Il calore sensibile è il calore che viene trasferito a o da una sostanza senza causare un cambiamento di fase. È il tipo di calore che sentiamo quando tocchiamo qualcosa di caldo o freddo.
Il calore latente è il calore che viene trasferito a o da una sostanza durante un cambiamento di fase, ad esempio da un liquido a un gas o da un gas a un solido. È il calore necessario per cambiare lo stato di una sostanza senza cambiarne la temperatura.
Il calore totale è la somma del calore sensibile e del calore latente. È la quantità totale di calore che viene trasferita a o da una sostanza.
Equazioni
Calore sensibile:
Il calore sensibile è il tipo di calore che possiamo sentire e misurare con un termometro. È l'energia necessaria per cambiare la temperatura di una sostanza senza cambiarne la fase (ad esempio, da solido a liquido o da liquido a gas).
$$H_S = 1.08 \times CFM \times \Delta T$$Calore latente:
Il calore latente è l'energia necessaria per cambiare la fase di una sostanza (ad esempio, da solido a liquido o da liquido a gassoso). Non provoca cambiamenti di temperatura.
$$H_L = 0.68 \times CFM \times \Delta W_{GR}$$Calore totale:
Il calore totale è la somma del calore sensibile e del calore latente.
$$H_T = H_S + H_L$$dove:
- HS è il calore sensibile (Btu/ora)
- HLè il calore latente (Btu/ora)
- HT è il calore totale (Btu/ora)
- CFMè la portata d'aria (piedi cubi al minuto)
- ?Tè la differenza di temperatura (°F)
- ?WGR è la differenza del rapporto di umidità (grani H2O/lb. DA)
Esempio
Un condizionatore d’aria rimuove 10.000 Btu/ora di calore totale da una stanza. La portata d'aria è di 1000 CFM e la differenza di temperatura è di 20°F. La differenza nel rapporto di umidità è 0,005 grani H2O/libbra. DA.
Calore sensibile:
$$H_S = 1.08 \times 1000 \times 20 = 21,600 Btu/hr$$Calore latente:
$$H_L = 0.68 \times 1000 \times 0.005 = 3.4 Btu/hr$$Calore totale:
$$H_T = H_S + H_L = 21,600 + 3.4 = 21,603.4 Btu/hr$$Valore U e area
Il valore U di un materiale è una misura della sua resistenza termica. Più basso è il valore U, migliore è l'isolamento.
L'area di una superficie è una misura della sua dimensione.
Equazione
$$H = U \times A \times \Delta T$$dove:
- Hè la velocità di trasferimento del calore (Btu/ora)
- Uè il valore U (Btu/hr. ft². °F)
- UNè l'area (ft²)
- ?Tè la differenza di temperatura (°F)
Esempio
Un muro ha un valore U di 0,25 Btu/hr.ft². °F e un'area di 100 ft². La differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno del muro è di 20°F.
Velocità di trasferimento del calore:
$$H = 0.25 \times 100 \times 20 = 500 Btu/hr$$Rapporto termico sensibile (SHR)
Il rapporto del calore sensibile (SHR) è il rapporto tra il calore sensibile e il calore totale. È una misura di quanta parte del calore totale è calore sensibile.
Equazione
$$SHR = \frac{H_S}{H_T} = \frac{H_S}{H_S + H_L}$$Esempio
Nell'esempio precedente, il calore sensibile è 21.600 Btu/ora e il calore totale è 21.603,4 Btu/ora. Pertanto, l’SHR è:
$$SHR = \frac{21,600}{21,603.4} = 0.999$$Conclusione
Calore sensibile, latente e totale sono concetti importanti nell'HVAC. Comprendendo questi concetti è possibile progettare e gestire meglio i sistemi HVAC.
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.
