Jan Fišer Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů Obsah:  Historie vývoje manekýnů  Koncept ekvivalentní teploty.

Prezentace na téma: "Jan Fišer Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů Obsah:  Historie vývoje manekýnů  Koncept ekvivalentní teploty."— Transkript prezentace:

1 Jan Fišer Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů Obsah:  Historie vývoje manekýnů  Koncept ekvivalentní teploty  Diagram komfortních zón (DKZ)  Tepelný manekýn Newton  Kalibrace tepelného manekýna  Výpočet DKZ po kalibraci  Příklady měření s Newtonem  Vyhodnocení měření  Plán experimentu pro workshop

2 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 2 Historie vývoje manekýnů 1916 - Hill – první pokusy s měřením tepelného komfortu pomocí katateploměru

3 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 3 Historie vývoje manekýnů 1929-36 - Dufton – měděný válec s černým povrchem vyhřívaný žárovkami = měření suchých tepelných ztrát

4 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 4 Historie vývoje manekýnů 1941 - Gagge,Burton a Bazett – definice jednotky clo, která představuje tepelnou izolaci muže oblečeného v pánském obleku (oblek, vesta, košile s dlouhým rukávem) 1 Clo = 0,155m 2 K/W

5 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 5 Historie vývoje manekýnů 1941 – Dr. Harwood Belding - vývoj prvního manekýna – z trubek a plechů 1942 – Dr. Harwood Belding – ve spolupráci s inženýry z General Electric Co. – měděný manekýn SAM I – geometrie na základě průměrné postavy US kadeta. – možnost regulace teploty dlaní a chodidel

6 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 6 Historie vývoje manekýnů 50. – 70. léta – postupné zdokonalování manekýnů - Více samostatně regulovatelných zón - Lehčí materiály – hliník, plasty - Analogová regulace

7 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 7 Historie vývoje manekýnů 80. léta – zdokonalování regulace a měření manekýnů - Především digitální regulace a zavádění měření počítačem - Zlepšování fyziologických procesů – simulace pocení, dýchání

8 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 8 Historie vývoje manekýnů 90. léta až současnost – Zmenšování podpůrných systémů = snadnější transportovatelnost – Pohyblivý manekýni = měření funkce oděvů při pohybu – Integrace softwarů pro regulaci povrchové teploty na základě fyziologických modelů – Integrace softwarů pro real-time vyhodnocování tepelného komfortu Manekýn Adam

9 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 9 Historie vývoje manekýnů Současnost – manekýn Newton Pohyblivý s možností poceníPohyblivýS aktivním regulací dle modelu

10 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 10 Historie vývoje manekýnů

11 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 11 Obsah:  Historie vývoje manekýnů  Koncept ekvivalentní teploty  Diagram komfortních zón (DKZ)  Tepelný manekýn Newton  Kalibrace tepelného manekýna  Výpočet DKZ po kalibraci  Příklady měření s Newtonem  Vyhodnocení měření  Plán experimentu pro workshop

12 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 12 Koncept ekvivalentní teploty Základní princip

13 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 13 Koncept ekvivalentní teploty Základní princip

14 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 14 Povrchová teplota segmentu = 34 ° C Tepelný odpor oděvu a mezní vzduchové vrstvy (na segmentu) Tepelný tok ze segmentu Součinitel přestupu tepla Koncept ekvivalentní teploty Základní princip

15 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 15 Vypočítáme pro každý segment zvlášť Koncept ekvivalentní teploty Základní princip Počet segmentů = počtu eqv. teplot

16 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 16 Obsah:  Historie vývoje manekýnů  Koncept ekvivalentní teploty  Diagram komfortních zón (DKZ)  Tepelný manekýn Newton  Kalibrace tepelného manekýna  Výpočet DKZ po kalibraci  Příklady měření s Newtonem  Vyhodnocení měření  Plán experimentu pro workshop

17 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 17 Diagram komfortních zón (DKZ) H.O. Nilsson 2004 – Ph.D. Thesis T eq vs. MTV

18 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 18 Diagram komfortních zón (DKZ) H.O. Nilsson 2004 – Ph.D. Thesis

19 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 19 Diagram komfortních zón (DKZ) Protože do výpočtu T eq vstupuje R CT, diagramy pro různé oblečení jsou rozdílné!!!

20 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 20 Diagram komfortních zón (DKZ)

21 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 21 Diagram komfortních zón (DKZ)

22 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 22 Diagram komfortních zón (DKZ)

23 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 23 Diagram komfortních zón (DKZ) Hodnoty R cl, tepelný odpor oděvu používané pro letní a zimní oblečení v simulacích

24 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 24 Diagram komfortních zón (DKZ) – příklad

25 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 25 Obsah:  Historie vývoje manekýnů  Koncept ekvivalentní teploty  Diagram komfortních zón (DKZ)  Tepelný manekýn Newton  Kalibrace tepelného manekýna  Výpočet DKZ po kalibraci  Příklady měření s Newtonem  Vyhodnocení měření  Plán experimentu pro workshop

26 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 26 Měření tepelného komfortu a vyhodnocení 6 1 8 10 12 14 16 5 7 9 11 13 15 13 15 11 14 16 12 4 2, 3 7 9 5 8 10 6 1 – hlava 2 – záda 3 – hrudník 4 – pánev 5 – P rameno 6 – L rameno 7 – P paže 8 – L paže 9 – P dlaň 10 – L dlaň 11 – P stehno 12 – L stehno 13 – P lýtko 14 – L lýtko 15 – P chodidlo 16 – L chodidlo 1

27 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 27 Tepelný manekýn Newton

28 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 28 Tepelný manekýn Newton Pravá dlaň– zóna 11

29 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 29 Tepelný manekýn Newton Obličej – zóna 1 Hlava – zóna 2

30 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 30 Tepelný manekýn Newton Power Supply Amb Temp 1 Amb Temp 2 Air speed RH J-Box Breathing system Filtr RS-232 USB

31 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 31 Tepelný manekýn Newton Power Supply Amb Temp 1 Amb Temp 2 Air speed RH J-Box Breathing system Filter RS-232 USB Připojení pro sondy vnějšího prostředí 2x Teplota vzduchu 1x Rychlost vzduchu 1x Relativní vlhkost

32 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 32 Tepelný manekýn Newton Power Supply J-Box Breathing system Filter RS-232 USB Nádech nosem Výdech ústy nos ústa

33 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 33 Tepelný manekýn Newton Therm DAC 8 software Záznam dat a vizualizace Všechna data exportovatelná v CSV On-line visualizace dat

34 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 34 Obsah:  Historie vývoje manekýnů  Koncept ekvivalentní teploty  Diagram komfortních zón (DKZ)  Tepelný manekýn Newton  Kalibrace tepelného manekýna  Výpočet DKZ po kalibraci  Příklady měření s Newtonem  Vyhodnocení měření  Plán experimentu pro workshop

35 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 35 Kalibrační měření Ta = 24 ° C Tr = 24 ° C Tsk = 34 ° C S oblečením Kalibrace tepelného manekýna Tepelné toky pro všechny části h CT pro všechny části q ct = 90,1 W/m 2 T sk = 34 °C T a = 23,5 °C Příklad výpočtu pro levou dlaň

36 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 36 Kalibrace tepelného manekýna Kalorimetrická komora v budově D5

37 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 37 Kalibrace tepelného manekýna II. Kalibrace manekýna v kalorimetrické komoře - 21.3.2013 - výsledky

38 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 38 Kalibrace tepelného manekýna Finální hodnoty h CT,cal z kalibrace a průměrované hodnoty pro párové části manekýna

39 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 39 Obsah:  Historie vývoje manekýnů  Koncept ekvivalentní teploty  Diagram komfortních zón (DKZ)  Tepelný manekýn Newton  Kalibrace tepelného manekýna  Výpočet DKZ po kalibraci  Příklady měření s Newtonem  Vyhodnocení měření  Plán experimentu pro workshop

40 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 40 Výpočet DKZ po kalibraci

41 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 41 Výpočet DKZ po kalibraci

42 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 42 Výpočet DKZ po kalibraci

43 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 43 Výpočet DKZ po kalibraci Původní diagram Diagram po úspěšné kalibraci

44 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 44 Obsah:  Historie vývoje manekýnů  Koncept ekvivalentní teploty  Diagram komfortních zón (DKZ)  Tepelný manekýn Newton  Kalibrace tepelného manekýna  Výpočet DKZ po kalibraci  Příklady měření s Newtonem  Vyhodnocení měření  Plán experimentu pro workshop

45 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 45 Příklady měření s Newtonem – kabina letadla Amb2 RH Amb1 T1 T2 a Pt100 pro regulátor T3

46 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 46 Příklady měření s Newtonem – kabina letadla

47 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 47 Příklady měření s Newtonem – kabina letadla

48 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 48 Příklady měření s Newtonem – kancelář tamb1 - 10 cm RH - 80 cm tamb2 and wind - 130 cm Změřit tepelný komfort při běžném provozu kanceláře. Celkem změřeny 3 dny

49 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 49 Příklady měření s Newtonem – kancelář Case 1 – ta = 24,5 °C Case 2 – ta = 24,9 °C, zrovna zašlo slunce a bylo vyvětráno Case 1 – ta = 21,5 °C Case 2 – ta = 25,0 °C + přímé sluneční záření

50 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 50 Obsah:  Historie vývoje manekýnů  Koncept ekvivalentní teploty  Diagram komfortních zón (DKZ)  Tepelný manekýn Newton  Kalibrace tepelného manekýna  Výpočet DKZ po kalibraci  Příklady měření s Newtonem  Vyhodnocení měření  Plán experimentu pro workshop

51 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 51 Vyhodnocení měření -Vyhodnotit naměřená data v grafech a vyhodnotit podstatná fakta a závěry. - Kontrola výsledků a závěrů, pokud se něco „nezdá“ pečlivě konfrontovat se záznamy z měření (psané, foto)

52 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 52 Vyhodnocení měření Převedení dat z CSV souborů Provedení statistik (průměry, SD, variace) Výpočet T eq pro všechny části Vynesení v DKZ

53 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 53 Vyhodnocení měření – kontrola výsledků

54 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 54 Vyhodnocení měření – kontrola výsledků stejné části, různé teploty?

55 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 55 Vyhodnocení měření – kontrola výsledků

56 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 56 Vyhodnocení měření – kontrola výsledků části byly různě oblečené.

57 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 57 Obsah:  Historie vývoje manekýnů  Koncept ekvivalentní teploty  Diagram komfortních zón (DKZ)  Tepelný manekýn Newton  Kalibrace tepelného manekýna  Výpočet DKZ po kalibraci  Příklady měření s Newtonem  Vyhodnocení měření  Plán experimentu pro workshop

58 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 58 Plán experimentu pro workshop Cíl: Změření změny lokálního tep. komfortu při použití vyhřívané sedačky ?

59 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 59 Plán experimentu pro workshop Časový plán

60 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 60 Plán experimentu pro workshop – ostatní data

61 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 61 Plán experimentu pro workshop – zpracování dat

62 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 62 Program workshopu 09:00 - 09:30 - Úvodní přednáška: Prostředí v kabinách automobilů - možnosti jeho predikce a měření (J. Fišer) 09:30 - 10:30 - Model pro predikci tepelné zátěže kabiny automobilu (struktura modelu, vlastnosti modelu, parametrizace geometrie, vstupní data, výstupy) (J. Pokorný) 10:30 - 11:30 - Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů (J. Fišer) 11:30 - 12:30 - Přestávka na oběd a kávu 12:30 - 13:30 - Ukázka funkcí a aplikace modelu tepelné zátěže automobilu (J. Pokorný) 13:45 - 16:00 - Měření s tepelným manekýnem Newtonem (Seznámení s hardware manekýna, ukázka měření a vyhodnocení tepelného komfortu pomocí metodiky diagramu komfortních zón - ISO 14505-2)(J. Fišer) 16:00 - 17:00 - Možnost diskuze u kávy

63 Měření tepelného komfortu v kabinách automobilů prostřednictvím tepelných manekýnů 63 Konec prezentace Děkuji za pozornost Workshop je podpořen z projektu: - Podpora tvorby excelentních týmů mezioborového výzkumu na VUT CZ.1.07/2.3.00/30.0005