için kullanılır. Bir radyant sistem için yanıt süresi, bir radyan sistemin yüzey sıcaklığının, sistemin kontrolünde bir adım değişikliği girdi olarak uygulandığında, son ve başlangıç ​​değerleri arasındaki farkın% 95'ine ulaşması için geçen süre olarak tanımlanır.[34] Esas olarak beton kalınlığından, boru aralığından ve daha az oranda beton tipinden etkilenir. Boru çapından, oda çalışma sıcaklığından, besleme suyu sıcaklığından ve su akış rejiminden etkilenmez. Tepki süresi kullanılarak, radyan sistemler hızlı tepki (τ95 <10 dakika, RCP gibi), orta tepki (1 saat <τ95 <9 saat, Tip A, B, D, G gibi) ve yavaş tepki (9 saat) olarak sınıflandırılabilir. <τ95 <19 saat, Tip E ve Tip F gibi).[34] Ek olarak, zemin ve tavan radyant sistemleri, oda termal ortamı ile farklı ısı transfer katsayıları ve boru gömülü konumu nedeniyle farklı tepki sürelerine sahiptir.

Radyasyonla ısıyı değiştiren diğer HVAC sistemleri

Şömineler ve odun sobaları

Bir şömine radyan ısıtma sağlar, ancak aynı zamanda soğuk havayı da çeker. C: Dışarıdan çekilen hava akımı olan odalarda yanma için hava. B: Sıcak egzoz gazı binayı ısıtır. konveksiyon bacadan çıkarken. C: Çoğunlukla yüksek sıcaklık alevinden yayılan ısı olduğu gibi ısınır. emilmiş

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b c ISO. (2012). ISO 11855: 2012 — Bina ortamı tasarımı-Gömülü radyant ısıtma ve soğutma sistemlerinin tasarımı, boyutlandırılması, kurulumu ve kontrolü. Uluslararası Standardizasyon Örgütü.
  2. ^ ASHRAE El Kitabı. HVAC Sistemleri ve Ekipmanları. Bölüm 6. Panel Isıtma ve Soğutma, Amerikan Isıtma ve Soğutma Derneği, 2012
  3. ^ Radyant Isıtma ve Soğutma Sistemlerinin Tarihçesi - Bölüm 2, Robert Bean, Bjarne W. Olesen, Kwang Woo Kim. ASHRAE Dergisi, cilt. 52, hayır. 2, Şubat 2010
  4. ^ Bean, Robert; Olesen, Bjarne; Kim, Kwang Woo (Şubat 2010). "Radyant Isıtma ve Soğutma Sistemlerinin Tarihçesi - Bölüm 2" (PDF). ASHRAE Dergisi. Atlanta, GA (ABD): ASHRAE. Alındı 8 Kasım 2017.
  5. ^ a b c d e ASHRAE El Kitabı. HVAC Sistemleri ve Ekipmanları. Bölüm 6. Panel Isıtma ve Soğutma Tasarımı. ASHRAE. 2016.
  6. ^ a b c Stetiu, Corina (Haziran 1999). "ABD ticari binalarındaki radyant soğutma sistemlerinin enerji ve en yüksek güç tasarrufu potansiyeli" (PDF). Enerji ve Binalar. 30 (2): 127–138. doi:10.1016 / S0378-7788 (98) 00080-2.
  7. ^ Higgins C, Carbonnier K (Haziran 2017). Radyant Isıtma ve Soğutmalı Ticari Binaların Enerji Performansı (Bildiri). s. 9–12. Alındı 8 Kasım 2017.
  8. ^ Karmann, Caroline; Schiavon, Stefano; Bauman, Fred (Ocak 2017). "Radyant ve tamamen havalı sistemler kullanan binalarda ısıl konfor: Eleştirel bir literatür incelemesi". Bina ve Çevre. 111: 123–131. doi:10.1016 / j.buildenv.2016.10.020.
  9. ^ a b c d Olesen, Bjarne W. (Eylül 2008). "Hidronik Zemin Soğutma Sistemleri". ASHRAE Dergisi.
  10. ^ Raman, Aaswath P .; Anoma, Marc Abou; Zhu, Linxiao; Rephaeli, Eden; Fan, Shanhui (Kasım 2014). "Doğrudan güneş ışığı altında ortam hava sıcaklığının altında pasif radyatif soğutma". Doğa. 515 (7528): 540–544. Bibcode:2014Natur.515..540R. doi:10.1038 / nature13883. ISSN  1476-4687. PMID  25428501.
  11. ^ Burnett, Michael (25 Kasım 2015). "Pasif Radyatif Soğutma". large.stanford.edu.
  12. ^ Berdahl, Paul; Chen, Sharon S .; Destaillats, Hugo; Kirchstetter, Thomas W .; Levinson, Ronnen M .; Zalich, Michael A. (Aralık 2016). "Güneş ışığına maruz kalan nesnelerin floresan soğutması - Yakut örneği". Güneş Enerjisi Malzemeleri ve Güneş Pilleri. 157: 312–317. doi:10.1016 / j.solmat.2016.05.058.
  13. ^ Giesecke, Frederick E. (1947). "Bölüm 24 - Radyant soğutma". Sıcak su ısıtma ve radyan ısıtma ve radyan soğutma. Austin, Texas: Teknik Kitap Şirketi. 24-6. Bir radyant ısıtma ve soğutma sistemi kombinasyonu ile donatılmış Zürih'teki ilk büyük bina Jelmoli mağazasıdır (Şekil 24-1). Bu deponun ilk bölümleri 1899-1932 yılları arasında inşa edilmiş ve düşük basınçlı buhar kullanan standart bir radyatör ısıtma sistemi ile donatılmıştır; en son bölüm 1933-37'de inşa edilmiş ve radyant ısıtma ve soğutma sistemi kombinasyonu ile donatılmıştır ... Arbon'daki Saurer Co. Yönetim Binası ve Basel'deki Belediye Hastanesi, son zamanlarda radyant soğutma sistemleriyle donatılmış en önemli binalar arasında.
  14. ^ Manley, John K., ed. (1954). "Radyant soğutma ve klima". Radyant Isıtma, Radyant Soğutma. Bülten No. 1. Pratt Institute School of Architecture. s. 24–25. OCLC  11520430. Bu tür bir sistem, birkaç kurulumda başarılı olduğunu kanıtlamıştır. İlk olarak yaklaşık beş yıl önce Radio City'deki birkaç örnek odada denendi. O zamandan beri, 30 katlı Alcoa Binası'nın yanı sıra Kanada'daki başka bir çok katlı binada göründü. Her iki yapı da kışın ısıtılır ve yazın da metal tavanlarda aynı boru kangalları ile soğutulur.
  15. ^ Olesen, Bjarne W. (Şubat 2012). "Bina Kütlesini Isıtmak ve Soğutmak İçin Kullanan Termo Aktif Bina Sistemleri" (PDF). ASHRAE Dergisi. Cilt 54 hayır. 2. Atlanta, GA (ABD): ASHRAE. Alındı 20 Kasım 2017.
  16. ^ a b Mumma, SA (2002). "Özel dış hava sistemlerine paralel olarak soğutulmuş tavanlar: Yoğuşma, kapasite ve maliyetle ilgili endişelerin ele alınması". ASHRAE İşlemleri. 108 (2): 220–231.
  17. ^ Stein, Jeff; Steven T. Taylor (2013). "Aktif Soğuk Kirişlere ve DOAS'a Karşı VAV Yeniden Isıtma". ASHRAE Dergisi. 55 (5): 18–32.
  18. ^ Gwerder, M .; B. Lehmann; J. Tödtli; V. Dorer; F. Renggli (Temmuz 2008). "Termal olarak etkinleştirilen bina sistemlerinin kontrolü (TABS)". Uygulanan Enerji. 85 (7): 565–581. doi:10.1016 / j.apenergy.2007.08.001.
  19. ^ ISO 11855-1. Bina Çevre Tasarımı - Radyant Isıtma ve Soğutma Sistemlerinin Tasarımı, İnşası ve İşletimi - Bölüm 1, ISO, 2012
  20. ^ Karmann, Caroline; Schiavon, Stefano; Graham, Lindsay T .; Raftery, Paul; Bauman, Fred (Aralık 2017). "60 adet ışıltılı ve tamamen havalı binada sıcaklık ve akustik memnuniyetin karşılaştırılması". Bina ve Çevre. 126: 431–441. doi:10.1016 / j.buildenv.2017.10.024. ISSN  0360-1323.
  21. ^ a b Karmann, Caroline; Bauman, Fred S .; Raftery, Paul; Schiavon, Stefano; Frantz, William H .; Roy, Kenneth P. (Mart 2017). "Serbest asılı akustik bulutlara sahip radyan döşeme sistemlerinin soğutma kapasitesi ve akustik performansı". Enerji ve Binalar. 138: 676–686. doi:10.1016 / j.enbuild.2017.01.002. ISSN  0378-7788.
  22. ^ Karmann, Caroline; Bauman, Fred; Raftery, Paul; Schiavon, Stefano; Koupriyanov, Mike (Ocak 2018). "Akustik bulutların kapsama alanı ve hava hareketinin radyant soğutulmuş tavan soğutma kapasitesi üzerindeki etkisi". Enerji ve Binalar. 158: 939–949. doi:10.1016 / j.enbuild.2017.10.046. ISSN  0378-7788.
  23. ^ Babiak, Ocak; Olesen, Bjarne W .; Petras, Duşan (2007), Düşük sıcaklıkta ısıtma ve yüksek sıcaklıkta soğutma: REHVA KILAVUZU No 7, REHVA
  24. ^ ISO 11855-2. Bina Ortamı Tasarımı - Radyant Isıtma ve Soğutma Sistemlerinin Tasarımı, İnşası ve İşletimi - Bölüm 2, ISO, 2012
  25. ^ Nielsen, Lars Sønderby (2012), "Sürdürülebilir Isıtma ve Soğutma için Bina Entegre Sistem Tasarımı" (PDF), REHVA Dergisi: 24–27
  26. ^ Simmonds, P .; Holst, S .; Reuss, S .; Gaw, W. (1 Haziran 2000). "Geniş Alanları Koşullandırmak ve Konfor Koşullarını Korumak için Radyant Soğutmalı Zeminlerin Kullanılması". ASHRAE İşlemleri: Sempozyum. ASHRAE Kış Toplantısı. Dallas, TX (ABD): Amerikan Isıtma, Soğutma ve Klima Mühendisleri Derneği. s. 695–701. CiteSeerX  10.1.1.258.6616. OSTI  20104826.
  27. ^ Sastry, Guruprakash; Rumsey, Peter (Mayıs 2014). "VAV ve Radiant - yan yana karşılaştırma". ASHRAE Dergisi. Atlanta, GA (ABD): ASHRAE. Arşivlenen orijinal 9 Kasım 2017 tarihinde. Alındı 8 Kasım 2017.
  28. ^ Wenisch, Joseph; Gaunt, Lindsey (İlkbahar 2015). "İlham veren kaşifler - Örnek olay: The Exploratorium" (PDF). Yüksek Performanslı Binalar. Atlanta, GA (ABD): ASHRAE. eISSN  1940-3054. Alındı 8 Kasım 2017.
  29. ^ 2016 Sıfır Net Enerjili Binalar Listesi (Bildiri). Yeni Binalar Enstitüsü. 13 Ekim 2016. s. 8. Alındı 8 Kasım 2017.
  30. ^ Maor, Itzhak; Snyder, Steven C. (Güz 2016). "Yüksek Performanslı Bina Vaka Çalışmalarından EUI'yi Etkileyen Faktörlerin Değerlendirilmesi". Yüksek Performanslı Binalar. Atlanta, GA (ABD): ASHRAE. eISSN  1940-3054. Alındı 8 Kasım 2017.
  31. ^ a b Oxford Referansı, Oxford Üniversitesi
  32. ^ Babiak, Ocak (2007), Doktora Tezi, Düşük Sıcaklıkta Isıtma ve Yüksek Sıcaklıkta Soğutma. Termal olarak etkinleştirilen bina sistemi, Bina Hizmetleri Bölümü, Danimarka Teknik Üniversitesi
  33. ^ ISO, EN. 7726. Termal ortamların ergonomisi-Fiziksel büyüklükleri ölçmek için aletler, ISO, Cenevre, Uluslararası Standardizasyon Örgütü, 1998
  34. ^ a b Ning, Baisong; Schiavon, Stefano; Bauman, Fred S. (2017). "Isıl tepki süresine dayalı radyant sistemin tasarımı ve kontrolü için yeni bir sınıflandırma şeması". Enerji ve Binalar. 137: 38–45. doi:10.1016 / j.enbuild.2016.12.013. ISSN  0378-7788.

daha fazla okuma

  • ASHRAE El Kitabı. HVAC Sistemleri ve Ekipmanları 2012. Bölüm 13. Hidronik Isıtma ve Soğutma.
  • Kessling, W., Holst, S., Schuler, M. Yeni Bangkok Uluslararası Havaalanı için Yenilikçi Tasarım Konsepti, NBIA.
  • Olesen, B.W. Su bazlı sistemlerle Radyant Isıtma ve Soğutma. Danimarka Teknik Üniversitesi, Uluslararası İç Ortam ve Enerji Merkezi.

Dış bağlantılar