Užitočné tipy

Vplyv chladenia vetrom

Pin
Send
Share
Send
Send


Bibliografický odkaz na článok:
Karandeev D.Yu. Efektívna teplota ako faktor ovplyvňujúci spotrebu energie mesta // Moderné vybavenie a technológie. 2015. Č. 2 [Elektronický zdroj]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/02/5728 (prístup: 02/07/2019).

Medzi faktory, ktoré ovplyvňujú spotrebu elektriny v meste, patria faktory, ako sú ročné obdobie, typ dňa, sociálne faktory a poveternostné faktory, predovšetkým teplota vzduchu. Okrem toho však spotrebu energie ovplyvňujú aj ďalšie meteorologické faktory, ako napríklad rýchlosť vetra, vlhkosť.

Predmetom výskumu je systém elektrickej energie v hraniciach mesta Abakan, ktorý zodpovedá oblasti činnosti regionálnej energetickej spoločnosti LLC Abakanenergosbyt. Ako počiatočné údaje sa použili údaje o spotrebe energie a ovplyvňujúcich faktoroch za obdobie rokov 2009 až 2014.

Vietor významne ovplyvňuje prenos konvekčného tepla a vnímanú teplotu, pre osobné pohodlie je však veľmi dôležité, okrem toho je dôležité pri výbere potrebného teplotného režimu chladiaceho média zohľadniť rýchlosť pohybu vzduchu.

Ak však vezmeme do úvahy iba teplotu vzduchu a rýchlosť vetra, nestačí, pretože okrem teploty vzduchu a rýchlosti vetra je v horúcom období dôležitá aj vlhkosť vzduchu. Je to priťažujúci faktor so zvyšujúcou sa teplotou vzduchu, pretože spomaľuje odparovanie vlhkosti z ľudskej pokožky.

Efektívna teplota (ďalej len ET) je jedným z biometeorologických ukazovateľov charakterizujúcich účinok osoby vystavenej komplexu meteorologických faktorov, ako sú teplota, vlhkosť vzduchu a rýchlosť vetra prostredníctvom jediného ukazovateľa - takzvaná efektívna teplota vzduchu, inými slovami ET je hodnota teploty, ktorý by mal mať v pokoji suchý vzduch, aby mal na ľudský organizmus rovnaký účinok ako vzduch s touto vlhkosťou pri danej rýchlosti vetra.

Metóda započítavania celkového účinku mnohých faktorov je založená na údajoch o vplyve meteorologických faktorov priamo na ľudské telo. Štúdia pozostávala z dvoch experimentov s ET v pokojnom vzduchu a ET v pohybujúcom sa vzduchu, výsledkom čoho boli zvýraznené stupne stupnice zodpovedajúce pocitu pohodlia.

Prvým experimentom bolo zistiť účinok kombinácie rôznych teplôt a vlhkosti vo vzduchu, zatiaľ čo subjekty museli opísať svoje pocity slovami chladný, príjemne chladný, dobrý, príjemne teplý, horúci, zatiaľ čo hodnoty ET, ktoré sa najviac opisujú s pozitívnymi emóciami, vstúpili do zóny pohodlia. v dôsledku toho sa zistilo, že táto zóna leží v rozmedzí 16,5–20,5 °, zatiaľ čo čiara pohodlia je –17,7 °.

Druhým experimentom bolo stanovenie účinku chladiaceho účinku pohybu vzduchu, tento experiment sa uskutočňoval v tuneloch, v ktorých boli nastavené rovnaké teploty a vlhkosť vzduchu, potom boli zapnuté ventilátory, v dôsledku čoho teplota vzduchu v tuneloch klesla. Výsledkom tohto experimentu bolo zostavenie ET stupnice pre rôzne rýchlosti vzduchu.

Výsledkom bolo vyvinutie „normálnej stupnice efektívnych teplôt“, zatiaľ čo komfortná zóna v tejto stupnici leží v rozmedzí 17,1 - 21,5 ° C.

Je potrebné poznamenať, že v chladnom počasí s vetrom a vysokou vlhkosťou je ET vždy nižšia ako skutočná teplota, v horúcom počasí bude ET vlhkého vzduchu vyššia ako skutočná teplota a vo vetre môže byť ET nižšia ako skutočná teplota. V porovnávacej analýze niekoľkých algoritmov na výpočet efektívnej teploty skupina amerických vedcov zistila, že najkompletnejší je algoritmus vyvinutý Robertom Stedmanom.

Na vývoj tohto modelu sa použila široká škála biometrických meraní, ktoré sa vykonávali v mnohých krajinách od roku 1940 do roku 1995. Model efektívnej teploty kombinuje fyziologické faktory tela a pokožky, ako aj meteorologické faktory prostredia. Na základe tohto modelu austrálsky vedec Robert Steadman odvodil jednoduchý vzorec na výpočet efektívnej teploty. V intervale spoľahlivosti 95%, jej chyba nepresahuje 1 stupeň Kelvin:

kde T - teplota vzduchu (° C),

P - parciálny tlak vodnej pary (kPa),

proti - rýchlosť vetra vo výške 10 m nad úrovňou zeme.

Je potrebné poznamenať, že efektívna teplota kombinuje dva indexy: teplotu vzduchu s prihliadnutím na vplyv vetra (Wind Chill) a teplotu vzduchu s prihliadnutím na vlhkosť (tepelný index).

Údaje o spotrebe energie za každú hodinu dňa boli brané ako počiatočné údaje za obdobie rokov 2009 až 2014. Údaje o spotrebe elektriny mesta Abakan poskytovala spoločnosť Abakanenergosbyt LLC, ako aj údaje o teplote vzduchu a ďalších meteorologických faktoroch každej hodiny dňa za rovnaké obdobie. , údaje boli prevzaté z webu rp5.ru. Vzhľadom na to, že údaje o meteorologickej stanici Abakan, prevzaté z rp5.ru, však neobsahujú hodnoty parciálneho tlaku, sa musia vypočítať, aby sa mohli v budúcnosti použiť vo Steadmanovej rovnici.

Relatívna vlhkosť J:

Parciálny tlak vodnej pary (Pa) v nasýtenom vlhkom vzduchu možno nájsť z výrazu:

kde T - teplota vzduchu (mesto Celzia).

Parciálny tlak pri známej relatívnej vlhkosti a teplote možno nájsť podľa vzorca:

V dôsledku substitúcie bude mať Steadmanov vzorec na výpočet efektívnej teploty nasledovnú formu:

Tabuľka 1 predstavuje výsledky prepočtu teplôt vzduchu podľa Steadmanovho vzorca za 2 roky.

Tabuľka 1 - Efektívna teplota vzduchu

Dátum, časTeplota vzduchu ° CRelatívna vlhkosť%Rýchlosť vetra, m / sČiastočný tlak, kPaEfektívna teplota podľa Stedmana, ° C
01-01-2012 0:00-13.108522.00-13.42
01-01-2012 1:00-12.308522.02-12.75
01-01-2012 2:00-11.778712.08-11.65
31-12-2013 22:001.003530.99-1.64
31-12-2013 23:00-2.005131.39-3.95
01-01-2014 0:000.004491.23-6.10

Výpočet korelačných koeficientov medzi spotrebou energie a normálnymi a účinnými teplotami.

Na analýzu vplyvu meteorologických faktorov, ako je relatívna vlhkosť a rýchlosť vetra, na spotrebu energie mesta Abakan, sa použil korelačný koeficient, ktorý je mierou lineárnej závislosti dvoch náhodných premenných. Analýza sa uskutočnila v programovacom jazyku R, ktorý je tiež slobodným štatistickým prostredím s otvoreným zdrojovým kódom.

Výsledkom bolo, že korelačný koeficient medzi spotrebou energie v meste Abakan a normálnou teplotou vzduchu za 5 rokov bol 0,73 a medzi spotrebou energie a skutočnou teplotou vzduchu vypočítanou podľa vzorca Robert Stedman, berúc do úvahy relatívnu vlhkosť a rýchlosť vetra, bol 0,81.

1 a 2 sú znázornené rozptylové diagramy medzi spotrebou energie a normálnou teplotou vzduchu a spotrebou energie a účinnou teplotou vzduchu, čo umožňuje posúdiť formu a stupeň závislosti spotreby energie od jednoduchej teploty vzduchu a od efektívnej teploty, pričom sa berie do úvahy vlhkosť a rýchlosť vetra.

Obrázok 1 - Bodový graf medzi spotrebou energie a normálnou teplotou vzduchu

Obrázok 2 - Bodový diagram medzi spotrebou energie a skutočnou teplotou vzduchu

Ako vidíte, efektívna teplota vypočítaná podľa vzorca Roberta Steadmana má väčší vplyv na spotrebu energie v meste Abakan ako teplota, ktorá nezohľadňuje rýchlosť vetra a relatívnu vlhkosť. To zase naznačuje, že zohľadnenie rýchlosti vetra a relatívnej vlhkosti pri predpovedaní spotreby energie v meste môže zlepšiť kvalitu predpovede.

Bibliografický zoznam

  1. Inžinierska príručka [Elektronický zdroj]: Chladiaci účinok vetra. Vplyv rýchlosti vetra na vnímanú teplotu vzduchu a prenos tepla konvekciou - Režim prístupu: http://www.dpva.info.
  2. Svetové počasie [elektronický zdroj]: Efektívna teplota - režim prístupu: http://www.hmn.ru.
  3. Veľká lekárska encyklopédia [Elektronický zdroj]: Efektívna teplota - Režim prístupu: http://bigmeden.ru/article/ Effective_Temperature.
  4. Meteoclub: nezávislé spoločenstvo milovníkov meteorológie: fórum o počasí a prírode [Elektronický zdroj]: Efektívna teplota a pohodlie počasia - Režim prístupu: http://meteoclub.ru.
  5. Shipunov, A.B. Vizuálna štatistika. Používame R! / A.B. Shipunov, E.M. Baldin, P.A. Volkova a kol. - M .: DMK Press, 2012. - 298 s.

Pozrite si video: Jednovrstvová obvodová stena Porotherm (August 2021).

Pin
Send
Share
Send
Send