La chaleur sensible est la chaleur qui est transférée vers ou depuis une substance sans provoquer de changement de phase. C'est le type de chaleur que nous ressentons lorsque nous touchons quelque chose de chaud ou de froid.
La chaleur latente est la chaleur qui est transférée vers ou depuis une substance lors d'un changement de phase, par exemple d'un liquide à un gaz ou d'un gaz à un solide. C'est la chaleur nécessaire pour changer l'état d'une substance sans changer sa température.
La chaleur totale est la somme de la chaleur sensible et de la chaleur latente. C'est la quantité totale de chaleur transférée vers ou depuis une substance.
Équations
Chaleur sensible:
La chaleur sensible est le type de chaleur que nous pouvons ressentir et mesurer avec un thermomètre. C'est l'énergie nécessaire pour changer la température d'une substance sans changer sa phase (par exemple, de solide à liquide ou de liquide à gaz).
$$H_S = 1.08 \times CFM \times \Delta T$$Chaleur latente:
La chaleur latente est l'énergie nécessaire pour changer la phase d'une substance (par exemple, de solide à liquide ou de liquide à gaz). Cela ne provoque pas de changement de température.
$$H_L = 0.68 \times CFM \times \Delta W_{GR}$$Chaleur totale :
La chaleur totale est la somme de la chaleur sensible et de la chaleur latente.
$$H_T = H_S + H_L$$où:
- HS est la chaleur sensible (Btu/h)
- HLest la chaleur latente (Btu/h)
- HJ est la chaleur totale (Btu/h)
- PCMest le débit d'air (pieds cubes par minute)
- ΔJest la différence de température (°F)
- ΔOGR est la différence du taux d'humidité (grains H2O/lb. DA)
Exemple
Un climatiseur élimine 10 000 Btu/h de chaleur totale d’une pièce. Le débit d'air est de 1000 CFM et la différence de température est de 20°F. La différence de taux d’humidité est de 0,005 grains H2O/lb. DA.
Chaleur sensible:
$$H_S = 1.08 \times 1000 \times 20 = 21,600 Btu/hr$$Chaleur latente:
$$H_L = 0.68 \times 1000 \times 0.005 = 3.4 Btu/hr$$Chaleur totale :
$$H_T = H_S + H_L = 21,600 + 3.4 = 21,603.4 Btu/hr$$Valeur U et superficie
La valeur U d'un matériau est une mesure de sa résistance thermique. Plus la valeur U est faible, meilleure est l’isolation.
L'aire d'une surface est une mesure de sa taille.
Équation
$$H = U \times A \times \Delta T$$où:
- Hest le taux de transfert de chaleur (Btu/h)
- tuest la valeur U (Btu/h. ft². °F)
- UNest la superficie (pi²)
- ΔJest la différence de température (°F)
Exemple
Un mur a une valeur U de 0,25 Btu/h.pi². °F et une superficie de 100 pi². La différence de température entre l’intérieur et l’extérieur du mur est de 20°F.
Taux de transfert de chaleur :
$$H = 0.25 \times 100 \times 20 = 500 Btu/hr$$Rapport thermique sensible (SHR)
Le rapport de chaleur sensible (SHR) est le rapport entre la chaleur sensible et la chaleur totale. C'est une mesure de la part de la chaleur totale qui est de la chaleur sensible.
Équation
$$SHR = \frac{H_S}{H_T} = \frac{H_S}{H_S + H_L}$$Exemple
Dans l’exemple précédent, la chaleur sensible est de 21 600 Btu/h et la chaleur totale est de 21 603,4 Btu/h. Le SHR est donc :
$$SHR = \frac{21,600}{21,603.4} = 0.999$$Conclusion
La chaleur sensible, latente et totale sont des concepts importants en CVC. En comprenant ces concepts, vous pouvez mieux concevoir et exploiter des systèmes CVC.
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.
