Compact Sensors for Evaluation the Thermal Comfort
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Teplota vzduchu je nejčastěji používaná k posouzení tepelného stavu vnitřního prostředí. Avšak teplota vzduchu sama o sobě, je v mnoha případech pro toto posouzení nedostatečná. Hlavním cílem disertační práce je vyhodnotit tepelný stav vnitřního prostředí a specifikovat parametry, které na něj mají vliv. Teplota vzduchu, střední radiantní teplota, rychlost vzduchu a vlhkost vzduchu jsou čtyři základní parametry, které určují tepelný stav vnitřního prostředí. Vzhledem k tomu, že tepelný stav prostředí závisí na mnoha aspektech, byly odvozeny veličiny, které zahrnují kombinovaný účinek několika nebo všech těchto parametrů k určení tepelného stavu prostředí. Jedná se např. o efektivní teplotu, teplotu kulového teploměru, operativní teplotu, ekvivalentní teplotu, PMV a PPD indexy... aj. V dnešní době existuje spousta vysoce přesných senzorů, které mohou zhodnotit tepelný stav vnitřního prostředí. Z důvodu jejich vysoké ceny jsou používané převážně pro účely výzkumu. Předkládaná práce se převážně soustředí na vývoj kompaktního deskového senzoru pro vyhodnocení tepelného stavu vnitřního prostředí. Zaměřuje se hlavně na nízkou cenu senzoru společně s dostatečnou přesností. K dosažení cíle této práce jsou provedeny následující postupy: • Analýza environmentálních faktorů ovlivňujících tepelný stav prostředí. • Studium dopadu teploty vzduchu, střední radiantní teploty a rychlosti proudění vzduchu na tepelné indexy: teplotu kulového teploměru a operativní teplotu. • Teoretické porovnání teploty kulového teploměru a operativní teploty. • Navržení, rozvoj a konstrukce nového deskového senzoru pro posouzení tepelného stavu vnitřního prostředí. • Navržení a konstrukce testovací komory pro porovnávání senzorů tepelného stavu prostředí. • Kalibrace zkonstruovaného senzoru měřením fyzikálních veličin charakterizujících tepelný stav prostředí. • Testy směrové závislosti vyvinutého deskového senzoru a porovnání s kulovým teploměrem v testovací komoře. • Srovnání teoretických řešení s provedenými měřeními v testovací komoře. Výsledkem této práce je vlastní teoretické srovnání teploty kulového teploměru a operativní teploty ve vybraném rozsahu teploty vzduchu, střední radiantní teploty a rychlosti vzduchu pro možnost hodnocení tepelného stavu vnitřního prostředí pomocí kulového teploměru. Hlavním výstupem je však navržení a zhotovení jednoduchého deskového senzoru, který by byl dostatečně přesný pro měření tepelného stavu prostředí. V rámci disertace byla postavena také testovací komora a bylo provedeno testování vyvinutého senzoru pomocí měřicího systému INNOVA.
The air temperature is most often used to assess the thermal state of an internal environment. However, air temperature alone is insufficient in many cases to evaluate the environmental thermal state. The main objective of the thesis is evaluating the thermal state of an indoor environment and specifying the parameters that influence on it. Air temperature, mean radiant temperature, air velocity, and humidity are the four fundamental environmental parameters that determine the thermal state of an interior environment. Given that the thermal state of an environment depends on many parameters, so it has been derived quantities which include the combined effect of several or all these parameters to determining the thermal state of the environment. Some of these quantities for example are: Effective temperature, globe temperature (temperature measured by globe thermometer), operative temperature, equivalent temperature, PMV and PPD indices… etc. Nowadays there are a lot of high accuracy sensors which can evaluate the environmental thermal state, and due to their high price, they are primarily used for purpose of research. The presented work is focused mainly on development of a compact plate sensor for evaluating the thermal state of an interior environment. Mainly focus was on the low cost of the sensor together with a sufficient accuracy. To achieve the objective of the thesis, the following proceedings were carried out: • Analysis the environmental factors affect the thermal state of an environment. • Study the impact of the air temperature, mean radiant temperature, and air velocity on thermal indexes, the globe temperature and operative temperature. • The theoretical comparison between globe temperature and operative temperature. • Design, developing, and constructing a new plate sensor for assessment the thermal state of an interior environment. • Design and constructing a testing chamber to make comparison between sensors of the thermal state of an environment. • Calibrating the constructed sensor by measuring the physical quantities characterizing the thermal state of the environment. • Test the developed plate sensor and comparing it with the globe thermometer in test chamber. • Make a comparison between the theoretical solutions and the measurements in test chamber. The results of this work are own theoretical comparison between the globe temperature and the operative temperature in the selected range of mean radiant temperature, air velocity, and air temperature for evaluating the thermal state of an internal environment. The main output of this work is designing and constructing a simple plate sensor, which would be accurate enough to measure the thermal state of the internal environment. Further, the testing chamber has been constructed to test the developed sensor using new measuring system INNOVA.
The air temperature is most often used to assess the thermal state of an internal environment. However, air temperature alone is insufficient in many cases to evaluate the environmental thermal state. The main objective of the thesis is evaluating the thermal state of an indoor environment and specifying the parameters that influence on it. Air temperature, mean radiant temperature, air velocity, and humidity are the four fundamental environmental parameters that determine the thermal state of an interior environment. Given that the thermal state of an environment depends on many parameters, so it has been derived quantities which include the combined effect of several or all these parameters to determining the thermal state of the environment. Some of these quantities for example are: Effective temperature, globe temperature (temperature measured by globe thermometer), operative temperature, equivalent temperature, PMV and PPD indices… etc. Nowadays there are a lot of high accuracy sensors which can evaluate the environmental thermal state, and due to their high price, they are primarily used for purpose of research. The presented work is focused mainly on development of a compact plate sensor for evaluating the thermal state of an interior environment. Mainly focus was on the low cost of the sensor together with a sufficient accuracy. To achieve the objective of the thesis, the following proceedings were carried out: • Analysis the environmental factors affect the thermal state of an environment. • Study the impact of the air temperature, mean radiant temperature, and air velocity on thermal indexes, the globe temperature and operative temperature. • The theoretical comparison between globe temperature and operative temperature. • Design, developing, and constructing a new plate sensor for assessment the thermal state of an interior environment. • Design and constructing a testing chamber to make comparison between sensors of the thermal state of an environment. • Calibrating the constructed sensor by measuring the physical quantities characterizing the thermal state of the environment. • Test the developed plate sensor and comparing it with the globe thermometer in test chamber. • Make a comparison between the theoretical solutions and the measurements in test chamber. The results of this work are own theoretical comparison between the globe temperature and the operative temperature in the selected range of mean radiant temperature, air velocity, and air temperature for evaluating the thermal state of an internal environment. The main output of this work is designing and constructing a simple plate sensor, which would be accurate enough to measure the thermal state of the internal environment. Further, the testing chamber has been constructed to test the developed sensor using new measuring system INNOVA.
Description
Keywords
Tepelný stav, vnitřní prostředí, tepelná pohoda, teplota kulového teploměru, operativní teplota, teplota desky, faktory prostředí, tepelné indexy., Thermal state, internal environment, thermal comfort, globe temperature, operative temperature, plate temperature, environmental factors, thermal indexes.
Citation
KAZKAZ, M. Compact Sensors for Evaluation the Thermal Comfort [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2017.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Konstrukční a procesní inženýrství
Comittee
doc. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Karol Fiľakovský, CSc. (člen)
prof. Ing. Pavel Šafařík, CSc. (člen)
prof. Ing. Jozef Černecký, CSc. (člen)
doc. Ing. Eva Janotková, CSc. (člen)
prof. Ing. Miroslav Jícha, CSc. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Kratochvíl, CSc. (člen)
Date of acceptance
2017-12-15
Defence
DDP je přínosná pro aplikovaný výzkum, ale i pro praxi, kde je třeba úsporně a operativně získat údaje o tepelném stavu vnitřního prostředí při řešení tepelné pohody pro člověka. Autor splnil stanovený cíl, vyvinul a experimentálně ověřil nový deskový senzor a prokázal svojí cílenou aktivitu a dobré odborné znalosti.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení