تحقیق/ گرما مادر انرژی‌ها

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 12

گرما مادر انرژی‌ها

نور یکی از مباحث و پدیده هایی است که از قرن هیجدهم دانشمندان را به خود معطوف کرده است . دوگانه بودن خواص نور ، یکی از مهم ترین عامل جذب دیگران به خود بوده است .

نور یکی از مباحث و پدیده هایی است که از قرن هیجدهم دانشمندان را به خود معطوف کرده است . دوگانه بودن خواص نور ، یکی از مهم ترین عامل جذب دیگران به خود بوده است . الکترون ها نیز همانند نور دارای خواص موجی و مادی می باشند ، هنگامی که الکترون های یک اتم ، انرژی دریافت می کنند به سطوح بالای اتم می روند که حالت برانگیختن به اتم دست داده می شود . هنگامی که الکترون ها از سطوح انرژی بالاتر به سطوح انرژی پایین تر می روند ، آن مقدار انرژی که دریافت کرده اند را به صورت نور پس می دهند .

ارتعاش اتم ها باعث تولید نور می شود ، و نور گسیل شده از الکترون های یک اتم ، در یک جهت و راستا قرار دارند . اما نور های گسیلی از مجموعه اتم ها در تمام جهات و به خط مستقیم سیر می کنند . در لیزر نور های گسیلی در یک جهت و راستا است .

نور را می توان در فرآیند های فیزیکی ، واکنش های شیمیایی ، سوختن و شکاف های هسته ای ، مشاهده کرد . قبل از شروع در مورد تولید نور در این فرآیند ، بهتر است ابتدا بحثی در مورد گرما داشته باشیم . با پی بردن به ماهیت گرما ، می توانیم نور را به آسانی بشناسیم . گرما موجی است که طول موجش بزرگتر از طول موج نور مرئی است .

هنگامی که امواج گرما انرژی دریافت می کنند ، طول موج آن ها کاهش می یابد و با دریافت انرژی به طور متداول ، این امواج در محدوده طیف رنگی ( نور مرئی ) قرار می گیرند ، که در این حالت ما ، این امواج گرما را به صورت نور مشاهده می کنیم .این امواج با دریافت انرژی بیشتر ، از محدوده نور مرئی خارج می شوند ( مانند شکاف های هسته ای) .

پس امواج گرما در دو حالت ، نامرئی هستند : امواجی که طول موجشان بیشتر از طول موج پرتو فرو سرخ و همچنین امواجی که طول موجشان کمتر از طول موج پرتو فرا بنفش است . با این ایده ، عقیده همفری دیوی مبتنی بر اینکه نور از تمرکز گرما در یک نقطه ایجاد می شود ، اثبات می شود .

پس به این نتیجه می رسیم که مبنای نور گرما ست . حال به بحث اول خود بر می گردیم ، و ابتدا از تولید نور در فرآیند فیزیکی می پردازیم : اگر به یک لامپ نگاه کرده باشید متوجه می شوید که عامل روشنایی آن یک رشته فلزی است که می درخشد ، و یا اگر به یک آهن گداخته ای توجه کرده باشید ، می بینید که آهن بر اثر حرارت روشنایی بدست آورده است .

‌● عوامل انتشار نور در این فرآیند ها :

تمام مواد از ذرات بسیار ریزی ( مولکول ها و اتم ها ) تشکیل شده اند که این مواد پیوسته در حال حرکتند . در ترمو دینامیک جنبش مولکول ها را گرما می نامند ، پس مواد در خود گرما دارند ، بنابراین از مواد امواج گرمایی تولید می شود . هنگامی که این مواد انرژی دریافت می کنند ، امواج گرمایی آن ها نیز با دریافت این مقدار انرژی طول موجشان کاهش پیدا می کند ، ودر نتیجه در محدوده نور مرئی قرار می گیرند .

فلز مقاوم رسانایی است که مقاومت الکتریکی آن زیاد است .

هنگامی که آن را در مدار می گذاریم و جریان را از آن عبور می دهیم ، الکترون های حامل انرژی در مدار ، بر اثر بر خورد با اتم های فلز ، مقداری از انرژی خود را به فلز منتقل می کنند ، و از این طریق امواج گرمای فلز ، انرژی دریافت می کنند . و در نهایت ما این امواج گرمایی را به صورت نور مشاهده خواهیم کرد .

طرز و مبنای ساختار روشنایی لامپ اینگونه است . وهمچنین می توان با حرارت دادن برخی از فلزات ، به امواج گرمایی آن ها انرژی داد . (البته موادی که از این طریق برای تولید نور مورد استفاده قرار می گیرند ، باید نقطه ذوبشان بالا باشد ، تا انرژی دریافتی باعث ذوب و تغییر حالتشان نشود ) .

واکنش های شیمیایی زمانی رخ می دهند که در طی یک فرآیند ، پیوند میان دو اتم یا دو یون شکسته شود و از طریق تشکیل پیوند جدید ، یک ماده جدید ایجاد می شود .

برای شکستن پیوند مقداری انرژی مصرف و بر اثر تشکیل پیوند مقداری انرژی آزاد می شود . انرژی مبادله شده در این واکنش ها به صورت گرما ست . اگر گرما انرژی بیشتری را دریافت کند ، آنگاه به نور تبدیل می شود .

پس اساس و پایه تبادل انرژی در واکنش های شیمیایی ، انرژی گرمایی است . می دانیم که پیوندها بر اثر تبادل یا به اشتراک گذاشتن الکترون های لایه ظرفبت ایجاد می شود . الکترون ها بر اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی از نقطه ای به نقطه ای دیگر جابجا می شوند .

اگر الکترون از سطح انرژی بالاتر به سطح پایین تر برود ، مقداری از انرژی پتانسیل آن کاهش و به صورت انرژی جنبشی تبدیل می شود ، که می توان از انرژی آن در فعالیت های مختلف استفاده کرد . اما اگر بخواهیم الکترون را از سطح انرژی پایین به سطح بالا ببریم ، باید مقداری انرژی به آن بدهیم . تشکیل و شکستن پیوندها نیز بر اساس ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی است .

هنگامی که پیوندی تشکیل می شود ، الکترون های لایه ظرفیت یک اتم از سطح انرژی بالاتر ( اتمی که الکتروگا تیوی آن کم است ) به سطح انرژی پایین تر (اتمی که الکتروگاتیوی آن زیاد است ) می رود و درنتیجه در این مسیر مقداری انرژی آزاد می کند . اما هنگامی که پیوند شکسته می شود ، الکترون از سطح انرژی پایین تر به سطح انرژی بالاتر منتقل می شود ، که برای این کار انرژی لازم است . به همین دلیل است که شکستن پیوند گرماگیر و تشکیل آن گرماده .

در یک واکنش شیمیایی فقط پیوند هایی که حساس و ضعیف و یا در برابر پیوند های مواد دیگر ناپایدار هستند (ناپایداری پیوندها بر اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو محدوده اتم ایجاد می شود )، می شکنند . و از طریق تشکیل پیوند جدید ، مواد جدیدی حاصل می شوند .

پس در یک واکنش شیمیایی بر اثر شکسته شدن و تشکیل پیوندها ، گرما مبادله می شود . انرژی یک واکنش شیمیایی برابر است با مجموع انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوند ، و انرژی لازم برای شکستن پیوند .

اگر انرژی لازم برای شکستن پیوندها کمتر از انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوند باشد ، آنگاه واکنش گرماده است ،که در این واکنش ها می توان گرما و نور مشاهده کرد . سوختن تمام هیدروکربنات ها ، گرماده است .

انرژی چیست ؟

انقال گرما بوسیله نانو سیالات

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 79 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

پژوهشکده علوم و فناوری ناز

دانشگاه کاشان

موضوع تحقیق :

انتقال گرما به وسیله نانوسیالات

Heattransfe by

Nano fluids

کاری از :

gg

استاد راهنما :

gg

انتقال گرما به وسیله نانو سیالات

چکیده :

اخیراً استفاده از نانوسیالات که در حقیقت سوسپانسیون پایداری از نانو فیبر ها و نانورزات جامد هستند به عنوان راهبردی جدید در عملیات انتقال حرارت مطرح شده است .

تحقیقات اخیر روی نانو سیالات ، افزایش قابل توجهی را در هدایت حرارتی آنها نسبت به سیالات بدون نانوزات دیا همراه با ذرات بزرگتر (ماکرو ذرات) نشان می دهد . از دیگر تفاوت های این نوع سیالات ، تابعیت شدید هدایت حرارتی از دما ، همچنین افزایش فوق العاده فلاکس حرارتی بحرانی در انتقال حرارت جوشش آنهاست .

بیشترین افزایش هدایت حرارتی در سوسپانسیون نانو لوله های کربنی گزارش شده از این رو توجه بسیاری از دانشمندان در سالهای اخیر به استفاده از انواع نالوله ها در سیالات انتقال دهنده حرارت متمرکز شده است .

نتایج آزمایشگاهی بدست آمده از نانوسیالات نتایج قابل بحثی است که به عنوان مثال می توان به انطباق نداشتن افزایش هدایت حرارتی با تئوری های موجود اشاره کرد . این امر نشان دهنده ناتوانی این مدلها در پیش بینی صحیح خواهی نانوسیال است . بنابر این برای کاربردی کردن این نوع از سیالات در آینده و در سیستم های جدید ، باید اقدام به طراحی ، ایجاد مدلها و تئوری هایی شامل اثر نسبت حجم به سطح و فاکتورهای سیاست نانوذره و تصحیحات مربوط به آن کرد .

مقدمه

سیستم های خنک کننده ، یکی از مهم ترین دغدغه های کارخانه ها و صنایعی مانند میکروالکترونیک و هر جایی است که به نوعی با انتقال گرما رو به رو باشد با پیشرفت فناوری در صنایعی مانند میکرو الکترونیک که در مقیاس های زیر صد نانومتر عملیات های سریع و حجیم با سرعت های بسیال بالا (چند گیگاهرتز) اتفاق می افتد و استفاده از موتوهایی با توان و بار حرارتی بالا اهمیت بسزائی پیدا می کند ، استفاده از سیستم های خنک کننده پیشرفته و بهینه ، کاری اجتناب ناپذیر است . بهینه سازی سیستم های انتقال حرارت موجود ، در اکثر مواقع به وسیله افزایش سطح آنها صورت می گیرد که همواره باعث افزایش حجم واندازه این دستگاهها می شود ، لذا برای غلبه بر این مشکل به خنک کننده های جدید و موثر نیاز است و نانو سیالاتبه عنوان راهکاری جدید در این زمینه مطرح شده اند .

نانوسیالات متشکل از سوسپانسیونیاز نانو ذرات جامد یا فیبر ها با اندازه کمتر از nm 100 در یک مایع پایه می باشد در واقع بخش خوب ذرات جامد در یک مایع عموماً به نام سوسپانیسون کلوئیدال شناخته می شوند . سیستم های کلوئیدال بسیار کاربرد دارند آنها در طبیعت در سلولهای زنده دیده می شود همچنین در بسیاری از واکنش های شیمیایی حضور دارند در بسیاری از سیستم ها واسطه پایه آب بوده و ذرات به صورت ماکرو مولکولها یا توده ای از مولکولها می باشند کلوئیدها به خاطر

تنظیم گرما و سرما در ساختمان

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 5 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

HOME   SEARCH   SITEMAP

Designs That WorkVery Cold Climate

The Basic House - Mechanical Systems

As with the building enclosure design, working towards energy efficient mechanical systems is also very important in reducing the overall building energy consumption. Creating efficient mechanical systems is not just a matter of using high efficiency units; the overall system strategy, the location of the equipment and ducts, and the design of the distribution systems all impact the efficiency of the design. This section examines the impacts of efficient mechanical systems through examining the design of the cooling, heating, ventilation, dehumidification, and domestic hot water systems.

Prior to deciding on the specific system design for a house, a calculation should be made as to the maximum heat loss and heat gain of the house to determine how much energy the mechanical system needs to transfer to provide indoor comfort. The Air Conditioning Contractors of America has developed a methodology titled Manual J, which calculates the heating and cooling loads by taking into account the characteristics of the building enclosure. With this information, the system type and size can be determined depending on other constraints.

There are numerous methods for creating and distributing heating and cooling energy within homes, each with their own set of benefits and compromises. The primary decisions about mechanical systems tend to be controlled by available fuels, and by programmatic considerations. In general, there are two types of distribution systems – air based systems and water based systems. While heating can be accomplished with either system, cooling has thus far primarily been provided by air based systems due to the considerations with humidity. In this case, there is essentially no cooling required, so a radiant heating system was chosen.

With a tight building enclosure, mechanical ventilation and pollutant source control is also required to ensure that there is reasonable indoor air quality inside the house. A further consideration with the space conditioning system is how it might inter-relate with the mechanical ventilation system. Ventilation air flows are relatively small, and could be accomplished with smaller ducting, but there are certain advantages to coupling the space conditioning and ventilation systems. Exhaust fans located at potential pollutant sources can minimize the need for ventilation, but make-up air must also be considered for the air exhaust fans remove from the house.

In order to ensure good indoor air quality, all combustion appliances are recommended to be sealed combustion to the outdoors. These systems are completely decoupled from the interior environment through the use of dedicated outdoor air intake and exhaust ducts connected directly to the unit. Not only are the combustion products decoupled from the interior environment and concerns of back-drafting of the unit removed, but the usual make up air ducts soft connected to an area near the combustion appliance are eliminated. These make up air ducts (required for naturally aspirated units) are a source of uncontrolled air leakage through the building enclosure, and therefore increase utility use. Finally, the sealed combustion appliances tend to be more efficient than the naturally aspirated units.

Forced air systems can integrate the heating and cooling requirements as well as the ventilation requirements into one system, and therefore are often more cost effective than other specialized heating systems. Intermittent central-fan-integrated supply, designed to ASHRAE 62.2 ventilation requirements, with fan cycling control set to operate the central air handler is recommended to provide ventilation air, distribution, and whole-house averaging of air quality and comfort conditions.

Also, an integrated space conditioning and ventilation system is more likely to be serviced, and provides whole house mixing of indoor air. However, if a cooling system is not being installed, then a water based distribution system can be used instead, with smaller ventilation system ducting, and potentially a Heat Recovery Ventilator (HRV) to economize on heat used for ventilation air.

Typically, cooling requires a ducted air conditioning system, and the use of electricity. Depending on the climate, it may also make sense to use electricity and the ducted system to provide heating, in the form of an air source heat pump (ASHP), or ground source heat pump (GSHP). Where there is significant heating required, and natural gas is readily available, the performance of an ASHP or cost of a GSHP may prove to have a higher life-cycle cost than a condensing furnace. In the case where a cooling system is not desired, the duct system can either be downsized, or deleted and a hot water or radiant system can be used instead.

The location of the duct system can have a significant impact on the overall performance of the system, both the utility use and the ability to provide comfort. The energy loss from the ducts for forced air heating and cooling systems can be significant depending on the location of the ducts, and how well the ducts are sealed against air leakage. Though it is conceptually easy to imagine sealed duct systems, it is uncommon to find tight duct systems, and more common for duct leakage values of 20% of system flow. In many houses, the distribution duct work is located either in a vented crawl space or in a vented attic – effectively outdoors. With the ducts located exterior of the thermal envelope of the home, any leakage and conductive losses from the duct work is lost directly to the outside.

Moving the duct work and air handlers inside the thermal envelope or extending the thermal envelope to include areas such as crawl spaces and attic as part of the conditioned space of the house can be used to help prevent this energy loss to the exterior.

In general, the placement of the mechanical equipment will depend on the design of the house. For houses with conditioned crawlspaces and basements, it is often logical to place the air handler or furnace in those locations. For slab on grade designs or elevated floors, space can become a concern, in which case unvented attics provide for a convenient location for the mechanical equipment and ducts. Otherwise, placement of the equipment and / or ducts in a dropped ceiling or in closets is sometimes necessary. Consideration for space requirements for the mechanical equipment should be made early in the design. The following case study house was designed with a radiant heating system and small ventilation ducting, so that the duct work and mechanical equipment was able to be located inside the conditioned space.

Figure 22: Mechanical Schematic for Very Cold Climate House

Cooling System

Part of the America Benchmark Protocol requires the inclusion of a central cooling system on both the Benchmark and Prototype designs. To this end, the energy simulation calculations reflect the use of a central cooling system. Looking at the loads however, the cooling load is much less than 1% of the total yearly heating and cooling loads for the house located in Juneau, AK, with the heating makes up the remaining over 99%. Since the cooling is such a small portion of the load, no cooling system was actually included in this design.

Heating System

The heating system chosen is an 85% AFUE sealed combustion oil fired hot water heater, both for the availability of oil for heating, and the small size of the components of the system. The high efficiency oil boiler (in this case a Toyotomi Oil Miser OM-180) is somewhat of a specialty item, but is a good option for the cost and sealed combustion. The selected unit should be a sealed combustion unit with the dedicated intake and exhaust ducts connected to the outside to avoid any potential for back-drafting combustion products into the house.

The choice of a heat distribution system in the case of this prototype isn’t impacted by a need for cooling, and space is at somewhat of a premium, so baseboard finned tube radiators are being used for heating. Heat will be distributed around the house using baseboard finned tube radiators, which has been sized for a lower water temperature to allow integration with the hot water system, and higher efficiency. Standard baseboard radiators similar to Slant Fin BaseLine 2000 could be used with length shown on the drawings in the Appendices.

Duct Distribution System

With no need for cooling duct flows, the duct system can be significantly downsized to meet only the modest ventilation needs of the house. Small ducts are run from the outdoor air intake and exhaust hoods to the HRV, with supply air to the bedrooms of the house, and exhaust air from the common space. With the small flows expected from the HRV, the undercut on doors can easily handle the return air flow, avoiding the need for any further means of return.

Ventilation

The heart of the ventilation duct system is an HRV with flow ratings in the ~40-50 CFM range. Using the duct system described above, the objective is to turn over air throughout the house by locating the supply and returns on opposite sides of the house. The HRV fan is a particularly efficient means for providing the small ventilation air flows, with the added benefit of gaining heat recovery in the process

Provision is also made for point source pollutant control. Exhaust fans located in the bathrooms and kitchen are used to remove the localized odors and higher humidity levels created in these areas.

Filtration

It is generally considered good practice to provide for some filtration of the distributed air in the house. In the case of a house with a Heat Recovery Ventilator, a small filter could be installed in the system for the inlet air. Some HRV’s are designed to re-circ and filter house air, though their power use tends to be higher than a simple ‘once-through’ model. Higher levels of filtration generally require larger fan sizes than are found in HRV’s.

Domestic Hot Water

The base system for domestic hot water would be direct heating of the domestic water using the oil water heater. In this way, the firing rate of the appliance leads to the higher efficiency for hot water. However, some building codes don’t allow using potable water in the house heating system, in which case an indirect tank water heater similar to Amtrol Boiler Mate or Heat Transfer Products SuperStor tank could be added in a parallel zoned system through the boiler. While there is some loss of efficiency on the hot water side of things, since the boiler is within the conditioned space, and the need for heating is an overwhelmingly large part of the year, most ‘stand-by’ losses directly offset heating needs, and are not actually losses.

A well designed hot water distribution system minimizes the length of pipe runs to the various faucets, to provide shorter wait times for hot water, and less wasted heating of water that will cool in the pipework.

Energy Model Results

The results of the mechanical systems upgrades represented a reduction in energy consumption of 6.3% when compared to the energy consumption of the Building America Benchmark house design.

تحقیق گرما مادر انرژی‌ها

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 12

گرما مادر انرژی‌ها

نور یکی از مباحث و پدیده هایی است که از قرن هیجدهم دانشمندان را به خود معطوف کرده است . دوگانه بودن خواص نور ، یکی از مهم ترین عامل جذب دیگران به خود بوده است .

نور یکی از مباحث و پدیده هایی است که از قرن هیجدهم دانشمندان را به خود معطوف کرده است . دوگانه بودن خواص نور ، یکی از مهم ترین عامل جذب دیگران به خود بوده است . الکترون ها نیز همانند نور دارای خواص موجی و مادی می باشند ، هنگامی که الکترون های یک اتم ، انرژی دریافت می کنند به سطوح بالای اتم می روند که حالت برانگیختن به اتم دست داده می شود . هنگامی که الکترون ها از سطوح انرژی بالاتر به سطوح انرژی پایین تر می روند ، آن مقدار انرژی که دریافت کرده اند را به صورت نور پس می دهند .

ارتعاش اتم ها باعث تولید نور می شود ، و نور گسیل شده از الکترون های یک اتم ، در یک جهت و راستا قرار دارند . اما نور های گسیلی از مجموعه اتم ها در تمام جهات و به خط مستقیم سیر می کنند . در لیزر نور های گسیلی در یک جهت و راستا است .

نور را می توان در فرآیند های فیزیکی ، واکنش های شیمیایی ، سوختن و شکاف های هسته ای ، مشاهده کرد . قبل از شروع در مورد تولید نور در این فرآیند ، بهتر است ابتدا بحثی در مورد گرما داشته باشیم . با پی بردن به ماهیت گرما ، می توانیم نور را به آسانی بشناسیم . گرما موجی است که طول موجش بزرگتر از طول موج نور مرئی است .

هنگامی که امواج گرما انرژی دریافت می کنند ، طول موج آن ها کاهش می یابد و با دریافت انرژی به طور متداول ، این امواج در محدوده طیف رنگی ( نور مرئی ) قرار می گیرند ، که در این حالت ما ، این امواج گرما را به صورت نور مشاهده می کنیم .این امواج با دریافت انرژی بیشتر ، از محدوده نور مرئی خارج می شوند ( مانند شکاف های هسته ای) .

پس امواج گرما در دو حالت ، نامرئی هستند : امواجی که طول موجشان بیشتر از طول موج پرتو فرو سرخ و همچنین امواجی که طول موجشان کمتر از طول موج پرتو فرا بنفش است . با این ایده ، عقیده همفری دیوی مبتنی بر اینکه نور از تمرکز گرما در یک نقطه ایجاد می شود ، اثبات می شود .

پس به این نتیجه می رسیم که مبنای نور گرما ست . حال به بحث اول خود بر می گردیم ، و ابتدا از تولید نور در فرآیند فیزیکی می پردازیم : اگر به یک لامپ نگاه کرده باشید متوجه می شوید که عامل روشنایی آن یک رشته فلزی است که می درخشد ، و یا اگر به یک آهن گداخته ای توجه کرده باشید ، می بینید که آهن بر اثر حرارت روشنایی بدست آورده است .

‌● عوامل انتشار نور در این فرآیند ها :

تمام مواد از ذرات بسیار ریزی ( مولکول ها و اتم ها ) تشکیل شده اند که این مواد پیوسته در حال حرکتند . در ترمو دینامیک جنبش مولکول ها را گرما می نامند ، پس مواد در خود گرما دارند ، بنابراین از مواد امواج گرمایی تولید می شود . هنگامی که این مواد انرژی دریافت می کنند ، امواج گرمایی آن ها نیز با دریافت این مقدار انرژی طول موجشان کاهش پیدا می کند ، ودر نتیجه در محدوده نور مرئی قرار می گیرند .

فلز مقاوم رسانایی است که مقاومت الکتریکی آن زیاد است .

هنگامی که آن را در مدار می گذاریم و جریان را از آن عبور می دهیم ، الکترون های حامل انرژی در مدار ، بر اثر بر خورد با اتم های فلز ، مقداری از انرژی خود را به فلز منتقل می کنند ، و از این طریق امواج گرمای فلز ، انرژی دریافت می کنند . و در نهایت ما این امواج گرمایی را به صورت نور مشاهده خواهیم کرد .

طرز و مبنای ساختار روشنایی لامپ اینگونه است . وهمچنین می توان با حرارت دادن برخی از فلزات ، به امواج گرمایی آن ها انرژی داد . (البته موادی که از این طریق برای تولید نور مورد استفاده قرار می گیرند ، باید نقطه ذوبشان بالا باشد ، تا انرژی دریافتی باعث ذوب و تغییر حالتشان نشود ) .

واکنش های شیمیایی زمانی رخ می دهند که در طی یک فرآیند ، پیوند میان دو اتم یا دو یون شکسته شود و از طریق تشکیل پیوند جدید ، یک ماده جدید ایجاد می شود .

برای شکستن پیوند مقداری انرژی مصرف و بر اثر تشکیل پیوند مقداری انرژی آزاد می شود . انرژی مبادله شده در این واکنش ها به صورت گرما ست . اگر گرما انرژی بیشتری را دریافت کند ، آنگاه به نور تبدیل می شود .

پس اساس و پایه تبادل انرژی در واکنش های شیمیایی ، انرژی گرمایی است . می دانیم که پیوندها بر اثر تبادل یا به اشتراک گذاشتن الکترون های لایه ظرفبت ایجاد می شود . الکترون ها بر اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی از نقطه ای به نقطه ای دیگر جابجا می شوند .

اگر الکترون از سطح انرژی بالاتر به سطح پایین تر برود ، مقداری از انرژی پتانسیل آن کاهش و به صورت انرژی جنبشی تبدیل می شود ، که می توان از انرژی آن در فعالیت های مختلف استفاده کرد . اما اگر بخواهیم الکترون را از سطح انرژی پایین به سطح بالا ببریم ، باید مقداری انرژی به آن بدهیم . تشکیل و شکستن پیوندها نیز بر اساس ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی است .

هنگامی که پیوندی تشکیل می شود ، الکترون های لایه ظرفیت یک اتم از سطح انرژی بالاتر ( اتمی که الکتروگا تیوی آن کم است ) به سطح انرژی پایین تر (اتمی که الکتروگاتیوی آن زیاد است ) می رود و درنتیجه در این مسیر مقداری انرژی آزاد می کند . اما هنگامی که پیوند شکسته می شود ، الکترون از سطح انرژی پایین تر به سطح انرژی بالاتر منتقل می شود ، که برای این کار انرژی لازم است . به همین دلیل است که شکستن پیوند گرماگیر و تشکیل آن گرماده .

در یک واکنش شیمیایی فقط پیوند هایی که حساس و ضعیف و یا در برابر پیوند های مواد دیگر ناپایدار هستند (ناپایداری پیوندها بر اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو محدوده اتم ایجاد می شود )، می شکنند . و از طریق تشکیل پیوند جدید ، مواد جدیدی حاصل می شوند .

پس در یک واکنش شیمیایی بر اثر شکسته شدن و تشکیل پیوندها ، گرما مبادله می شود . انرژی یک واکنش شیمیایی برابر است با مجموع انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوند ، و انرژی لازم برای شکستن پیوند .

اگر انرژی لازم برای شکستن پیوندها کمتر از انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوند باشد ، آنگاه واکنش گرماده است ،که در این واکنش ها می توان گرما و نور مشاهده کرد . سوختن تمام هیدروکربنات ها ، گرماده است .

انرژی چیست ؟

تحقیق در باره تنظیم گرما و سرما در ساختمان

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 5 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

HOME   SEARCH   SITEMAP

Designs That WorkVery Cold Climate

The Basic House - Mechanical Systems

As with the building enclosure design, working towards energy efficient mechanical systems is also very important in reducing the overall building energy consumption. Creating efficient mechanical systems is not just a matter of using high efficiency units; the overall system strategy, the location of the equipment and ducts, and the design of the distribution systems all impact the efficiency of the design. This section examines the impacts of efficient mechanical systems through examining the design of the cooling, heating, ventilation, dehumidification, and domestic hot water systems.

Prior to deciding on the specific system design for a house, a calculation should be made as to the maximum heat loss and heat gain of the house to determine how much energy the mechanical system needs to transfer to provide indoor comfort. The Air Conditioning Contractors of America has developed a methodology titled Manual J, which calculates the heating and cooling loads by taking into account the characteristics of the building enclosure. With this information, the system type and size can be determined depending on other constraints.

There are numerous methods for creating and distributing heating and cooling energy within homes, each with their own set of benefits and compromises. The primary decisions about mechanical systems tend to be controlled by available fuels, and by programmatic considerations. In general, there are two types of distribution systems – air based systems and water based systems. While heating can be accomplished with either system, cooling has thus far primarily been provided by air based systems due to the considerations with humidity. In this case, there is essentially no cooling required, so a radiant heating system was chosen.

With a tight building enclosure, mechanical ventilation and pollutant source control is also required to ensure that there is reasonable indoor air quality inside the house. A further consideration with the space conditioning system is how it might inter-relate with the mechanical ventilation system. Ventilation air flows are relatively small, and could be accomplished with smaller ducting, but there are certain advantages to coupling the space conditioning and ventilation systems. Exhaust fans located at potential pollutant sources can minimize the need for ventilation, but make-up air must also be considered for the air exhaust fans remove from the house.

In order to ensure good indoor air quality, all combustion appliances are recommended to be sealed combustion to the outdoors. These systems are completely decoupled from the interior environment through the use of dedicated outdoor air intake and exhaust ducts connected directly to the unit. Not only are the combustion products decoupled from the interior environment and concerns of back-drafting of the unit removed, but the usual make up air ducts soft connected to an area near the combustion appliance are eliminated. These make up air ducts (required for naturally aspirated units) are a source of uncontrolled air leakage through the building enclosure, and therefore increase utility use. Finally, the sealed combustion appliances tend to be more efficient than the naturally aspirated units.

Forced air systems can integrate the heating and cooling requirements as well as the ventilation requirements into one system, and therefore are often more cost effective than other specialized heating systems. Intermittent central-fan-integrated supply, designed to ASHRAE 62.2 ventilation requirements, with fan cycling control set to operate the central air handler is recommended to provide ventilation air, distribution, and whole-house averaging of air quality and comfort conditions.

Also, an integrated space conditioning and ventilation system is more likely to be serviced, and provides whole house mixing of indoor air. However, if a cooling system is not being installed, then a water based distribution system can be used instead, with smaller ventilation system ducting, and potentially a Heat Recovery Ventilator (HRV) to economize on heat used for ventilation air.

Typically, cooling requires a ducted air conditioning system, and the use of electricity. Depending on the climate, it may also make sense to use electricity and the ducted system to provide heating, in the form of an air source heat pump (ASHP), or ground source heat pump (GSHP). Where there is significant heating required, and natural gas is readily available, the performance of an ASHP or cost of a GSHP may prove to have a higher life-cycle cost than a condensing furnace. In the case where a cooling system is not desired, the duct system can either be downsized, or deleted and a hot water or radiant system can be used instead.

The location of the duct system can have a significant impact on the overall performance of the system, both the utility use and the ability to provide comfort. The energy loss from the ducts for forced air heating and cooling systems can be significant depending on the location of the ducts, and how well the ducts are sealed against air leakage. Though it is conceptually easy to imagine sealed duct systems, it is uncommon to find tight duct systems, and more common for duct leakage values of 20% of system flow. In many houses, the distribution duct work is located either in a vented crawl space or in a vented attic – effectively outdoors. With the ducts located exterior of the thermal envelope of the home, any leakage and conductive losses from the duct work is lost directly to the outside.

Moving the duct work and air handlers inside the thermal envelope or extending the thermal envelope to include areas such as crawl spaces and attic as part of the conditioned space of the house can be used to help prevent this energy loss to the exterior.

In general, the placement of the mechanical equipment will depend on the design of the house. For houses with conditioned crawlspaces and basements, it is often logical to place the air handler or furnace in those locations. For slab on grade designs or elevated floors, space can become a concern, in which case unvented attics provide for a convenient location for the mechanical equipment and ducts. Otherwise, placement of the equipment and / or ducts in a dropped ceiling or in closets is sometimes necessary. Consideration for space requirements for the mechanical equipment should be made early in the design. The following case study house was designed with a radiant heating system and small ventilation ducting, so that the duct work and mechanical equipment was able to be located inside the conditioned space.

Figure 22: Mechanical Schematic for Very Cold Climate House

Cooling System

Part of the America Benchmark Protocol requires the inclusion of a central cooling system on both the Benchmark and Prototype designs. To this end, the energy simulation calculations reflect the use of a central cooling system. Looking at the loads however, the cooling load is much less than 1% of the total yearly heating and cooling loads for the house located in Juneau, AK, with the heating makes up the remaining over 99%. Since the cooling is such a small portion of the load, no cooling system was actually included in this design.

Heating System

The heating system chosen is an 85% AFUE sealed combustion oil fired hot water heater, both for the availability of oil for heating, and the small size of the components of the system. The high efficiency oil boiler (in this case a Toyotomi Oil Miser OM-180) is somewhat of a specialty item, but is a good option for the cost and sealed combustion. The selected unit should be a sealed combustion unit with the dedicated intake and exhaust ducts connected to the outside to avoid any potential for back-drafting combustion products into the house.

The choice of a heat distribution system in the case of this prototype isn’t impacted by a need for cooling, and space is at somewhat of a premium, so baseboard finned tube radiators are being used for heating. Heat will be distributed around the house using baseboard finned tube radiators, which has been sized for a lower water temperature to allow integration with the hot water system, and higher efficiency. Standard baseboard radiators similar to Slant Fin BaseLine 2000 could be used with length shown on the drawings in the Appendices.

Duct Distribution System

With no need for cooling duct flows, the duct system can be significantly downsized to meet only the modest ventilation needs of the house. Small ducts are run from the outdoor air intake and exhaust hoods to the HRV, with supply air to the bedrooms of the house, and exhaust air from the common space. With the small flows expected from the HRV, the undercut on doors can easily handle the return air flow, avoiding the need for any further means of return.

Ventilation

The heart of the ventilation duct system is an HRV with flow ratings in the ~40-50 CFM range. Using the duct system described above, the objective is to turn over air throughout the house by locating the supply and returns on opposite sides of the house. The HRV fan is a particularly efficient means for providing the small ventilation air flows, with the added benefit of gaining heat recovery in the process

Provision is also made for point source pollutant control. Exhaust fans located in the bathrooms and kitchen are used to remove the localized odors and higher humidity levels created in these areas.

Filtration

It is generally considered good practice to provide for some filtration of the distributed air in the house. In the case of a house with a Heat Recovery Ventilator, a small filter could be installed in the system for the inlet air. Some HRV’s are designed to re-circ and filter house air, though their power use tends to be higher than a simple ‘once-through’ model. Higher levels of filtration generally require larger fan sizes than are found in HRV’s.

Domestic Hot Water

The base system for domestic hot water would be direct heating of the domestic water using the oil water heater. In this way, the firing rate of the appliance leads to the higher efficiency for hot water. However, some building codes don’t allow using potable water in the house heating system, in which case an indirect tank water heater similar to Amtrol Boiler Mate or Heat Transfer Products SuperStor tank could be added in a parallel zoned system through the boiler. While there is some loss of efficiency on the hot water side of things, since the boiler is within the conditioned space, and the need for heating is an overwhelmingly large part of the year, most ‘stand-by’ losses directly offset heating needs, and are not actually losses.

A well designed hot water distribution system minimizes the length of pipe runs to the various faucets, to provide shorter wait times for hot water, and less wasted heating of water that will cool in the pipework.

Energy Model Results

The results of the mechanical systems upgrades represented a reduction in energy consumption of 6.3% when compared to the energy consumption of the Building America Benchmark house design.