M04-Meteorologické základy

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
FAKULTA STAVEBNÍ
JIŘÍ HIRŠ, GÜNTER GEBAUER
TZB - VZDUCHOTECHNIKA
MODUL BT02-04
METEOROLOGICKÉ ZÁKLADY

STUDIJNÍ OPORY
PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
TZB-Vzduchotechnika, modul BT02-04, Meteorologické základy


































© Doc. Ing. Jiří Hirš, CSc., Ing. Olga Rubinová, Ph.D., Brno 2005
- 2 (16) -
Obsah
OBSAH
1 Úvod ...............................................................................................................5
1.1 Cíle ........................................................................................................5
1.2 Požadované znalosti..............................................................................5
1.3 Doba potřebná ke studiu .......................................................................5
1.4 Klíčová slova.........................................................................................5
2 Klimatologické a meteorologické základy..................................................7
2.1 Sluneční záření......................................................................................8
2.2 Teplota a vlhkost vzduchu ..................................................................11
2.3 Tlak vzduchu.......................................................................................14
2.4 Vítr ......................................................................................................14
3 Závěr............................................................................................................15
3.1 Shrnutí.................................................................................................15
3.2 Studijní prameny .................................................................................15
3.2.1 Seznam použité literatury .....................................................15
3.2.2 Seznam doplňkové studijní literatury ...................................15
3.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny...........................16

- 3 (16) -

Úvod
1 Úvod
1.1 Cíle
Zásadními veličinami pro návrh vzduchotechnických systémů jsou tepelné
ztráty a tepelná zátěž. Uvedené veličiny jsou výchozí pro dimenzování
vzduchotechnických jednotek zejména pak výměníků. Vymezení výpočtových
klimatických podmínek ovlivňuje velikost strojního zařízení i hospodárnost
provozu a je primárním předpokladem dodržení požadovaného či předepsaného
stavu vnitřního prostředí. Základní znalosti meteorologie a klimatologie,
působení klimatických veličin na vnitřní prostředí jsou nezbytné pro
kvalifikovaný návrh vzduchotechnického systému. Modul je zaměřen na:
• Specifikaci klimatických a meteorologických veličin
• Zásadní výpočtové hodnoty - teploty a vlhkostí vzduchu, sluneční záření
• Výpočtové vnější podmínky pro Českou republiku
1.2 Požadované znalosti
Základní znalosti stavební fyziky a vytápění.
1.3 Doba potřebná ke studiu
Z ohledem na méně náročnou problematiku související se vzduchotechnikou
bude doba potřebná k zvládnutí náplně modulu 1 hodina.
1.4 Klíčová slova
Klimatologie, meteorologie, sluneční záření, vnější prostředí, teplota vzduchu,
nadmořská výška, sluneční konstanta, atmosférický tlak, denostupně.


- 5 (16) -

Závěr
2 Klimatologické a meteorologické základy
Primární veličiny pro návrh a provoz vzduchotechnických systémů vyplývají z
klimatologických a meteorologických poměrů. Klimatické poměry představují
průměrný stav ovzduší charakteristický pro určitou lokalitu. Typickými
veličinami jsou průměrné event. dlouhodobě průměrné veličiny, které tvoří
teplota, tlak, vlhkost, oblačnost, rychlost a směru větru, vodní srážky.
Meteorologické poměry představují okamžitý povětrnostní stav ovzduší
vztažený pro konkrétní čas a místo.
ěry.
Povětrnostní poměry jsou výchozí pro provoz vzduchotechnických systémů,
ověřování energetických potřeb a aktuální modelování i simulaci.
Klimatické poměry a z nich odvozené průměrné veličiny za dlouhodobé období
jsou výchozí pro návrh vzduchotechnických systémů.
Klimatické poměry naší republiky vyplývají z její vnitrozemské polohy ve
střední Evropě. Je to typické mírné podnebí s výrazným střídáním čtyř ročních
období. Podnebí ČR je přechodným typem mezi podnebím přímořským
s vlivem Atlantického oceánu a vnitrozemským s vlivem euroasijské pevniny.
Rozmanité výškové poměry se na poměrně malé rozloze projevují tak, že
izotermy se přibližně kryjí s vrstevnicemi. Velikost srážek, se kterou souvisí
také vlhkost kolísá od 450 do 1500 mm ročně. Obr. 1 znázorňuje jak utvářejí
místní klimatické podmínky.geografické pom
Nejvýznamnější klimatické veličiny pro dimenzování vzduchotechnických a
klimatizačních zařízení jsou:
• Teplota vzduchu, teplota mokrého teploměru, entalpie, vlhkost vzduchu
• Intenzita slunečního záření
• Atmosférický tlak
null teplota vzduchu
null vlhkost vzduchu (entalpie)
null intenzita slunečního záření
null tlak vzduchu
null vítr
null sluneční svit (délka trvání)
null nadmořská výška
null zeměpisná šířka
null orientace ke světovým stranám
null konfigurace terénu
klimatologické veličiny
geografické faktory

Obr. 1 Geografické faktory utvářející místní klima
- 7 (16) -
TZB-Vzduchotechnika, modul BT02-04, Meteorologické základy
2.1 Sluneční záření
Původcem tepla na Zemi je sluneční záření. Na každý čtvereční metr zemského
povrchu dopadá v našich podmínkách za jeden rok 1200 kWh sluneční energie,
to je srovnatelné s množstvím energie uvolněné při spálení 250 kg uhlí. Přenos
energie od Slunce na zemský povrch trvá přibližně 8 minut. Spektrum
slunečního záření zahrnuje:
osféře,
sféry),
záření.
í.
ch lesklých ploch.
nta I
k
.
• ultrafialové sluneční záření s vlnovými délkami menšími než 390 nm,
které před vstupem do zemské atmosféry tvoří asi 7 % energie celkového
elektromagnetického slunečního záření a jež je ze značné části
absorbováno atmosférickým ozónem ve strat
• viditelné sluneční záření s vlnovými délkami od 390 nm do 760 nm
vytvářející spektrum barev od fialové po červenou (asi 48 % energie
celkového elektromagnetického slunečního záření před vstupem do
atmo
• infračervené sluneční záření, které má vlnové délky větší než 760 nm a
před vstupem do atmosféry tvoří přibližně 45 % z toku energie
slunečního
Zemská atmosféra sahá do výšky přes 1000 km, je to poměrně tenká vrstva
vyplněná vzduchem, je složená převážně z dusíku a kyslíku. Ve výškách nad 6
km pohlcují tyto plyny ultrafialové a rentgenové záření a jsou jím ionizovány
(odtud název ionosféra). Níže v atmosféře (ve výškách od 20 do 30 km) se
zachycuje ultrafialové záření ve vrstvě s velkým obsahem ozónu (odtud
ozónosféra). Pohlceným ultrafialovým zářením se ozónosféra zahřívá. Celkově
atmosféra asi 1/3 slunečního záření odrazí, část pohlcuje a rozptyluje, čímž se
sluneční záření oslabuje a mění se jeho spektrální složen
Sluneční záření lze rozdělit na dvě části, a to na sluneční záření přímé a
rozptýlené (difúzní). Přímé sluneční záření přichází do oka pozorovatele ze
Slunce a vzhledem k velké vzdálenosti Země od Slunce tvoří svazek prakticky
rovnoběžných paprsků. Rozptýlené sluneční záření vzniká následkem rozptylu
přímých slunečních paprsků na molekulách plynných složek vzduchu, na
vodních kapičkách, ledových krystalcích a na nejrůznějších aerosolových
částicích vyskytujících se v zemském ovzduší. Kromě toho je součástí
difúzního záření také sálání okolních ploch, terénu, budov apod. K oslunění
plochy také přispívá odraz přímého záření od okolního terénu, které může být
významné u větších vodních ploch, aj. větších světlý
Základní veličinou při popisu slunečního záření dopadajícího na Zemi je jeho
intenzita