Temperatura sol-aire

Temperatura Sol-aire (T_sol-aire) és una variable que s'utilisa per a calcular la càrrega de refrigeració d'un edifici i determinar el guany total de calor a través de les superfícies exteriors. És representada per la següent expressió:

$\frac{q}{A}=h_o(T_o-T_s)$

Símbol	Nom	Unitat
$q$	Taxa de transferència de calor	W
$A$	Superfície de transferència de calor	m2
$h_o$	Coeficient de transferència de calor per radiació (ona llarga) i convecció	W/m2K
$T_o$	Temperatura ambiente exterior	°C
$T_s$	Temperatura de la cara exterior	°C

L'equació anterior solament té en conte les diferències de temperatura i fa cas omís de dos paràmetros importants, que és 1) fluix de radiació solar, i 2) l'intercanvi de infrarrojos del cel. El concepte de T_sol-aires'introduïxen aixina per a permetre que estos paràmetros que deuen incloure's dins d'un càlcul millorat. Llavors l'expressió seria:

$T_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{-}\mathrm{a}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{e}}=T_o+\frac{(a\cdot I-\Delta Q_{ir})}{h_o}$

Símbol	Nom	Unitat
$a$	índex absortivitat de la radiació solar (l'absortancia solar de la superfície és l'invers de la reflectancia del material)
$I$	Irradiancia solar global (ej. radiació solar total diària incident en una superfície)	W/m2
$\Delta Q_{ir}$	Radiació infrarroja adicional per la diferència entre la temperatura de l'aire exterior i la temperatura del cel aparent	W/m2

$\Delta Q_{ir}=F_r*h_r*\Delta T_{o-cielo}$

El producte $T_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{-}\mathrm{a}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{e}}$ trobat es pot utilisar per a calcular la cantitat de transferència de calor per unitat d'àrea, com a continuació:

$\frac{q}{A}=h_o(T_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{-}\mathrm{a}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{e}}-T_s)$

Una equació equivalent i més útil per a la pèrdua de calor neta a través de tota la construcció és:

$\frac{q}{A}=U_c(T_i-T_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{-}\mathrm{a}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{e}})$

Símbol	Nom	Unitat
$U_c$	Transmitancia tèrmica O, segons ISO 6946	W/m2K
$T_i$	Temperatura interior	°C
$\Delta T_{o-cielo}$	Diferència entre la temperatura exterior de bulbo sec i la temperatura radiant mija del cel	°C

Per expansió de l'equació per substitució $T_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{-}\mathrm{a}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{e}}$ es deriva la següent equació de transferència de calor:

$\frac{q}{A}=U_c(T_i-T_o)-\frac{U_c}{h_o}[a\cdot I-F_r\cdot h_r\cdot \Delta T_{o-cielo}]$

Símbol	Nom	Unitat
$F_r$	Factor de forma de l'element respecte de la volta celest, és dir, la porció de volta celest visible des de l'element $F_r$ = 1 per a una teulada horisontal no sombrejat (tota la volta celest irradia sobre l'element) $F_r$ = 0,5 per a un mur vertical no sombrejat (només mija volta celest irradia sobre l'element)
$h_r$	Coeficient de transferència de calor per radiació	W/m2K

Nomograma que contrasta en quatre eixos les propietats de materials de construcció d'edificis davant l'incidència de la radiació solar. Servix per a la determinació de càrregues tèrmiques de locals o temperatures superficials en tancaments opacs.

L'equació anterior s'utilisa per a les fronteres opaques en, i fa que el càlcul intermig de $T_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{-}\mathrm{a}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{e}}$ innecessari. La ventaja principal d'este últim enfocament és que evita la necessitat d'un nodo de diferent temperatura a l'aire lliure per a cada frontera. D'esta manera, l'esquema de solució es manté simple, i les condicions de radiació solar i el cel de totes les fronteres es poden agregar i es distribuïx als nodos de la temperatura interna com a plusvalies o minusvalies.

Vore també

• Sistema solar actiu
• Disseny passiu
• Energia solar

Bibliografia

1. Fundamentals volume of the ASHRAE Handbook, ASHRAE, Inc., Atlanta, GA, USA, 2005
   
2. Heating and Cooling of Buildings, 2nd ed., Kreider, Curtiss, Rabl, McGraw-Hill, New York, USA, 2002