- 38. Воздушное отопление совмещенное с приточной вентиляцией.
- Расчет воздушного отопления совмещенного с приточной вентиляцией
- Проектирование вентиляционных систем
- Airflow and Heat Transfer in the Slot-Vented Room with Radiant Floor Heating Unit
38. Воздушное отопление совмещенное с приточной вентиляцией.
В промышленности почти не используется рециркуляционная или комбинированная схема, поскольку в цехах выделяются вредности, и их запрещается повторно подавать в помещения, где работают люди. Поэтому цеха выполняются по прямоточной схеме, т.е. обычная приточная вентиляция оснащается мощным калорифером, который подогревает уличный, холодный воздух до необходимых значений. Именно поэтому в промышленности огромные потребления тепла.
в лк от 12.11.10
Тепловой режим здания — это совокупность всех факторов и процессов, определяющих обстановку в его помещениях.
Помещения здания изолированы от внешней среды ограждающими конструкциями, что позволяет создать в них определённый микроклимат. Наружные оrраждения защищают помещения от непосредственных атмосферных воздействий, а специальные системы кондиционирования поддерживают определенные заданные параметры внутренней среды. Совокупность всех инженерных средств и устройств, обеспечивающих заданные условия микроклимата в помещениях здания (оrраждающие конструкции, солнцезащитные уст- ройства, друrие конструктивно-планировочные средства, а также системы отопления и охлаждения, вентиляции, кондиционирования воздуха), называют системой кондиционирования микроклимата.
Под действием разности наружной и внутренней температур, солнечной радиации и ветра помещение теряет тепло через оrраждения зимой и нагревается летом, гравитационные силы, действие ветра и вентиляция создают перепады давлений, приводящие к перетеканию воздуха между сообщающимися помещениями и к eгo фильтрации через поры материала и неплотности оrраждений. Атмосферные осадки, влаговыделения в помещениях, разность влажности внутpeннeгo и наружнoгo воздуха приводят к влагообмену через ограждения, под влиянием котopoгo возможно увлажнение материалов и ухудшение защитных свойств и долговечности наружных стен и покрытий.
Процессы, формирующие тепловую обстановку помещения, необходимо рассматривать в неразрывной связи между собой, ибо их взаимное влияние может оказаться весьма существенным. Например, фильтрация воздуха и увлажнение конструкций могут в несколько раз увеличить теплопотери помещения зимой. В то же время создание благоприятной воздушной среды в помещении требует организации eгo воздухообмена и влагообмена с наружной средой.
Для поддержания комфортных климатических условий в производственных помещениях необходимо затрачивать определенное количество энергии, прежде всего — тепловой.
Табл. 3. Расчет составляющих теплового баланса в здании 750 ОАО «ЧМЗ»
Составляющие теплового баланса | N, кВт | Удельный вес,% |
Поступление тепловой энергии на нагрев воздуха | ||
Калориферы приточных систем | 5 123 | 83,5 |
Освещение | 108 | 1,8 |
Выделение тепла при работе электродвигателей | 134 | 2,2 |
Выделение тепла технологическим оборудованием | 770 | 12,5 |
Всего расходуется на нагрев воздуха | 6 135 | 100 |
Расход тепловой энергии на нагрев воздуха | ||
Теплопотери здания | 1 971 | 32,1 |
Расход тепла с удаляемым воздухом | 3 950 | 64,4 |
Расход тепла на испарение воды | 214 | 3,5 |
Всего по расходу тепла | 6 135 | 100 |
Расчет вентиляции и отопления обычно производится исходя из климатических характеристик района предприятия, без учета потерь тепла, связанных с термическими характеристиками строительных конструкций и геометрии здания.
Большинство существующих промышленных объектов сооружены из конструкций, имеющих низкие термические сопротивления, а требования по теплозащите зданий не пересматриваются, что должно делаться с учетом изменения стоимости энергоносителей. Как следствие этого, теплопотери через ограждающие конструкции достигают 20% и более годового потребления энергии зданием [1].
Как отмечалось выше, при расчете вентиляции производственного помещения удельный расход энергии на единицу объема воздуха (уравнение 3) определяется только климатическими условиями и не учитывает теплопотерь зданием.
Для компенсации теплопотерь через строительные и ограждающие конструкции целесообразно в расчет тепла для подогрева приточного воздуха вводить поправочный коэффициент
, (4)
где tn и tв — соответственно, температуры приточного и удаляемого воздуха.
Таким образом, реальные величины расходов тепла для подогрева приточного воздуха должны приниматься с учетом коэффициента kп, характеризующего теплопотери здания. При этом удельные расходы тепла составят
q = (1+ kп)cpс(tп — tх).(5)
Величина «kп» при наличии теплоизбытков может быть отрицательной, что позволяет корректировать расходы тепла для подогрева приточного воздуха.
Теплопотери зданий усугубляются наличием масштабных поверхностей остекления боковых стен и «фонарей» в верхней части здания. Негерметичность остекления и теплопередача через стекла сопровождаются значительными дополнительными теплопотерями.
Через обычное остекление промышленных зданий теряется за отопительный сезон до 20% тепловой энергии. Еще более значительными могут быть потери через строительные конструкции, величина которых может достигать 30% и более. В конечном итоге до 50% тепла выносится из здания с удаляемым воздухом.
Расчет воздушного отопления совмещенного с приточной вентиляцией
Home » Misc » Расчет воздушного отопления совмещенного с приточной вентиляцией
Расчет воздушной системы отопления
« Воздуховоды для воздушного отопления
Производительность кухонной вытяжки »
Июн 30
Рубрики:
Подбор
Автор: Проектировщик инженерных сетей
Как и для расчета любой другой системы отопления, для расчета воздушного отопления необходимо ориентироваться и быть знакомым с ГОСТами и СНИПами. Но если же вы решили сэкономить и рассчитать систему сами, тогда вам поможет наша статья.
Содержание статьи:
- 1 этап
- 2 этап
- 3 этап
- 4 этап
- 5 этап
- Заключение
Читайте также о расчете и подборе фанкойлов
И так, приступаем к самому расчету:
Первый этап
1.Первым делом нужно рассчитать общие теплопотери помещений. Для этого лучше всего использовать программное обеспечение или же использовать Excel.
Второй этап
2.Зная теплопотери, рассчитаем расход воздуха в системе используя формулу
G = Qп / (с * (tг-tв))
G- массовый расход воздуха, кг/с
Qп- теплопотери помещения, Дж/с
C- теплоемкость воздуха, принимается 1,005 кДж/кгК
tг- температура нагретого воздуха (приток), К
tв – температура воздуха в помещении, К
Напоминаем что К= 273+°С, то есть чтоб перевести ваши градусы Цельсия в градусы Кельвина нужно к ним добавить 273. А чтоб перевести кг/с в кг/ч нужно кг/с умножить на 3600.
Перед расчетом расхода воздуха необходимо узнать нормы воздухообмена для для данного типа здания. Максимальная температура приточного воздуха 60°С, но если воздух подается на высоте меньше 3 м от пола эта температура снижается до 45°С.
Еще одно, при проектировании системы воздушного отопления возможно использование некоторых средств энергосбережения, таких как рекуперация или рециркуляция. При расчете количества воздуха системы с такими условиями нужно уметь пользоваться id диаграммой влажного воздуха.
Третий этап
3. Подбираем воздухонагреватель, по мощности, необходимой для обеспечения нагрева воздуха до необходимой температуры. Не забываем, что если система воздушного отопления связана с вентиляцией то Qот ≥ Qвент+Qп.
Четвертый этап
4.Рассчитывается количество вентрешеток и скорость воздуха в воздуховоде:
1)Задаемся количеством решеток и выбираем из каталога их размеры
2) Зная их количество и расход воздуха, рассчитываем количество воздуха для 1 решетки
3) Рассчитываем скорость выхода воздуха из воздухораспределителя за формулой V= q /S, где q- количество воздуха на одну решетку, а S- площадь воздухораспределителя. Обязательно необходимо ознакомится с нормативной скоростью вытока, и только после того как рассчитанная скорость будет меньше нормативной можно считать , что количество решеток подобрано правильно.
Пятый этап
5. Делаем аэродинамический расчет системы. Для облегчения расчета специалисты советуют приблизительно определить сечение магистрального воздуховода за суммарным расходом воздуха:
- расход 850 м3/час – размер 200 х 400 мм
- Расход 1 000 м3/час – размер 200 х 450 мм
- Расход 1 100 м3/час – размер 200 х 500 мм
- Расход 1 200 м3/час – размер 250 х 450 мм
- Расход 1 350 м 3/час – размер 250 х 500 мм
- Расход 1 500 м3/час – размер 250 х 550 мм
- Расход 1 650 м3/час – размер 300 х 500 мм
- Расход 1 800 м3/час – размер 300 х 550 мм
Как правильно выбрать воздуховоды для воздушного отопления?
Заключение
После проведения всех расчетов можно приступать к покупке и монтированию системы. И не забывайте, если вы не хотите переплачивать за эксплуатацию и ремонт систем отопления, обязательно нужно ознакомится с нормами и правильно рассчитать систему. Желаем удачи!
Читайте также:
Теги: отопление
Понравилась статья? Поделись об этом с друзьями!
Технологический расчет для выбора системы вентиляции и воздушного отопления
Здесь вы узнаете:
- Расчет системы воздушного отопления — простая методика
- Основная методика расчета системы воздушного отопления
- Пример расчета теплопотерь дома
- Расчет воздуха в системе
- Подбор воздухонагревателя
- Расчет количества вентиляционных решеток
- Аэродинамический расчёт системы
- Дополнительное оборудование, повышающее эффективность воздушных отопительных систем
- Применение тепловых воздушных завес
Подобные системы отопления разделяются по следующим признакам: По виду энергоносителей: системы с паровым, водяным, газовым или электрическим калориферам. По характеру поступления нагретого теплоносителя: механическим (при помощи вентиляторов или нагнетателей) и естественным побуждением. По виду схем вентилирования в отапливаемых помещениях: прямоточные, либо с частичной или полной рециркуляцией.
По определению места нагрева теплоносителя: местные (воздушная масса нагревается местными отопительными агрегатами) и центральные (подогрев осуществляется в общем централизованном агрегате и в последующем транспортируется к отапливаемым зданиям и помещениям).
Расчет системы воздушного отопления — простая методика
Проектирование воздушного отопления не простая задача. Для ее решения необходимо выяснить ряд факторов, самостоятельное определение которых может быть затруднено. Специалисты компании РСВ могут бесплатно сделать для вас предварительный проект по воздушному отоплению помещения на основе оборудования ГРЕЕРС.
Система воздушного отопления, как и любая другая, не может быть создана наобум. Для обеспечения медицинской нормы температуры и свежего воздуха в помещении потребуется комплект оборудования, выбор которого основывается на точном расчете. Существует несколько методик расчета воздушного отопления, разной степени сложности и точности. Обычная проблема расчетов такого типа состоит в отсутствии учета влияния тонких эффектов, предусмотреть которые не всегда имеется возможность
Поэтому производить самостоятельный расчет, не будучи специалистом в сфере отопления и вентиляции, чревато появлением ошибок или просчетов. Тем не менее, можно выбрать наиболее доступный способ, основанный на выборе мощности системы обогрева.
Смысл этой методики состоит в том, что мощность приборов отопления, вне зависимости от их типа, должна компенсировать теплопотери здания. Таким образом, найдя теплопотери, получаем величину мощности нагрева, по которой можно выбрать конкретное устройство.
Формула определения теплопотерь:
Q=S*T/R
Где:
- Q — величина теплопотерь (вт)
- S — площадь всех конструкций здания (помещения)
- T — разница внутренней и внешней температур
- R — тепловое сопротивление ограждающих конструкций
Пример:
Здание площадью 800 м2 (20×40 м), высотой 5 м, имеется 10 окон размером 1,5×2 м. Находим площадь конструкций: 800 + 800 = 1600 м2 (площадь пола и потолка) 1,5 × 2 × 10 = 30 м2 (площадь окон) (20 + 40) × 2 × 5 = 600 м2 (площадь стен). Вычитаем отсюда площадь окон, получаем «чистую» площадь стен 570 м2
В таблицах СНиП находим тепловое сопротивление бетонных стен, перекрытия и пола и окон. Можно определить его самостоятельно по формуле:
Где:
- R — тепловое сопротивление
- D — толщина материала
- K — коэффициент теплопроводности
Для простоты примем толщину стен и пола с потолком одинаковой, равной 20 см. Тогда тепловое сопротивление будет равно 0,2 м / 1,3= 0,15 (м2*К)/Вт Тепловое сопротивление окон выберем из таблиц: R = 0,4 (м2*К)/Вт Разницу температур примем за 20°С (20°С внутри и 0°С снаружи).
Тогда для стен получаем
- 2150 м2 × 20°С / 0,15 = 286666=286 кВт
- Для окон: 30 м2 × 20°С/ 0,4 = 1500=1,5 кВт.
- Суммарные теплопотери: 286 + 1,5 = 297,5 кВт.
Такова величина теплопотерь, которые необходимо компенсировать при помощи воздушного отопления мощностью около 300 кВт
Примечательно, что при использовании утепления пола и стен теплопотери снижаются как минимум на порядок.
Основная методика расчета системы воздушного отопления
Основной принцип работы любой СВО заключается в передаче тепловой энергии через воздух путем охлаждения теплоносителя. Основные ее элементы – теплогенератор и теплопровод.
Воздух в помещение подается уже нагретым до температуры tr, чтобы поддерживать желаемую температуру tv. Поэтому количество аккумулируемой энергии должно равняться общим теплопотерям здания, то есть Q. Имеет место равенство:
Q = Eot ×c × (tv – tn)
В формуле E – расход нагретого воздуха кг/с для отапливания помещения. Из равенства можем выразить Eot:
Eot = Q/ (c × (tv – tn))
Напомним, что теплоемкость воздуха с=1005 Дж/(кг×К).
По формуле определяют исключительно количество подаваемого воздуха, используемого только для отопления только в рециркуляционных системах (далее – РСВО).
Системы воздушного отопления
Системы воздушного отопления могут быть рентабельными, если их можно сделать простыми или если их можно объединить с системой вентиляции. Но — учтите, что из-за низкой удельной теплоемкости воздуха использование воздуха в целях обогрева очень ограничено. Большие тепловые нагрузки требуют больших объемов воздуха, что приводит к огромным воздуховодам и вентиляторам. Транспортировка огромных объемов воздуха требует много энергии.
Требуемый объем воздуха в системе воздушного отопления
Требуемая скорость потока воздушного потока в системе нагрева воздуха может быть рассчитана как
L = Q / (C P ρ (T H — T R ) (1)
, где
))) (1), где
)) (1). Где )))).
L = расход воздуха (м 3 /с)
Q = теплопотери на систему воздушного отопления (кВт) или С)
ρ = плотность воздуха — 1,2 (кг/м 3 )
T H = температура нагреваемого воздуха ( O C)
T R = Robl Trath C)
Как правило, температура приточного воздушного отопления должна быть в диапазоне 40-50 o C . Расход воздуха должен быть в диапазоне 1-3 умножить на объем помещения.
Уравнение (1) выражено в имперских единицах:
L = Q / (1,08 (T H — T R )) (2)
Где
Q = Очень L = объем воздуха (CFM)
T H = температура нагрева воздуха ( O F)
T R = комнатная температура ( O F)
9 = онлайн -атмосфера 40069
69
69
69
69
69
69
69
69
69
69
69
69
69
69
69
69
69. Калькулятор отопления
Q = Потеря тепла от здания (кВт)
ρ = плотность воздуха — 1,2 (кг/м 3 )
T 6
T 6 = Heating Hired
T H = HEATIN ( o C)
t r = комнатная температура ( o C)
- Сделать ярлык на этом домашнем экране калькулятора?
Воздушное отопление — график повышения температуры
Приведенные ниже диаграммы рассчитаны на основе приведенных выше уравнений и могут использоваться для оценки количества тепла, необходимого для повышения температуры в воздушных потоках.
единиц SI —
кВт, M 3 /S и O CИмпериал —
BTU /H, CFM и O FTU /H, CFM и O FTU /H, CFM и . BTU /H, CFM и . BTU /H, CFM и . . м 3 /с = 3600 м3/ч = 35,32 фута 3 /с = 2118,9 фута 3 /мин (куб. футов/мин)1 кВт (кДж/с) = 859,9 ккал/ч = 3413 БТЕ/ч — Отопление одного помещения воздухом 3.42 / 1.08 DT (3 W 3.42 / 1.08 DT (3 W 3.42 / 1.08 DT (3 W 3.42 / 1.08 DT (3 W 3.42 / 1.08 DT (3 W 3. )Здание с большим помещением с теплопотерей 20 кВт обогревается воздухом с максимальной температурой 50 o C . Комнатная температура 20 o C . Требуемый расход воздуха можно рассчитать как
л = (20 кВт) / ((1,005 кДж/кг O C) (1,2 кг /м 3 ) ((50 O C) — (20 O C)))
= 0,55 M 3 /S
70027.
Поток из электрической печи — Императорские единицыТребуемый поток воздуха из электрической печи может быть выражен в имперских единицах как
L CFM = P W 3. 42 / 1.08 DT (3 W
, где
L CFM = Требуемый поток воздуха (CFM)
P W P W P W P W
2 = PITE = = PITE. ( o F)
Проектирование вентиляционных систем
Приведенная ниже процедура может использоваться для проектирования вентиляционных систем:
- Расчет тепловой или холодильной нагрузки, включая явное и скрытое тепло
- Расчет необходимых воздушных смен в зависимости от количества людей и их активности или любого другого специального процесса в помещении
- Расчет температуры приточного воздуха
- Расчет массы циркулирующего воздуха
- Расчет потерь температуры в воздуховодах
- Расчет производительности компонентов — нагреватели, охладители, стиральные машины, увлажнители
- Расчет размера котла или нагревателя
- Проектирование и расчет системы воздуховодов
1.
Расчет тепловой и холодильной нагрузкиРасчет тепловых и холодовых нагрузок по
- Расчет внутренних тепловых или холодовых нагрузок
- Расчет окружающих тепловых или холодовых нагрузок
2. Расчет воздушных смен в соответствии с обитателями или любыми процессами
Расчет загрязнения, создаваемого людьми и их деятельностью и процессы.
3. Расчет температуры приточного воздуха
Расчет температуры приточного воздуха. Общие рекомендации:
- Для отопления, 38 — 50 o C (100 — 120 o F) может быть подходящим
- Для охлаждения, когда впускные отверстия находятся рядом с зонами людей, 6 — 8 o C (10 — 15 o F) может быть подходящим
- Для охлаждения, где используются высокоскоростные диффузионные струи, 17 o C (30 o F) ниже комнатной температуры может быть подходящим
воздух используется для обогрева, необходимый расход воздуха может быть выражен как
Q H = H H / (ρ C P (T S — T R ) (T S — T R ) (T S — T R )) (T S — T R )) (T S — T R ))))
Q H = объем воздуха для нагрева (M 3 /S)
H H = тепловая нагрузка (W)
= тепло. 0014 = specific heat air (J/kg K)
t s = supply temperature ( o C)
t r = room temperature ( o C)
ρ = плотность воздуха (кг/м 3 )
Воздушное охлаждение.
Q C = H C / (ρ C P (T O — T R )) (2)
, где 9003 9007
, где 9003 9007
, где 9003 9007, где 9007
, где . = объем воздуха для охлаждения (M 3 /S)
H C = охлаждающая нагрузка (W)
T O = Deprtlect (7). где T O = T R Если воздух в комнате смешан
Пример — нагрузка на отопление
, если тепловая нагрузка ч H = 40075, H = 40075, H = 40075, H = 40075 H H = 40075 H H = 40075 H H = 40075 H H . t s = 30 o C and the room temperature t r = 22 o C , the air flow rate can be calculated as:
q h = (400 Вт) / ((1,2 кг/м 3 ) (1005 Дж/кг К) ((30 o C) — (22 o C)))
73 900 2 0,0 4 0 2 /с
= 149 м 3 /ч
Влажность
Увлажнение
Количество приточного воздуха можно рассчитать как
DEHUMIDIIDIID . менее влажный, чем воздух в помещении — тогда воздух в помещении можно осушать, подавая воздух снаружи. Количество приточного воздуха можно рассчитать какq mh = Q h / (ρ (x 1 — x 2 )) (3)
where
q mh = volume of air for humidifying (m 3 /s)
Q h = moisture to be supplied (kg/s)
ρ = density of air (kg/m 3 )
x 2 = влажность комнатного воздуха (кг/кг)
x 1 = влажность воздуха для снабжения (кг/кг)
q md = Q d / (ρ (x 2 — x 1 )) (4)
, где
Q MD = объем воздуха для обезвоживания (M 3 /с. = влажность, подлежащая осушению (кг/с)
Пример — Увлажнение
При добавлении влаги Q ч = 0,003 кг/с , влажность в помещении
х 114
= 0,001 кг/кг и влажность приточного воздуха x 2 = 0,008 кг/кг , количество воздуха в баллоне выражается следующим образом: / ((1,2 кг/м 3 ) ((0,008 кг/кг)- (0,001 кг/кг)))= 0,36 м 3 /с
Альтернативно определяется количеством воздуха требования пользователей или процессов.
5. Потери температуры в воздуховодах
Потеря тепла от протока можно рассчитать как
H = a K (T 1 + T 2 ) / 2 — T R ) (5)
там, где там
H = Потеря тепла (W)
A = Площадь стен протоков (M 2 )
T 1 = Начальная температура
( 1= Начальная температура 7. . В)
t 2 = final temperature in duct ( o C)
k = heat loss coefficient of duct walls (W/m 2 K) (5.68 W/m 2 K for sheet metal ducts, 2.3 W/m 2 K for insulated ducts)
t r = surrounding room temperature ( o C)
The heat loss in расход воздуха можно выразить как
H = 1000 Q C P (T 1 — T 2 ) (5B)
, где
Q = масса потока воздуха (KG/с)
Q = масса воздуха (KG/S)
Q = MASS MASSION (KG/S)
Q = MASS MASS OIR (KG/S)
Q = MASS MASS INMER (KG/S)
Q = Mass Mass of Oir (KG/S)
Q =. c p = удельная теплоемкость воздуха (кДж/кг K)
(5) и (5b) можно комбинировать с + т 2 ) / 2 — т р )) = 1000 Q C P (T 1 — T 2 ) (5C)
Обратите внимание, что для более крупных падений температуры следует использовать логарифмические средние температуры.
6. Выбор нагревателей, омывателей, увлажнителей и охладителей
Установки, используемые в качестве нагревателей, фильтров и т. д., должны выбираться на основе количества и производительности воздуха из каталогов производителей.
7. Котел
Рейтинг котла может быть выражен как
B = H (1 + x) (6)
, где
B = Котлевой рейтинг (кВт)
H
= общая нагрузка. в системе (кВт)
x = запас на нагрев системы, обычно используются значения от 0,1 до 0,2
Котел с правильной мощностью необходимо выбирать из каталогов производителей.
8. Размеры DUCTS
Скорость воздуха в протоке может быть выражена как:
V = Q / A (7)
, где
V = воздушный вельоб (M / M / / M. S)
Q = Объем воздуха (M 3 /S)
A = поперечное сечение протоков (M 2 ) как
DP T = DP F + DP S + DP C (8)
, где
DP . PA, N/M 2 )
DP F = Основная потеря давления в протоках из -за трения (PA, N/M 2 )
DP S
DP S DP S DP S DP 0076 = незначительные потери давления в фитингах, коленах и т. д. (Па, Н/м 2 )dp c = незначительные потери давления в компонентах, таких как фильтры, нагреватели и т. д. (Па, Н/м) N/M 2 )
Основная потеря давления в воздуховодах из -за трения может быть рассчитана как
DP F = R L (9)
, где
9
9000 2 9000 29000 2
9000 2
9000 2
9000 2
9000 2 9000 2 9000 2
9000 2 9000 2 9000 2 9000 2, где
. Где
.0075 R = сопротивление трению воздуховода на единицу длины (Па, Н/м 2 на м воздуховода)
l = длина воздуховода (м) Рассчитано как
R = λ / D H (ρ v 2 /2) (10)
, где
R
= давление = давление.
Learn more
- Идо унитаз
- Что делает компрессор в холодильнике
- Подосиновик трубчатый или пластинчатый гриб
- Осторожно электрическое напряжение
- Узел прохода дымохода через кровлю
- Сколько водоразборных стояков следует объединять в секционные узлы
- Подтекает кран в ванной
- Что включает в себя умный дом
- Фольгированная пленка для окон
- Redmond робот пылесос моющий
- Маска сварщика 5 букв
Проектирование вентиляционных систем
Приведенная ниже процедура может быть использована для проектирования вентиляционных систем:
- Расчет тепловой или холодильной нагрузки, включая явное и скрытое тепло процесса в помещениях
- Рассчитать температуру приточного воздуха
- Рассчитать циркулирующую массу воздуха
- Рассчитать потери температуры в воздуховодах
- Рассчитать мощность компонентов — нагревателей, охладителей, омывателей, увлажнителей
- Расчет размера котла или нагревателя
- Проектирование и расчет системы воздуховодов
1.
Расчет тепловой и холодильной нагрузкиРасчет тепловой и холодильной нагрузки по
- Расчет внутренней тепловой или холодильной нагрузки
- Расчет тепловой или охлаждающей нагрузки в помещении
2. Расчет воздушных смен в соответствии с обитателями или любыми процессами
Расчет загрязнения, создаваемого людьми и их деятельностью и процессами.
3. Рассчитать температуру приточного воздуха
Рассчитать температуру приточного воздуха. Общие указания:
- Для обогрева, 38 — 50 o C (100 — 120 o F) может быть подходящим
- Для охлаждения, где впускные отверстия находятся рядом с зонами людей, 6 — 4 o (10 — 15 o F) Температура ниже комнатной может быть подходящей
- Для охлаждения, где используются высокоскоростные диффузионные струи, 17 o C (30 o F) температура ниже комнатной может быть подходящей
4.
Расчет количества воздухаНагрев воздуха
Если воздух используется для обогрева, необходимый расход воздуха может быть выражен как h / (ρ c p (t s — t r )) (1)
where
Q H = объем воздуха для отопления (M 3 /S)
H H = тепловая нагрузка (W)
T S = температура подачи ( O C)
T R 9 T R 9 T. R 9 T. . )
ρ = Плотность воздуха (кг/м 3 )
Воздушный охлажда
= H C / (ρ C P (T O — T R )) (2), где
Q C 9999999999999999999999999999999 9999999999999 999999 9999999 99999 9999999999999 9007 9007
H C = охлаждающая нагрузка (W)
T O = температура Outlet ( O C), где = Outlet Dempret ( O C), где 00 = Outlet ( O C), где 900 9004. R Если воздух в комнате смешан
Пример — нагрева
Если тепловая нагрузка составляет H H = 400 W , температура подачи T S = 400 W , температура питания T S 7 = 400 W , температура питания T S 7 = 400 W , температура подачи T S 7 7 = 400 W . 30 о C and the room temperature t r = 22 o C , the air flow rate can be calculated as:
q h = (400 W) / ((1,2 кг/м 3 ) (1005 Дж/кг К) ((30 o Кл) — (22 o Кл)))
= 0,041 м 0 0 7 4 / 3 с
= 149 м 3 /ч
Влага
Увлажнение
Если наружный воздух более влажный, чем воздух в помещении, то воздух в помещении можно увлажнить за счет подачи воздуха снаружи. The amount of supply air can be calculated as
q mh = Q h / (ρ (x 1 — x 2 )) (3)
where
q mh = объем воздуха для увлажнения (м 3 /с)
Q h = moisture to be supplied (kg/s)
ρ = density of air (kg/m 3 )
x 2 = влажность воздуха в помещении (кг/кг)
x 1 = влажность приточного воздуха (кг/кг)
Осушение
Если наружный воздух менее влажный, чем воздух в помещении тогда воздух в помещении можно осушать, подавая воздух снаружи. Количество приточного воздуха можно рассчитать как
q md = Q d / (ρ (x 2 — x 1 )) (4)
where
q md = объем воздуха для осушивания осушителя (M 3 /S)
Q D = Влагия должна быть дегидирована (кг /с)
Пример — Увлажняет.
0074 Q h = 0,003 кг/с , влажность воздуха в помещении x 1 = 0,001 кг/кг и влажность приточного воздуха x 0 2 = 4 баллона воздуха выражается как:q mh = (0,003 кг/с) / ((1,2 кг/м 3 ) ((0,008 кг/кг)- (0,001 кг/кг)))
3 3 = 0,36 м 3 /с
В качестве альтернативы количество воздуха определяется потребностями людей или процессов.
5. Потери температуры в воздуховодах
Потери тепла в воздуховодах можно рассчитать как
H = A k ((t 1 + t 2 ) / 2 — t 7 0
9000 3 = окружающая комната ( O C) = окружающая комната.5 r 76 r
6 (5)
where
H = heat loss (W)
A = area of duct walls (m 2 )
t 1 = начальная температура в воздуховоде ( O C)
T 2 = Конечная температура в протоке ( O C)
K = Коэффициент потери тепла (W/M 2 444. 5,68 Вт/м 2 К для протоколов из листового металла, 2,3 Вт/м 2 К для изолированных протоков)
T R = ТЕМПЕРАТА ОРУЖНЯ ( O C) = окружающая комната ( O C)
Потери тепла в воздушном потоке можно выразить как
H = 1000 Q C P (T 1 — T 2 ) (5B)
, где
Q = Mass of Mass of Oir (KG/S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S) S). c p = удельная теплоемкость воздуха (кДж/кг K) + т 2 ) / 2 — т р )) = 1000 Q C P (T 1 — T 2 ) (5C)
Обратите внимание, что для более крупных падений температуры следует то, что логарифмические средние температуры следует.
6. Выбор нагревателей, омывателей, увлажнителей и охладителей
Устройства, используемые в качестве нагревателей, фильтров и т. д., должны выбираться на основе количества и производительности воздуха из каталогов производителей.
7. Котел
Рейтинг котла может быть выражен как
b = h (1 + x) (6)
, где
B = Номинации котла (KW)
ч = общая нагрузка. в системе (кВт)
x = запас по нагреву системы, обычно используются значения от 0,1 до 0,2
Котел с правильной мощностью должен быть выбран из заводских каталогов.
8. Размеры DUCTS
Скорость воздуха в протоке может быть выражена:
V = Q / A (7)
, где
V = Air Velocit S)
Q = Объем воздуха (M 3 /S)
A = поперечное сечение протоков (M 2 )
В целом. как
DP T = DP F + DP S + DP C (8)
, где
DP 9 PA, N/M 2 )
DP F = Основная потеря давления в воздуховодах из -за трения (PA, N/M 2 )
DP 4 S 4.9.0079 = незначительные потери давления в фитингах, коленах и т. д. (Па, Н/м 2 )
dp c = незначительные потери давления в таких компонентах, как фильтры, нагреватели и т. д. (Па, Н/м) N/m 2 )
Major pressure loss in ducts due to friction can be calculated as
dp f = R l (9)
where
R = сопротивление трению воздуховода на единицу длины (Па, Н/м 2 на м воздуховода)
l = длина воздуховода (м) Рассчитано как
R = λ / D H (ρ v 2 /2) (10)
, где
. м 2 )R
λ = friction coefficient
d h = hydraulic diameter (m)
Airflow and Heat Transfer in the Slot-Vented Room with Radiant Floor Heating Unit
На этой странице
РезюмеВведениеРезультаты и обсуждениеВыводыБлагодарностиСсылкиАвторское правоСтатьи по теме
Лучистое напольное отопление привлекает все большее внимание благодаря своим разнообразным преимуществам, особенно энергосбережению по сравнению с традиционной системой отопления жилых помещений. В данной статье представлено численное исследование воздушного потока и теплопереноса в помещении с щелевой вентиляцией с установкой лучистого теплого пола. Сочетание конвекции жидкости и теплового излучения реализовано через тепловые граничные условия. Были представлены и проанализированы пространственные распределения температуры и скорости воздуха в помещении, а также скорости теплопередачи вдоль лучистого пола и наружной стены, охватывающие области от полной естественной конвекции до потоков с преобладанием принудительной конвекции. Численные результаты показывают, что уровни средней температуры в помещении с боковой щелевой вентиляцией выше, чем без щелевой вентиляции, но ниже, чем в помещении с потолочной щелевой вентиляцией. В целом помещение со щелевой вентиляцией и теплым полом может обеспечить лучшее качество воздуха в помещении за счет одновременного увеличения температуры воздуха в помещении и скорости обмена свежего воздуха. Что касается переноса загрязняющих веществ по воздуху и конденсации влаги, производительность устройства лучистого обогрева пола будет дополнительно оптимизирована в наших будущих исследованиях.
1. Введение
Лучистое отопление пола – это новый метод обогрева помещений, которому в последние годы уделяется все больше внимания. В традиционных методах отопления, таких как конвекция воздуха радиаторами и подача горячего воздуха кондиционерами, горячий воздух всегда находится в верхней или средней верхней части помещения, а не в рабочей зоне, что приводит к очевидной разнице температур между верх и низ помещения. В таких условиях жильцы обычно чувствуют себя некомфортно. Однако при лучистом обогреве пола эффективная температура пола выше, чем температура в верхней части помещения, что может подавать больше тепла в нижнюю часть помещения для обогрева ног жильцов, а не их голов, что следует за правило физиологической адаптации человека. Следовательно, лучистое отопление пола улучшает условия теплового комфорта для жильцов по сравнению с обычными методами отопления. Кроме того, излучающая система имеет такие преимущества, как энергосбережение, длительный срок службы, широкий выбор источников тепла, низкая стоимость и экологичность. Теоретические и экспериментальные исследования [1, 2] показали, что система лучистого пола может снизить потребление энергии более чем на 30%. Система лучистого пола также используется для охлаждения помещений летом только путем замены источника тепла на источник холода. В последние годы системы лучистого отопления или охлаждения помещений все чаще используются в жилых и коммерческих зданиях. Например, среди недавно построенных европейских зданий многие из них были оснащены системами лучистого отопления/охлаждения.
Система лучистого отопления представляет собой такую сложную систему, которая включает в себя различные механизмы теплопередачи, в том числе теплопроводность в полу, радиационную теплопередачу между излучающей поверхностью и другими поверхностями, конвективную теплопередачу между излучающей поверхностью и соседним с ней воздухом и эффекты плавучести. Численный метод обеспечивает удобный способ решения такой задачи. Гали и Эльбарбари [3] и Шатейи [4] численно исследовали конвекцию в сочетании с радиационным теплообменом и эффектами плавучести. Ма и др. В работе [5] проведены численные исследования характеристик распределения температуры и скорости в помещении, и их результаты показали, что лучистый тепловой поток составляет 50–60 % от общего теплового потока. Sattari и Farhanieh [6] изучали влияние проектных параметров на производительность типичной системы лучистого обогрева пола, используя метод конечных элементов. Бозкир и Канбазоглу [7] провели экспериментальное и численное исследование системы лучистого отопления с попыткой найти характеристики. На практике для обеспечения качества воздуха в помещении обычно требуется адекватная подача свежего воздуха. В связи с этим система напольного лучистого отопления обычно сочетается с системой щелевой вентиляции. Однако немногие из исследовательских работ посвящены воздушным потокам и теплообмену в щелевом помещении с узлом лучистого теплого пола.
В данной статье представлено численное моделирование системы напольного лучистого отопления с тремя типами щелевой вентиляции: боковой щелевой вентиляцией (LSV), потолочной щелевой вентиляцией (CSV) и безщелевой вентиляцией (NSV). Рассчитываются температура в помещении, скорость и распределение теплового потока. Эта работа имеет большое значение для проектирования и более широкого применения системы напольного лучистого отопления.
2. Математическая модель
В работе разработана стационарная 2D модель турбулентного потока воздуха и теплообмена в помещении.
Схема системы лучистого отопления и система координат показаны на рис. 1. Лучистый пол принимается за постоянную температуру; наружная стена охлаждается постоянным тепловым потоком; остальные стенки адиабатические. Скорость воздуха на входе , температура на входе . Стандартные два уравнения используются для описания турбулентного потока, а основные уравнения приведены ниже. Уравнение непрерывности: Уравнения импульса: где , — скорости жидкости в — и -направлениях соответственно; давление жидкости; представляет собой ускорение свободного падения. – эффективный коэффициент вязкости, равный сумме молекулярной вязкости и турбулентной турбулентной вязкости . Турбулентная турбулентная вязкость определяется локальной турбулентной кинетической энергией и скоростью диссипации: Уравнение энергии в зависимости от температуры приведено ниже. Уравнения переноса для турбулентной кинетической энергии и уравнения скорости диссипации находятся в (2.5) – производственный член, определяемый выражением Коэффициенты замыкания и в приведенной модели турбулентности задаются постоянными 0,09, 1,44, 1,92, 1,0, 1,0 и 1,3 соответственно [8].
Модель излучения DO используется для обработки лучистой теплопередачи, а поглощение и рассеяние воздуха не учитываются: где — расстояние между двумя точками на разных поверхностях стен, а — коэффициент поглощения. Каждая из поверхностей стен считается поверхностью излучения серого тела, коэффициент излучения на полу равен , а на других поверхностях принимается равным 0,8.
3. Численный метод
На основе контрольного объема и метода SIMPLEC [9] решающие уравнения (2.1)–(2.7) с учетом граничных условий решаются итерационным образом. Сетка , с вдавленной сеткой у стенки, чтобы соответствовать высоким градиентам скорости и температуры. В расчете используется предположение Буссинеска для учета эффекта плавучести, а коэффициент теплового расширения равен 0,0033. Теплофизические свойства воздуха постоянны, за исключением плотности. Сходящееся решение получается, когда для зависимых переменных выполняются следующие критерии сходимости:
4. Результаты и обсуждение
Условия расчета следующие: постоянная температура стенки = 30°С; входная скорость = 0,3, 0,6 и 0,9 м/с; охлаждающий тепловой поток наружной стены = −100 Вт/м 2 . Температура воздуха на входе равна среднемассовой температуре без щелевой вентиляции, поэтому в помещение не поступает дополнительная тепловая нагрузка. Распределение температуры и скорости воздуха в помещении, а также лучистого и конвективного теплового потока между лучистым полом и наружной стеной рассчитываются при различных режимах щелевой вентиляции (т. е. LSV, CSV и NSV).
4.1. Распределения скорости и температуры
На рис. 2 показаны распределения температуры и скорости для трех режимов щелевой вентиляции при = 30°C, = -100 Вт/м 2 и = 0,6 м/с. Температура воздуха в помещении достаточно однородная (перепад температур менее 1°С), за исключением области у пола. Температура воздуха ниже в районе наружной стены. Поскольку для НКА свежий воздух не подается (рис. 2(а)), воздух у наружной стены сначала охлаждается, а затем движется вниз за счет разности плотностей в вертикальном направлении. Охлажденный воздух течет по полу за счет эффекта застоя, касаясь пола и нагреваясь у пола. Затем нагретый воздух движется вверх по внутренней стенке за счет эффекта плавучести. В результате образуется естественная конвекция воздуха в помещении по часовой стрелке. Хорошо видно, что только в области у стенки наблюдается явное течение воздуха, а в других местах скорость достаточно мала. Как показано на рисунке 2(b), температура воздуха в помещении выше в режиме LSV по сравнению со случаем с NSV. Поскольку и воздухозаборник, и воздуховыпускной патрубок установлены у одной и той же внутренней стены (один у потолка, а другой у пола), при подаче воздуха вдоль потолка формируется приточное струйное течение. Затем воздух охлаждается у наружной стены и направляется вниз, так что формируется картина течения, аналогичная естественной конвекции, но скорость воздуха выше для РТС. Из-за более высокой скорости воздуха вдоль стен конвективный теплообмен между воздухом и стеной усиливается для РТС. При CSV (рис. 2(c)) температура воздуха в помещении еще больше повышается, а схема воздушного потока сильно отличается от таковой при вышеупомянутых двух режимах. Поскольку воздух подается из середины потолка, воздух из воздухозаборника непрерывно расширяется и замедляется по направлению потока. Подаваемый воздух делится на две части; один течет к выпускному отверстию и выдыхается, а другой течет к внешней стене, которая охлаждается и опускается, образуя такой же поток, как и при естественной конвекции. Поскольку величина скорости воздуха близка к скорости естественной конвекции, картина течения представляет собой комбинированный результат принудительной и естественной конвекции.
На рис. 3 показано распределение температуры в различных местах для случаев, показанных на рис. 2. На этом рисунке , — безразмерное расстояние , . Установлено, что средняя температура для CSV самая высокая, а средняя температура для NSV самая низкая. Для всех случаев градиенты температуры по высоте достаточно малы, за исключением области у пола и потолка, что свидетельствует о равномерном распределении температуры на большей части площади. Температурные градиенты у пола довольно велики, особенно в области ближе к наружной стене (например, ). Это связано с тем, что воздух, охлаждаемый у наружной стены, создает большую разницу температур при прохождении по полу. Вблизи потолка из-за влияния излучения, конвекции, охлаждения от наружной стены механизм теплопередачи сложен. В результате очевидный температурный градиент наблюдается и у потолка.
На рис. 4 показано распределение скорости в различных местах для случаев, показанных на рис. 2. Отчетливо видно, что влияние щелевой вентиляции на картину потока очевидно. При этих трех условиях скорость воздуха в рабочей зоне составляет менее 0,2 м/с, а скорость воздуха в области у потолка и пола достигает 0,5 м/с. По сравнению с NSV скорость у дна и потолка для LSV и CSV намного выше, а CSV приводит к более сложной схеме течения.
На рис. 5 показаны распределения температуры и скорости для ЛТС при = 30°C, = −100 Вт/м 2 , = 0,3 и 0,9 м/с. Ясно, что схема воздушного потока и распределение температуры аналогичны случаю, показанному на рис. 2(b). По мере увеличения скорости на входе (= 0,9 м/с) (рис. 5(а)) больше воздуха поступает к наружной стене, что приводит к более интенсивному конвективному теплообмену между воздухом в помещении и наружной стеной. В результате воздух охлаждается до более низкой температуры. По этой причине объемная температура воздуха в помещении ниже. Наоборот, чем ниже скорость на входе ( = 0,3 м/с) (рис. 5(б)), тем меньше воздуха достигает наружной стены, а объемная температура воздуха в помещении выше из-за более слабого конвективного теплообмена вдоль внешняя стена.
На рис. 6 показаны распределения температуры и скорости для CSV при = 30°C, = −100 Вт/м 2 , и = 0,3 и 0,9 м/с. Схема воздушного потока и распределение температуры аналогичны случаю, показанному на рисунке 2(c). По мере увеличения скорости на входе ( = 0,9 м/с) (рис. 6, а) подается больше потоков воздуха, что приводит к более интенсивному конвективному теплообмену между воздухом и наружной стеной и полом. Однако, поскольку направление скорости на входе направлено к полу, преобладают конвективный и радиационный теплообмен вдоль пола. В результате объемная температура воздуха в помещении выше. Наоборот, с уменьшением входной скорости ( = 0,3 м/с) (рис. 6(б)) уменьшается конвективный теплообмен как по наружной стене, так и по полу, что снижает объемную температуру воздуха в помещении по сравнению с случай = 0,9РС. Однако температура воздуха при = 0,3 м/с выше, чем при = 0,6 м/с. Следовательно, температура воздуха связана с интенсивностью конвективного теплообмена по наружной стене и полу. Существует оптимальная скорость на входе для CSV для увеличения объемной температуры воздуха в помещении.
4.2. Характеристики радиационного и конвективного теплообмена
Различное поведение температуры воздуха в помещении в различных условиях является совокупным результатом действия различных механизмов теплообмена. Исследованы тепловые потоки по полу и наружной стене и числа Нуссельта для конвективного теплообмена Nu c и лучистый теплообмен Nu r вдоль поверхности стенки. Радиационный тепловой поток и конвективный тепловой поток определяются как где – чистый лучистый тепловой поток между ячейками у наружной стены или пола и у других стен; расстояние двух точек; – углы к нормали к поверхности, – теплопроводность. Коэффициенты радиационного и конвективного теплообмена определяются как и : где — объемная температура воздуха в помещении, Nu можно рассчитать через , где есть характерная длина, принятая равной 3,6 м для пола и 2,9 м для наружной стены.
На рисунках 7 и 8 соответственно представлены распределения Nu c и Nu r вдоль пола и наружной стены для случаев, показанных на рисунке 2. Установлено, что Nu r больше, чем Nu c на большинстве площадей при различных условиях, что указывает на то, что радиационный теплообмен сильнее, чем конвективный теплообмен. Для НКА радиационный тепловой поток составляет около 56 % от общего теплового потока. Для LSV и CSV процент радиационного теплообмена составляет около 54% и 61% соответственно. В районе наружной стены наблюдается интенсивная конвекция из-за локального вихря и более высоких температурных градиентов (рис. 3) и, таким образом, Nu c больше Nu r , что указывает на более сильный конвективный теплообмен в этой области. Величина лучистого теплового потока увеличивается с увеличением ; следовательно, излучение более существенно в области, расположенной ближе к низкотемпературной наружной стене. При LSV и NSV скорость воздуха и, следовательно, Nu c уменьшаются с уменьшением . Скорость под CSV сначала увеличивается, а затем уменьшается вдоль , и Nu c имеет ту же тенденцию. Вблизи внутренней стенки формируется локальный вихрь, увеличивающий конвективный теплообмен и, таким образом, Nu c несколько увеличивается. Нет существенной разницы между Nu и при трех условиях. Для LSV Nu c имеет наибольшую величину в результате сильнейшего конвективного теплообмена. Так как Nu c для CSV больше, чем для NSV. Из рисунка 8 также видно, что Nu r больше, чем Nu c для всех трех условий, за исключением области вблизи входа воздуха для CSV (), что предполагает, что излучение доминирует в механизме теплопередачи. При LSV Nu c больше по сравнению с двумя другими случаями, что указывает на наиболее сильный конвекционный теплообмен в этой области. Так как для CSV скорость воздуха значительно возрастает вблизи входа, что увеличивает конвекционный теплообмен.
5. Выводы
Выполнены численные расчеты потоков воздуха и теплообмена в щелевом помещении с узлом лучистого теплого пола, в том числе LSV, CSV и NSV. Рассчитаны температура, скорость и поведение радиационного и конвективного теплообмена. Результаты показывают, что температуры воздуха в помещении при этих трех режимах подачи воздуха достаточно однородны, а средняя разница температур составляет менее 1°С. При LSV принудительная вентиляция имеет то же направление движения, что и естественная конвекция, и, таким образом, увеличивает скорость воздуха. При CSV картина потока более сложная из-за комбинированного результата принудительной вентиляции и естественной конвекции. Излучение является основным механизмом теплопередачи на полу и наружной стене во всех трех условиях. Лучистый тепловой поток составляет 50–60 % от общего теплового потока, который является наибольшим при CSV. LSV обеспечивает самую сильную конвекцию вдоль пола и наружной стены, что увеличивает конвективный теплообмен, особенно при холодной наружной стене. Поэтому средняя температура для LSV ниже, чем для CSV.
Что касается переноса переносимых по воздуху загрязняющих веществ и конденсации влаги, производительность системы лучистого обогрева пола будет дополнительно оптимизирована в наших будущих исследованиях.
Благодарности
Авторы выражают благодарность за финансирование этого проекта, предоставленное Международным научно-техническим совместным проектом Китая (2010DFB63830), Крупным научно-техническим проектом провинции Хунань (2010FJ1013) и Национальным фондом естественных наук Китая (51178477) .
Ссылки
И. Б. Килкис, С. С. Сагер и М. Улудаг, «Упрощенная модель для панелей лучистого отопления и охлаждения», Simulation Practice and Theory , vol. 2, нет. 2, стр. 61–76, 1994.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Athienitis A.K. and Chen T.Y., «Экспериментальное и теоретическое исследование обогрева пола с накоплением тепла», ASHRAE Transactions , vol. 99, нет. 1, стр. 1049–1057, 1993.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
А.Ю. Гали и Э.М.Э. Прикладная математика , вып. 2, нет. 2, стр. 93–103, 2002.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | ученый Google | Zentralblatt MATH
Шатейи С., «Влияние теплового излучения и плавучести на тепломассоперенос на полубесконечной поверхности растяжения с отсосом и вдувом», Журнал прикладной математики , том. 2008 г., ID статьи 414830, 2008 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | ученый Google | Zentralblatt MATH
Л. Д. Ма, В. К. Тао, Ю. Дай и Д. X. Сан, «Численное моделирование распределения температуры и турбулентного потока в помещении с лучистым напольным отоплением», Journal of Engineering Thermophysics , vol. 26, нет. 3, стр. 501–503, 2005 г. (китайский).
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
S. Sattari и B. Farhanieh, «Параметрическое исследование производительности системы лучистого обогрева пола», Renewable Energy , vol. 31, нет. 10, стр. 1617–1626, 2006.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
О. Г. Бозкир и С. Канбазолу, «Анализ нестационарных тепловых характеристик помещения с последовательной и параллельной системой лучистого обогрева пола с использованием потока горячего воздуха», Energy and Buildings , vol.