Основы обеспечения микроклимата

ВОПРОСЫ
Микроклимат помещения.
Наиболее существенные факторы микроклимата
Комфортная окружающая среда.
Пассивные и активные факторы формирования мик­роклимата помещения.
Технологические требования к микроклимату и комфортно-технологические
Возмущающие и регулирующие воздействия на микроклимат помещения.
© 2015 Московский технологический институт

Принципы определения тепловой мощности систем отопления-охлаждения
© 2015 Московский технологический институт
ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА НА СИСТЕМЫ
ОТОПЛЕНИЯ-ОХЛАЖДЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИИ

ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА, ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА
Структурная схема формирования микроклимата

ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА
Тепловая нагрузка - сумма тепловых потоков, поступающих в помещение, которую должна нейтрализовать система, чтобы обеспечить в пределах рабочей зоны помещения в течение рабочего времени заданную (рабочую) температуру воздуха.

НЕСТАЦИОНАРНОСТЬ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
Возмущающие и регулирующие тепловые воздействия в силу их разной природы и из-за разных функций изменения во времени суток по-разному воздействуют на формирование температуры воздуха. Причем из-за нестационарности процессов имеет место запаздывание реакции температуры воздуха на то или иное тепловое воздействие.

ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА
функция изменения температуры воздуха от суммы возмущающих
тепловых воздействий Qj(τ)
функция изменения температуры воздуха от регулирующего теплового воздействия Qc(τ)

© 2010 Московский технологический институт ВТУ
+20
-30
Так, поток со знаком «плюс» соответствует теплопоступлению, а со знаком «минус» - теплопотерям помещения. Нагрузка на систему отопления-охлаждения равна алгебраической сумме тепловых потоков, поступающих в помещение с учетом знака.

© 2010 Московский технологический институт ВТУ
+20
-5
Нaгpузка на систему со знаком «плюс» означает потребность помещения в холоде, а нагрузка со знаком «минус» - потребность помещения в теплоте. В свою очередь, нагрузка на систему определяет ее требуемую мощность (тепловую, холодильную, электрическую).

СОСТАВЛЯЮЩИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
НА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ
Тепловая нагрузка на системы отопления .. охлаждения складывается
из тепловых потоков, поступающих через наружные ограждения
и от внутренних источников. Через наружные ограждения проходят:
- трансмиссионный тепловой поток за счет разности наружной
и внутренней температуры; ,
- тепловой поток с инфильтрационным воздухом, проходящим
через окна;
- теплопоступления от солнечной радиации.

ТРАНСМИССИОННЫЙ ТЕПЛОВОЙ ПОТОК,
ПРОХОДЯЩИЙ ЧЕРЕЗ НАРУЖНЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ
Из-за изменения во времени :граничных условий процессы передачи тепла через ограждения носят нестационарный характер. С учетом суточной периодичности изменения параметров наружного климата можно говорить о суточном ходе тепловых потоков, npоходящих через наружные ограждения. При этом величину теплового потока можно представить в виде суммы:
Классификация наружных ограждений с точки зрения теплопередачи
Массивные непрозрачные
Немассивные прозрачные

Из-за изменения во времени :граничных условий процессы передачи тепла через ограждения носят нестационарный характер. С учетом суточной периодичности изменения параметров наружного климата можно говорить о суточном ходе тепловых потоков, npоходящих через наружные ограждения. При этом величину теплового потока можно представить в виде суммы:
© 2010 Московский технологический институт ВТУ
где Qo - среднесуточная величина потока, Вт;
ΔQ(τ) – изменяющееся во времени суток отклонение теплового потока от среднесуточного, ВТ.

ГАШЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
При гармоническом изменении температуры наружной среды отклонение теплового потока на внутренней поверхности массивного ограждения от среднесуточного значения равно:
где ν - коэффициент затухания колебаний теплового потока;
ΔQн - отклонение теплового потока на наружной поверхности от среднесуточного значения.

ТЕПЛОВАЯ ИНЕРЦИЯ
В толще ограждения образуется температурная волна, зату­хающая по мере проникновения ее в толщу ограждения. Расстояние между двумя максимумами или минимумами волны I называется длиной волны. Для характеристики числа волн, распола­гающихся в толще данного огражде­ния, служит безразмерный показатель тепловой инерции D.
Показатель тепловой инерции характеризует число температурных волн, располагающихся в толще ограж­дения. В ограждении при D=8,5 рас­полагается примерно одна температур­ная волна.
© 2010 Московский технологический институт ВТУ

КОЭФФИЦИЕНТ ЗАТУХАНИЯ ТЕПЛОВЫХ КОЛЕБАНИЙ
© 2010 Московский технологический институт ВТУ
D – тепловая инерция ограждающей конструкции;
е – основание натурального логарифма (е=2,718)
S1; S2; ….; Sn – расчетные коэффициенты теплоусвоения материла наружной поверхности отдельных слоев ограждения;
αв - коэффициент теплоотдачи внутренней стороны
αн - коэффициент теплоотдачи наружной стороны
Y1; Y2…..Yn – коэффициент теплоусвоения материала наружной поверхности отдельных слоев ограждения

Проверку на теплоустойчивость осуществляют для горизонтальных (покрытия) и вертикальных (стены) ограждений. Определение допустимой (требуемой) амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности Aтрτв наружных ограждений с учётом санитарно-гигиенических требований:
© 2010 Московский технологический институт ВТУ
tнл – среднемесячная температура наружного воздуха за июль, °С

КОЭФФИЦИЕНТ ЗАТУХАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ
© 2010 Московский технологический институт ВТУ

ТРАНСМИССИОННЫЙ ТЕПЛОВОЙ
ПОТОК, ПРОХОДЯЩИЙ ЧЕРЕЗ
МАССИВНЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ QM В ВТ:

ТРАНСМИССИОННЫЙ ТЕПЛОВОЙ
ПОТОК, ПРОХОДЯЩИЙ ЧЕРЕЗ
ЛУЧЕПРОЗРАЧНЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ QM В ВТ:

ПРАВИЛА ОБМЕРА ПОВЕРХНОСТИ ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ
Площадь наружных и внутренних ограждений при расчете теплопотерь вычисляют с точностью до 0,01м2. Линейные размеры снимают с точностью до 0,1 м.
© 2010 Московский технологический институт ВТУ
Стены угловых помещений
Стены рядовых помещений

ПРАВИЛА ОБМЕРА ПОВЕРХНОСТИ ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ
Высота первого этажа
Высота средних этажей
Высота верхнего этажа
© 2010 Московский технологический институт ВТУ

УЧЕТ ДОБАВОЧНЫХ ТЕПЛОПОТЕРЬ
Добавка на ориентацию ограждения по сторонам горизонта
Добавка на врывание в здания и сооружения холодного воз­ духа через входы
Добавка на высоту помещения.
Добавку на проветривание холодного подполья зданий в районах вечной мерзлоты
Добавочные потери определяют в долях от основных теплопотерь.
,
© 2010 Московский технологический институт ВТУ

ДОБАВКА НА ОРИЕНТАЦИЮ ОГРАЖДЕНИЯ
ПО СТОРОНАМ ГОРИЗОНТА
© 2010 Московский технологический институт ВТУ
Прuмечанuя:
1. В угловых помещениях жилых и тому подобных зданий, на­ пример, в спальнях детских учреждений, повышают расчетную температуру внутреннего воздуха на 20, а добавку 0,05 или 0,1 не вводят.
2. Угловыми считаются помещения, имеющие две и более на­ружные стены разной ориентации, причем необязательно смеж­ные, но и противоположные.
С, В. С-В, С-З - β=0,1
З и Ю-В - β=0,1

ДОБАВКА Β НА ВРЫВАНИЕ В ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ХОЛОДНОГО ВОЗ­ ДУХА ЧЕРЕЗ ВХОДЫ, НЕ ОБОРУДОВАННЫЕ ВОЗДУШНЫМИ И ВОЗДУШНО­
ТЕПЛОВЫМИ ЗАВЕСАМИ
© 2010 Московский технологический институт ВТУ
принимают - при высоте здания Н, м, в размере:

ДОБАВКА НА ВЫСОТУ ПОМЕЩЕНИЯ
для помещений обществен­ных зданий (кроме лестничных клеток) высотой более 4 м суммар­ные теплопотери (с учетом добавок) увеличивают на 2% на каждый метр высоты сверх 4 м, но не более чем на 15%.
© 2010 Московский технологический институт ВТУ

ДОБАВКА НА ПРОВЕТРИВАНИЕ ХОЛОДНОГО ПОДПОЛЬЯ ЗДАНИЙ В РАЙОНАХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ
при tн.б < -40°С - принимают в размере
0,05 основных теплопотерь через полы помещения на первом этаже
здания.
© 2010 Московский технологический институт ВТУ

ТЕПЛОВОЙ ПОТОК С ИНФИЛЬТРАЦИОННЫМ ВОЗДУХОМ
Аэ – экономайзерный коэффициент, учитывающий частичный подогрев воздуха при его просачивании и равный 0,8 для двойного остекления в раздельных переплетах, 0,7 – для тройного остекления, а в остальных случаях – 1.
Gи – расход инфильтрационного воздуха, отнесенный к площади окна, кг/(м2ч)
© 2015 Московский технологический институт ВТУ

ТЕПЛОВОЙ ПОТОК С ИНФИЛЬТРАЦИОННЫМ ВОЗДУХОМ (ПО СНИП )
Gи - расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения;
с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг·°С)
tр t 1 расчетные температуры воздуха, °С, соответственно в помещении (средняя с учетом повышения для помещений высотой более 4 м) и наружного воздуха в холодный период года (параметры Б);
коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами, 0,8 - для окон и балконных дверей с раздельными переплетами и 1,0 – для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов.
© 2010 Московский технологический институт ВТУ

ТЕПЛОВОЙ ПОТОК С ИНФИЛЬТРАЦИОННЫМ ВОЗДУХОМ (ПО СНИП)
Lи - расход удаляемого воздуха, м3/ч, не компенсируемый подогретым приточным;
ρ – плотность воздуха в помещении, кг/м3
© 2010 Московский технологический институт ВТУ

СОСТАВЛЯЮЩИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
НА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ
Составляющие тепловой нагрузки
на системы отопления и охлаждения
Тепловой поток с инфильтрационным воздухом, проходящим
через окна
Трансмиссионный тепловой поток за счет разности наружной
и внутренней температуры;
Теплопоступления от солнечной радиации.
Теплопередача через массивные непрозрачные ограждения
Теплопередача через массивные непрозрачные ограждения

РАСЧЕТ РАСХОДА ИНФИЛЬТРАЦИОННОГО ВОЗДУХА
Определение удельного расхода воздуха, проходящего через неплотности окон, кг/чм2
© 2010 Московский технологический институт ВТУ