Воздушно-тепловой режим помещения

ЛЕКЦИЯ 1 1. ВОЗДУШНО-ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ПОМЕЩЕНИЯ 1.1. Расчетные параметры наружного воздуха В соответствии с требованиями СП 60.13330.2016 «Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха» (п.5.13) и СП 131.13330.2018 «Строительная климатология» (табл.10) расчет систем вентиляции и кондиционирования воздуха выполняются для двух периодов года и переходных условий: Холодный период. . . . . . . . . . . . . . . . .text < 10 оС; Переходные условия . . . . . . ………..text = 10 оС; Iext = 26,5 кДж/кг; Теплый период. . . . . . . . . . . . . . . . . . . text > 10 оС. В теплый и холодный периоды температуры наружного воздуха изменяются в очень широких пределах. Поэтому расчетные параметры наружного воздуха (text., Iext) разделены на две категории (таблица). Таблица Категории параметров климата Категории параметров климата Параметр А Б Холодный период года Температура, text 528 / 94 Продолжит. отклонения, час в год За весь период / Обеспечен., % - / 92 Средняя наиболее холодной пятидневки Теплосодержание, Iext По расчету, при t ext и средней относит. влажности воздуха φext за январь (в 15 ч) Теплый период года Температура, t ext Продолжит. отклонения, час в год 440 / 95 86 / 98 За весь период За весь период / Обеспечен., % Теплосодержание, Iext По соответствующим картам районирования теплосодержания наружного воздуха (I, II … VII районы) 1 Например, для Екатеринбурга, расчетная температура наружного воздуха в теплый период t extA = 23 оС. Это значит, что с вероятностью 94% превышения этой температуры будут наблюдаться продолжительностью не более 440 часов в год или в теплый период. Для холодного периода t extБ = - 32 оС. Это значит, что с вероятностью 92% средняя температура наиболее холодной пятидневки не упадет ниже - 32о С. Расчетными условиями для проектирования систем ОВ и КВ жилых, общественных, административно-бытовых и производственных зданий являются: в теплый период года - параметры А для систем вентиляции и параметры Б для систем кондиционирования; в холодный период года - параметры Б для систем отопления, вентиляции и кондиционирования. (параметры А используются для зданий сельскохозяйственного назначения) При проектировании канальных систем естественной вытяжной вентиляции температуру наружного воздуха следует принимать t ext = +5оС (п. 7.1.10). В пояснительной записке к курсовому проекту принятые параметры наружного воздуха рекомендуется представить в виде таблицы. Таблица Расчетные параметры наружного воздуха Период года Температура, оС Теплосодержание, кДж/кг Холодный Б t ext Б I ext 10 26,5 А t ext А I ext Переходные условия Теплый 2 1.2. Расчетные параметры внутреннего воздуха Самочувствие и работоспособность человека зависят от параметров микроклимата. Параметры микроклимата при расчете и проектировании отопления и вентиляции помещений (кроме помещений, для которых метеоусловия установлены другими нормами) следует принимать в соответствии с п. 5.1 СП 60.13330.2016 ОВ и КВ по ГОСТ 12.1.00588 «Общие санитарно технические требования к воздуху рабочей зоны», ГОСТ 3049496 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» и СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям про- живания в жилых зданиях и помещениях». Эти нормы направлены на обеспечение микроклиматических условий и поддержание чистоты воздуха только в обслуживаемой или рабочей зоне помещений (на постоянных и непостоянных рабочих местах). Микроклиматические условия в помещениях в этих нормах подразделяются на оптимальные и допустимые. Оптимальные - это сочетания показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции. Они дают ощущение полного теплового комфорта (ни холодно, ни жарко) и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности. Для обеспечения этих условий применяют автоматически регулируемые (и относительно дорогие) системы кондиционирования воздуха (п.5.3 СП 60.13330.2016 ОВ и КВ). Допустимые микроклиматические условия – это сочетания показателей микроклимата, которые могут вызвать временные и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния организма, не выходящие за пределы приспособительных физиологических возможностей. При этом не возникает нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные тепловые ощущения (небольшой перегрев или переохлаждение), ухудшение самочувствия и понижение работоспособности Нормирование оптимальных и допустимых микроклиматических условий зависит от периода года и назначения помещений. Различают четыре вида помещений по назначению: жилые; общественные; административно-бытовые и производственные. Первые два вида помещений предназначены для всех категорий людей (взрослые и дети), последние – для работающих (взрослых). 3 Жилые помещения. Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в помещениях жилых зданий (дома, общежития) в холодный и теплый периоды года приведены в ГОСТ 30494-96 и СанПиН 2.1.2.2645-10. Вместе с тем, СП 60.13330.2016 ОВ и КВ (п. 5.1.а) требует поддерживать в холодный период года в обслуживаемой зоне жилых помещений twz - минимальную из оптимальных температур (для жилых комнат twz = 20 оС при t extБ > - 31 оС и twz = 21 оС при Б t ext ≤ - 31 оС). В теплый период – метеорологические условия в помещениях жилых зда- ний не нормируются (п. 5.2.) Помещения общественных и административно-бытовых зданий. Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в помещениях общественных и административно-бытовых зданий в холодный и теплый периоды года приведены в ГОСТ 30494-96 в зависимости от категорий помещений (всего 6 категорий). Нормируемые значения twz в холодный период для отдельных помещений даны также в СП 118.13330.2012 «Общественные здания и сооружения», СНиП 2.09.0487* «Административно-бытовые здания» (раздел «Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха»), СНиП 31-05-2003 «Общественные здания административного назначения»). СП 60.13330.2016 ОВ и КВ (п. 5.1.) требует поддерживать в холодный период года в обслуживаемой зоне минимальную из допустимых температур (при отсутствии в помещении избытков теплоты) twz= twz доп min либо экономически целесообразную (т. е. максимальную) температуру в пределах допустимых при наличии тепло избытков twz= twz доп max В теплый период в помещениях с избытками теплоты поддерживать допустимую температуру воздуха не более чем на 3 °С выше расчетной температуры наружного воздуха (по параметрам А), но не более 33 °С twz ≤ t extА + 3 оС ≤ 33 оС. а при отсутствии избытков теплоты - температуру равную температуре наружного воздуха (по параметрам А), но не менее минимально допустимой. 4 twz = t extА ≥ twz доп min Скорость движения воздуха и в холодный и в теплый периоды устанавливается в пределах допустимых норм, относительная влажность воздуха нормируется только по заданию Заказчика. Производственные помещения. Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне а также радиационная температура производственных помещений в холодный и теплый периоды года приведены в ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН 2.2.4.548-96. Нормируемые значения twz, φwz, Vwz и tR принимаются в зависимости от категории тяжести выполняемой работы. СанПиНом установлена еще и допустимая интенсивность теплового облучения работающих от производственных источников Iwz, в зависимости от %-та облучаемой поверхности тела. Например, для работ средней тяжести II а (до 230 Вт) допустимые микроклиматические условия в х.п.г.: twz=17 – 23 оС, φwz=15 - 75%, Vwz ≤ 0,3 м/с и tR=16 - 24 оС. Оптимальные – twz=19 - 21 оС, φwz=60 – 40 %, Vwz = 0,2 м/с и tR=18-22 оС. Требования СП 60.13330.2016 ОВ и КВ к поддержанию температуры, скорости и относительной влажности воздуха в рабочей зоне производственных помещений такие же, что и для общественных и административно-бытовых помещений за одним исключением: в теплый период в помещениях с избытками теплоты поддерживать температуру воздуха не более чем на 4 °С выше расчетной температуры наружного воздуха (по параметрам А) с ограничением верхнего предела в зависимости от степени тяжести выполняемой работы twz ≤ t extА + 4 оС. Для всех помещений параметры микроклимата в переходные условия принимаются такими же, как в холодный период года. В пояснительной записке к курсовому проекту принятые параметры внутреннего воздуха для расчетного помещения с тепло избытками рекомендуется представить в виде таблицы. 5 Таблица Допустимые параметры внутреннего воздуха Период года Температура Скорость движения Относит. влажность воздуха twz, оС воздуха Vwz, м/с, воздуха φ, %, не более не более ХПГ и ПУ ТПГ 1.3. Теплопоступления от солнечной радиации через вертикальные световые проемы Теплопоступления от солнечной радиации через заполнение световых проемов учитываются в тепловом балансе помещения только в теплый период года. Нормативные документы, в которых приведены методики расчета этих теплопоступлений, это отмененный СНиП II-33-75 «ОВиКВ» (прил. 12) и Пособие 2.91 к тоже отмененному СНиП 2.04.05-91* «ОВиКВ» Предлагаю более простую методику. Расчет выполняется для наиболее жаркого месяца (июль) и определенного времени суток – т. е. такого расчетного часа, который, вопервых, соответствует рабочему времени (включена вентиляция), во-вторых, - соответствует максимуму прямой солнечной радиации. Через освещенные световые проемы в расчетный час поступает прямая солнечная радиация с интенсивностью qпр Вт/м2 и рассеянная радиация от всего небосвода - qр Вт/м2. Через неосвещенные проемы поступает только рассеянная солнечная радиация. 6 Схема тепловых потоков от солнечной радиации Значения тепловых потоков qпр и qр проходящих через одинарное остекление светового проема, приведены в справочных таблицах для часов истинного (местного) времени. Время бывает: местное, поясное и декретное. Истинное солнечное время ориентировочно можно принять как декретное минус 1 час. Следует иметь в виду, что величины тепловых потоков зависят от географической широты местности и от географической ориентации оконных проемов. Количество тепла, поступающего через заполнения вертикальных световых проемов, определяется по формулам: - для освещенных проемов qосв  (qпр  qр,осв ) K1 K 2 Вт/м2 - для затененных проемов q зат  q р,зат K1 K 2 где Вт/м2, К1 - коэффициент, учитывающий экранирующее влияние переплетов (в зависимо- сти от вида переплетов, числа стекол, освещенности проема и широты местности); К2 - коэффициент, учитывающий загрязнение стекла (влияет концентрация пыли, дыма, копоти в атмосфере). Например, для освещенного проема, широта 44-68 о с.ш., двойное остекление в деревянных переплетах К1 =0,45; К2 =0,9. Максимальный тепловой поток от солнечной радиации, поступающий в помещение Qмакс находится по формуле: 7 Qмакс = (qосвFосв+ qзатFзат) βсз Вт, где Fосв, Fзат - соответственно площади освещенных и затененных в расчетный час проемов, м2; сз - коэффициент ткани солнцезащиты (его значения составляют: для штор из темной - 0,8; для штор из светлой ткани - 0,4; шторы – жалюзи – 0,6) (СНиП II-33-79** прил. 8). Часть поступающего в помещение тепла от солнечной радиации расходуется на нагревание внутренних ограждающих конструкций (аккумулируется ими). Поэтому количество тепла, учитываемое в расчетах вентиляции помещений, уточняется по формуле: Q  Q макс 0,5Fпл mпл  1,5Fпт mпт  ΣFст mст Fпл  Fпт  ΣFст где Fпл ,Fпт ,Fст - площади пола потолка и внутренних стен соответственно, м2; m - коэффициенты, учитывающие теплопоглощение и зависящие от вида материала основного слоя ограждения и периода воздействия прямой солнечной радиации (СНиП II-3-75* прил.12. т.8). Материал Период воздействия прямой с.р. 12 5 Кирпич 0,55 0,41 Ж/бетон 0,53 0,36 Дерево 0,84 0,69 Пример определения расчетных тепловых потоков. Географическая широта 56 с.ш. В помещении есть оконные проемы западной и восточной ориентации. Поступление тепла от прямой / рассеянной солнечной радиации в июле через одинарное вертикальное остекление световых проемов, Вт / м2 на этой широте ( qпр , q р,осв , q р,зат ) 8 Истинное солнечное Ориентация светового проема до Истинное солнечное время полудня время З В 5-6 30 433/74 18-19 6-7 43 523/115 17-18 7-8 48 547/122 16-17 8-9 55 504/114 15-16 9-10 56 378/91 14-15 10-11 58 193/76 13-14 11-12 63 37/67 12-13 В З Ориентация светового проема после полудня Для окон восточной ориентации максимальные поступления прямой радиации с 7 до 8 часов истинного солнечного времени (т. е. 8-9 – декретного времени, это рабочее время!). В этот расчетный час на восточные (освещенные) проемы воздействует и прямая и рассеянная, а на западные (затененные) только рассеянная солнечная радиация. В расчет принимаем: qпр= 547, qр осв= 122, qр зат = 48 Вт/м2. Период воздействия прямой солнечной радиации можно определить по той же таблице. Окна освещены с 5 до 19 часов, период воздействия прямой составляет 19 – 5 = 14 часов (для определения значений mi). 9