Εκτιμηση U με μετρησεις θερμοκρασιων

[dipoli]

Πιστεύετε πως υπάρχει τρόπος να εκτιμήσουμε το συντελεστή θερμοπερατότητας ενός δομικού στοιχείου χωρίς τον ακριβό εξοπλισμό μετρητή ροής θερμότητας;

Μια απλή μέθοδος δεν θα ήταν να μετρήσουμε θερμοκρασίες σε συγκεκριμένα σημεία και να υπολογίσουμε το συντελεστή θεωρώντας οτι υπάρχει θερμοκρασιακή ισορροπία;

Πως θα προτείνατε να γίνει κάτι τέτοιο;


Memory is like an orgasm. It's a lot better if you don't have to fake it.
Seymore Cray (on virtual memory)

[dipoli]

Ας υποθέσουμε οτι έχουμε μια πλάκα οροφής.
Μετά απο την εξισορρόπηση των θερμοκρασιών εντός του δομικού στοιχείου θα έχει δημιουργηθεί ένα gradient θερμοκρασίας όπως στο παρακάτω σχήμα.






Memory is like an orgasm. It's a lot better if you don't have to fake it.
Seymore Cray (on virtual memory)

[dipoli]

Αν θεωρήσουμε οτι συμβαίνει μεταφορά ενέργειας με σταθερό ρυθμό Q, τότε η ίδια ενέργεια θα μεταφέρεται από τον εσωτερικό αέρα προς το δομικό στοιχείο, και μέσω του δομικού στοιχείου με αγωγή.
Εχουμε λοιπόν:
Q = Ra*(Troom - Twi)
Q = Rw*(Twi - Two)

Q = Απώλειες
Ra = αντίσταση αέρα
Rw = αντίσταση ολου του δομικού στοιχείου
Troom = Θερμοκρασία εσωτερικού αέρα
Τwi = Θερμοκρασία Πλάκας εσωτερικά
Two = Θερμοκρασία Πλάκας εξωτερικά

Επομένως
Ra*(Troom - Twi) = Rw*(Twi - Two) => Rw = Ra*(Troom - Twi)/(Twi - Two)

Γνωρίζοντας το Rw τότε Uw = 1/Rw


Memory is like an orgasm. It's a lot better if you don't have to fake it.
Seymore Cray (on virtual memory)

[dipoli]

Στη συγκεκριμένη περίπτωση της πλάκας

Ra = 0.13 (m2K)/W, επομένως η σχέση για μας είναι:

Rw = 0.13*(Troom - Twi)/(Twi - Two) σε (m2K)/W

Πως το βλέπετε;


Memory is like an orgasm. It's a lot better if you don't have to fake it.
Seymore Cray (on virtual memory)

[Basilhat]

Q= (Troom-Twi) / Ra = (Twi-Two) / Rw =>

Rw = Ra * (Twi-Two) / (Troom-Twi)
Aπό ASHRAE chapter 26.1
έχουμε Ra = 0.11 (m^2*K)/W με ε = 0,90 και για μεταφορά θερμότητας από μέσα προς τα έξω , η συνέχεια γνωστή

Uw = 1/ Rw

[dipoli]

Ωραια!
Πιστεύεις οτι αν μετρούσαμε θερμοκρασίες κατα τη διάρκεια της μέρας θα πέρναμε U μεσα στα περιθώρια σφάλματος;


Memory is like an orgasm. It's a lot better if you don't have to fake it.
Seymore Cray (on virtual memory)

[petbath]

Γεια σε όλους.. ανησύχησα λίγο γιατί ηρεμήσατε πολύ και προς στιγμήν νόμιζα πως κατι έπαθε το forum και κόντεψα να κάνω τεστ topic :-)

Να ρωτήσω λοιπόν και εγώ με την σειρά μου κάτι ίσως χαζό που μου φαίνεται παρόμοιο, αν όχι ίδιο..

Έχουμε ένα εξωτερικό θερμόμετρο (weather station) και τον θερμοστάτη σε ένα συγκεκριμένο χώρο.
Αν θερμάνουμε τον χώρο στους x βαθμούς (πχ 20) και έξω έχει 0 και μόλις φτάσουμε στους 20 σταματήσουμε την θέρμανση και μετά μετράμε την πτώση της εσωτερικής θερμοκρασίας με μια λογική δειγματοληψία Τ1 (πχ καθε 20 λεπτά) μέχρι να φτάσει αυτή στους ψ (πχ 10) βαθμούς και επαναλάβουμε την μέτρηση μια άλλη μέρα που έξω έχει 10 βαθμούς και το καλοκαίρι αντίστροφα που έξω έχει 40 κλπ, δεν μπορούμε να βρούμε πειραματικά με κάποιο σφάλμα φυσικά τις σταθερές του χώρου?

Να το πώ αλλιώς με δικά μου λόγια, από τις μετρήσεις θα προκύψουν κάποιες συγκεκριμένες ροές θερμότητας, από τις οποίες θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε τις συνολικές θερμικές αντιστάσεις του χώρου...
Διαλέγοντας δεν τις εξωτερικές θερμοκρασίες στα άκρα 0 , 40 θα μπορούσαμε να έχουμε και τις ακραίες τιμές των απωλειών.

Όμως εγώ που θέλω να ζεστάνω τον χώρο μετράω την ροή με την οποία χάνεται η θερμότητα σε 5-10 διαφορετικά ΔΤ ώστε να φτιάξω μία όμορφη και ρεαλιστική καμπύλη δεν προχωρώ σε περαιτέρω πράξεις για να μην έχω συσσώρευση σφάλματων από έξτρα υπολογισμούς και χρησιμοποιώ αυτά σαν δεδομένα για να θερμάνω-ψύξω τον χώρο.

Ακούγεται λίγο μπακαλίστικο, αλλά νομίζω πως είναι τόσο μπακαλίστικο όσο τα όργανα που μετράνε την θερμοκρασία.
Όμως σκέφτομαι πως μάλλον έχει ένα μεγάλο καλό, τα ίδια όργανα (θερμόμετρα δλδ θερμοστάτης κ weather station) που μας βγάζουν αυτό το αποτέλεσμα όσο και λάθος και ανακριβές και να είναι, είναι αυτά που μετρούν στο τέλος το χώρο σε πραγματικό χρόνο και μέσω των οποίων κάνουμε τον έλεγχο θερμοκρασίας. Την ίδια υστέρηση που έχει ο θερμοστάτης τώρα που βγάζω τις σταθερές του χώρου μου και μετράω απώλειες θα έχει και όταν μετράω τη θερμοκρασία και ζεσταίνω τον χώρο...
Οπότε αυτή η μπακαλίστικη τιμή που θα πάρουμε ίσως να είναι ευκολότερα αξιοποιήσιμη στο τελος, από μία θεωρητική τιμή ενός μηχανολόγου σε κάποια μελέτη που θα έχει βασιστεί σε θεωρητικά στοιχεία τα οποία στην πράξη για 1000 λόγους μπορεί τελικά να μην είναι αληθή..

Αν σαν μηχανολόγοι έχετε έναν άγνωστο τοίχο μπροστά σας κάπως έτσι δεν βγάζεται την θερμική αντίσταση? Πρέπει σώνει και καλά να ξέρετε τι έχει μέσα?
Και στην τελική τι με νοιάζει τι έχει μέσα ο τοίχος, πόσο εύκολα περνάει η θερμότητα με νοιάζει.
Σαν φοιτητής θυμάμαι πως συνεχώς μελετούσαμε άγνωστα συστήματα βάζοντας σαν είσοδο ένα γνώστό σήμα και πέρνωντας την απόκριση του συστήματος βρίσκαμε τι σύστημα είναι, οπότε αυτό θέλω να μετρήσω εγώ με τον παραπάνω τρόπο, το οποίο είναι μάλλον αυτό που ρωτάς κ εσύ dipoli, αν έχω καταλάβει σωστά δηλαδή και δεν χαζομονολογώ είναι μάλλον εύκολο.

Μην με βρίζετε πολύ... :-)

[Pirate]

quote: Αν θεωρήσουμε οτι συμβαίνει μεταφορά ενέργειας με σταθερό ρυθμό Q, τότε η ίδια ενέργεια θα μεταφέρεται από τον εσωτερικό αέρα προς το δομικό στοιχείο, και μέσω του δομικού στοιχείου με αγωγή.

Εδώ Είναι Δημήτρη όλη η ουσία. Πολύ θα θέλαμε να συμβαίνει αυτό αλλά στη πράξη ΔΕΝ.... Στη κατάσταση θερμικής ισορροπίας όλα είναι ιδανικά και θεωρούμε ότι ό,τι μπαίνει στον τοίχο από τη μεριά του θερμαινόμενου χώρου, βγαίνει από την άλλη πλευρά προς την κρύα ατμόσφαιρα. Στη πράξη όμως πότε έχουμε κατάσταση θερμικής ισορροπίας; Ο κρίσιμος και μη υπολογίσιμος παράγοντας είναι ότι υπάρχουν στη διαδρομή μέσα στον τοίχο χαράτσια, μνημόνια και ότι άλλο μπορείς να φαντασθείς. Ένα μεγάλο ποσό της θερμικής ενέργειας το κρατάει ο ίδιος ο τοίχος! Είναι σαν τον λέβητα. Αν δεν θερμανθεί πρώτα ο ίδιος δεν υπάρχει περίπτωση να αφήσει να περάσει θερμότητα προς τα θερμαντικά σώματα. Εδώ συμβαίνει μία από τα ίδια. Αν δεν θερμανθεί πρώτα ο τοίχος δεν θα αφήσει να περάσει θερμότητα προς το περιβάλλον. Οπότε στις περιπτώσεις αυτές οι μαθηματικές εξισώσεις πάνε περίπατο μαζί με τα όνειρα του petbath που πιστεύει ότι πειραματιζόμενος με πραγματικούς τοίχους και μέσα στις ατμοσφαιρικές συνθήκες που ούτε για 5 λεπτά της ώρας δεν μένουν σταθερές, θα βγάλει συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας.
Είχαμε κάνει ένα καταπληκτικό ποστ με τους πέτρινους τοίχους (σαν όνειρο τα θυμάμαι...). Είχαμε αποδείξει ότι στη περίπτωση αυτή που θερμαίνουμε ένα τέτοιο σπίτι δεν επιτυγχάνουμε ποτέ αυτό που αποκαλούμε «θερμική ισορροπία».
Εκεί οποιαδήποτε θερμική εξίσωση του στυλ Q/A = ΔΤ/R πάει περίπατο. Αυτός είναι κι ο λόγος που σε μικρούς χώρους π.χ. λουτρά που υπάρχουν μεγάλου πλάτους τοιχεία ακόμα και μονωμένα οι γνωστές εξισώσεις Q = UA X DT μπορεί να σε πετάξουν πολύ έξω από τη πραγματικότητα μιας και η θεόρατη μάζα του κρύου τοιχείου για να θερμανθεί θα απορροφά όλη τη πενιχρή θερμότητα που θα δίνει το θερμαντικό σώμα και θα ζητάει συνεχώς κι άλλο και πάντα θα παραμένει αχόρταγο και ακόρεστο. (είναι κάτι σαν τους ελληνικούς μισθούς & συντάξεις.. οι οποίες παίζουν τον ρόλο του θερμαντικού σώματος ενώ το τοιχείο παίζει τον ρόλο του αδηφάγου Ελληνικού κράτους)

Υ.Σ.
Πάνο Fys για 75 ημέρες επί 16ωρο είμαι παρέα με την αγαπημένη μου Pascal, τα Record της και τις κλάσεις της. Χάθηκα από παντού. Από την οικογένεια, από τον Γρηγόρη, από τον Βασίλη που μου επιλύει τις λογαριθμικές μου εξισώσεις με μαθηματική ακρίβεια όταν εγώ τις έλυνα με (trial and error) [Βασίλη βγάλτο στο φανερό αυτό που μου αφιέρωσες να το βλέπουν οι νέοι με όρεξη για γνώσεις και για μάθηση], κι από τον Σωτήρη που που μου κρατάει μανιά. Αναβάθμισα όλο το πρόγραμμα που μου έβγαζε εκτός των θερμικών φορτίων και τα ψυκτικά φορτία μιας και απ' ότι διαφαίνεται έντονα, τα επόμενα χρόνια η ψυκτική ενέργεια θα μας κοστίζει πανάκριβα και όχι τα πετρέλαια, τα τζάκια κι οι ξυλόσομπες που έχει πέσει όλος ο κόσμος με τα μούτρα! Πάνο τα πάντα αλλάζουν με ρυθμούς χιονοστιβάδας! Ακόμα κι οι ατμοσφαιρικές συνθήκες! «Πού πάμε κύριοι, πού πάμε» που έλεγε κι ο Αυλωνίτης! Θα προλάβουν να μας λοιώσουν ή θα τους προλάβει άλλος.......

Σου στέλνω φίλε μου που γράφεις ιστορία για το απώτερο μέλλον εδώ κι εδώ (στο έχω ξαναπει) ένα μικρό-μικρό κομμάτι (170.000 bytes κώδικα σε 75 ημέρες...) από τον κώδικα που τα σχόλια (όχι ο κώδικας) ίσως φανούν ενδιαφέρουντα...




Στίγμα Μαστροκαπετάνιου

[petbath]

Γεια σου Καπετάνιε!

Η ταχύτητα μεταβολής του φαινομένου αντιμετωπίζεται με την σωστή επιλογή της συχνότητας δειγμτοληψίας Τ1 αν δεν μας αρέσουν τα 10 λεπτά γιατί οι συνθήκες αλλάζουν τόσο γρήγορα επιλέγουμε 10msec δεν είναι εκεί το θέμα.

Για να καταλάβω αν το όνειρο μου είναι απατηλό θα ήθελα μερικές διευκρινίσεις...
α) Αν μας δώσουν ένα άγνωστο κομμάτι τοίχου 50cm x 50cm μπορούμε να βρούμε πειραμτικά την θερμική του αντίσταση?
β) Αν μας δώσουν ένα χώρο πχ ένα δωμάτιο και δεν ξέρουμε τίποτα για τα δομικά του στοιχεία δλδ μπορεί να έχει μίσο τοίχο τούβλο μισό μπετό από πανω κεραμίδια από κάτω γη δίπλα άλλο δωμάτιο 3 ανοίγματα κλπ κλπ, πως βρίσκεις τις συνολικές απώλειες αυτού του χώρου? πειραματικά ή θεωρητικά?
γ) ο "ακριβός εξοπλισμός μετρητή ροής θερμότητας" που μου είναι άγνωστος τι έιναι και πως λειτουργεί?

edit:
Μαλλον βιάστηκα να ρωτήσω, ψάχνοντας λίγο, βρήκα απαντήσεις (αν υπάρχει κάποιος που έχει τις ίδιες απορίες ας διαβάσει αυτό http://www.ornl.gov/sci/buildings/20...papers/071.pdf εμένα με βοήθησε αρκετά)
και άρχισα να καταλαβαίνω την δυσκολία του πράγματος.

Αν έχει την καλοσύνη ας μου περιγράψει κάποιος πως μετράει ένα πραγματικό χώρο με τον μετρητή ροής θερμότητας γιατί αυτός στο παράδειγμα είναι εργαστηριακός ...

Πάντως ακόμα αυτό το όνειρο δεν το διαγράφω και θα προσπαθήσω να εξηγήσω το λόγο...
Έχεις ένα χώρο με άγνωστη μέση θερμική αντίσταση Rx. Με τον μπακαλίστικο τρόπο μου μπορείς να μετρήσεις μόνο Θερμοκρασία μέσα-έξω και μετά να υπολογίσεις την ροή της θερμότητας από την προηγούμενη μέτρηση στην επόμενη.
Αν κατάλαβα σωστά, το λάθος είναι πως αυτή η ροή μπορεί να μην είναι η σωστή γιατί ένα μέρος της ή όλη μπορεί να "αποθηκεύεται" στο ίδιο τον τοίχο που ζεσταίνει πρίν φτάσει να χαθεί και να ζεστάνει το περιβάλλον. Αυτό πότε θα συμβει? μάλλον στην αρχή του κύκλου θέρμανσης άντε τις πρώτες μέρες άν έχουμε 50cm πέτρινους τοίχους...
Αυτό το λάθος όμως δεν θα προκύψει σαν απόκλιση στα πειραματικά δεδομένα? δηλαδή για μία σειρά μετρήσεων μπορεί να βγαίνει ένα Rx=α μία άλλη μέρα Rx=a+3 μία άλλη χρονική περίοδο α-2. Η μέση τιμή όλων αυτών των μετρήσεων (που έτσι όπως το έχω στο μυαλό μου θα γίνεται συνεχώς κάθε στιγμή, αφου θα καταγράφονται συνέχεια κάπου) στατιστικά δεν θα είναι κοντα στην πραγματική?
Δεν θέλω να ξέρω πόσο μένει στον τοίχο και πόσο φεύγει έξω, θέλω να ξέρω πόσο χάνεται από το δωμάτιο για να το αναπληρώσω...

[stom]

Σε συνθηκες εργαστηριου, με ελεγχομενες παραμετρους προφανως και ολα γινονται.

Στη πραξη ομως, απεχουμε παρα πολυ για να ειναι κατι τετοιο εφικτο.

Η θερμοχωρητικοτητα ειναι συχνα πολυ σημαντικη για να τη θεωρησουμε αμελητεα και απο κει πανε και οι αλλοι....

Οσο για τον ακριβο εξοπλισμο, προφανως αναφερομαστε σε καμερα IR η αλλιως καμερα υπερυθρων ή θερμοκαμερα, που και παλι δεν ειναι πανακεια, ομως βοηθαει πολυ.
Η θερμοκαμερα διχνει με σχετικα καλη ακριβεια ποσο θερμο ειναι ενα σωμα απο αποσταση, χρωματιζοντας το καταλληλα.
Τυπικα οσο πιο κοκκινο τοσο πιο ζεστο.
Ειδικα σε συγκριτικη χρηση εντοπιζει αμεσα αμονωτες επιφανειες, προβληματικα κουφωματα κλπ

Ειναι ενα πολυ ωραιο gadget.
Εχω και τα γενεθλια μου σε μερικες μερες...
[8D][8D]

Burn baby, burn