Unter sensibler Wärme versteht man die Wärme, die auf einen Stoff übertragen oder von ihm weg übertragen wird, ohne dass es zu einer Phasenänderung kommt. Es ist die Art von Wärme, die wir spüren, wenn wir etwas Heißes oder Kaltes berühren.
Latente Wärme ist die Wärme, die während eines Phasenwechsels, beispielsweise von einer Flüssigkeit zu einem Gas oder von einem Gas zu einem Feststoff, auf oder von einer Substanz übertragen wird. Es ist die Wärme, die erforderlich ist, um den Zustand eines Stoffes zu ändern, ohne seine Temperatur zu ändern.
Gesamtwärme ist die Summe aus fühlbarer Wärme und latenter Wärme. Dabei handelt es sich um die gesamte Wärmemenge, die von oder zu einem Stoff übertragen wird.
Gleichungen
Spürbare Hitze:
Sensible Wärme ist die Art von Wärme, die wir fühlen und mit einem Thermometer messen können. Es handelt sich um die Energie, die erforderlich ist, um die Temperatur eines Stoffes zu ändern, ohne seine Phase zu ändern (z. B. von fest zu flüssig oder von flüssig zu gasförmig).
$$H_S = 1.08 \times CFM \times \Delta T$$Latente Wärme:
Latente Wärme ist die Energie, die benötigt wird, um die Phase eines Stoffes zu ändern (z. B. von fest zu flüssig oder von flüssig zu gasförmig). Es verursacht keine Temperaturänderung.
$$H_L = 0.68 \times CFM \times \Delta W_{GR}$$Gesamtwärme:
Gesamtwärme ist die Summe aus fühlbarer Wärme und latenter Wärme.
$$H_T = H_S + H_L$$wo:
- H.S. ist die fühlbare Wärme (Btu/h)
- H.L.ist die latente Wärme (Btu/h)
- H.T. ist die Gesamtwärme (Btu/h)
- CFMist die Luftströmungsrate (Kubikfuß pro Minute)
- ΔT.ist der Temperaturunterschied (°F)
- ΔW.GR ist die Differenz des Feuchtigkeitsverhältnisses (Körner H2O/lb. DA)
Beispiel
Eine Klimaanlage entzieht einem Raum 10.000 Btu/h Gesamtwärme. Der Luftdurchsatz beträgt 1000 CFM und der Temperaturunterschied beträgt 20 °F. Der Unterschied im Feuchtigkeitsverhältnis beträgt 0,005 Grains H2O/Pfund. DA.
Spürbare Hitze:
$$H_S = 1.08 \times 1000 \times 20 = 21,600 Btu/hr$$Latente Wärme:
$$H_L = 0.68 \times 1000 \times 0.005 = 3.4 Btu/hr$$Gesamtwärme:
$$H_T = H_S + H_L = 21,600 + 3.4 = 21,603.4 Btu/hr$$U-Wert und Fläche
Der U-Wert eines Materials ist ein Maß für seinen Wärmewiderstand. Je niedriger der U-Wert, desto besser ist die Dämmung.
Die Fläche einer Oberfläche ist ein Maß für ihre Größe.
Gleichung
$$H = U \times A \times \Delta T$$wo:
- H.ist die Wärmeübertragungsrate (Btu/h)
- U.ist der U-Wert (Btu/h. ft². °F)
- EINist die Fläche (ft²)
- ΔT.ist der Temperaturunterschied (°F)
Beispiel
Eine Wand hat einen U-Wert von 0,25 Btu/hr.ft². °F und einer Fläche von 100 ft². Der Temperaturunterschied zwischen der Innen- und Außenseite der Wand beträgt 20 °F.
Wärmeübertragungsrate:
$$H = 0.25 \times 100 \times 20 = 500 Btu/hr$$Sensibles Wärmeverhältnis (SHR)
Das Sensitive Heat Ratio (SHR) ist das Verhältnis der sensiblen Wärme zur Gesamtwärme. Es ist ein Maß dafür, wie viel der Gesamtwärme fühlbare Wärme ist.
Gleichung
$$SHR = \frac{H_S}{H_T} = \frac{H_S}{H_S + H_L}$$Beispiel
Im vorherigen Beispiel beträgt die sensible Wärme 21.600 Btu/h und die Gesamtwärme 21.603,4 Btu/h. Daher beträgt der SHR:
$$SHR = \frac{21,600}{21,603.4} = 0.999$$Abschluss
Sensible, latente und Gesamtwärme sind wichtige Konzepte in der HVAC. Wenn Sie diese Konzepte verstehen, können Sie HVAC-Systeme besser entwerfen und betreiben.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The specific heat capacity of a substance determines how much heat energy is required to change its temperature by a given amount. Substances with high specific heat capacities, such as water, require more heat energy to change their temperature than substances with low specific heat capacities, such as air. Therefore, when designing HVAC systems, it’s essential to consider the specific heat capacity of the substances involved in heat transfer to ensure efficient sensible heat transfer.
A common example of latent heat transfer in an HVAC system is the dehumidification process in an air conditioning system. When moist air passes over a cooling coil, the latent heat of vaporization is transferred from the air to the coil, causing the water vapor to condense into liquid water. This process reduces the humidity of the air and removes heat from the space, making it an essential component of air conditioning systems.
Total heat is calculated by summing the sensible heat and latent heat transferred in an HVAC system. The sensible heat can be calculated using the specific heat capacity of the substance and the temperature change, while the latent heat can be calculated using the latent heat of vaporization or fusion and the mass of the substance undergoing a phase change. For example, in a cooling coil, the total heat transfer can be calculated by adding the sensible heat transfer due to the temperature change of the air and the latent heat transfer due to the condensation of water vapor.
The units of measurement for sensible, latent, and total heat are typically measured in joules (J) or British thermal units (BTU). The specific heat capacity of a substance is typically measured in joules per kilogram per kelvin (J/kg·K) or BTU per pound per degree Fahrenheit (BTU/lb·°F). The latent heat of vaporization or fusion is typically measured in joules per kilogram (J/kg) or BTU per pound (BTU/lb).
The humidity of the air has a significant impact on latent heat transfer in an HVAC system. When the air is humid, there is more moisture available to condense on the cooling coil, resulting in a greater amount of latent heat transfer. Conversely, when the air is dry, there is less moisture available to condense, resulting in less latent heat transfer. Therefore, it’s essential to consider the humidity of the air when designing HVAC systems to ensure efficient latent heat transfer.
Total heat transfer is an essential concept in various HVAC applications, including air conditioning systems, heat pumps, and refrigeration systems. It’s used to calculate the total cooling or heating capacity of a system, which is critical for selecting the appropriate equipment size and designing efficient systems. Additionally, total heat transfer is used to analyze the performance of HVAC systems and identify opportunities for energy savings and optimization.
