🗊Презентация Понятие микроклимата в помещении. Тепловой баланс помещения

Понятие микроклимата в помещении. Тепловой баланс помещения Лекция 2.

План лекции 1. Общие сведения о микроклимате помещения 2. Нормативные требования к микроклимату помещения 3. Тепловой, воздушный и влажностный режимы помещения 4. Тепловой баланс 5. Потери теплоты через ограждающие конструкции зданий 6. Теплопоступления в помещение

Вопросы для самостоятельного изучения 1. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций. 2. Теплотехнический расчет ограждений. 3. Микроклимат помещения. Основные понятия 4. Нормативные требования к микроклимату помещений различного назначения. 5. Расчетные наружные климатические условия для проектирования систем обеспечения микроклимата. 6. Правила обмера поверхностей ограждающих конструкций 7 .Добавочные потери тепла, вызываемые различными факторами (коэффициенты β1 и β2) 8. Теплозатраты на нагрев инфильтрующегося и вентиляционного воздуха. 9.Расчет тепловых потерь тепла через неутепленные полы, расположенные на грунте. 10. Определение потерь тепла по укрупненным измерителям. Теплотехническая оценка здания.

1. Общие сведения о микроклимате помещения Функциональное состояние организма – совокупность характеристик физиологических систем, отражающих взаимодействие организма с окружающей средой, его жизнедеятельность и работоспособность. Под микроклиматом помещения понимается совокупность теплового, воздушного и влажностного режимов в их взаимосвязи. Основное требование к микроклимату помещения — поддержание благоприятных условий для находящихся в нем людей. Микроклимат - искусственно создаваемые климатические условия в закрытых помещениях (напр., в жилище) для защиты от неблагоприятных внешних воздействий и создания зоны комфорта.

1. Общие сведения о микроклимате помещения Виды микроклимата: комфортный; нагревающий с преобладанием: радиационного тепла, конвекционного тепла; охлаждающий: с субнормальными температурами (+10°С – 10°С), с низкими температурами (ниже -10°С); переменный; с повышенной влажностью: при нормальной и низкой температуре воздуха, при высокой температуре воздуха.

1. Общие сведения о микроклимате помещения Для нормальной жизнедеятельности и хорошего самочувствия человека должен соблюдаться тепловой баланс между теплотой, вырабатываемой организмом человека, и теплотой, отдаваемой им окружающей среде. При нормальных условиях окружающей среде передается более 90 % теплоты (около 50 % передается излучением; 25 % — конвекцией; 25 % — испарением) и менее 10 % теряется в результате обмена веществ.

2. Нормативные требования к микроклимату помещения Основными показателями микроклимата являются: Температура воздуха в помещении tв Усредненная температура на поверхностях ограждений tp tn – температура на ограждении Fn – площадь ограждения Относительная влажность φв Скорость движения воздуха в помещении vв Параметры микроклимата, при которых сохраняется тепловое равновесие в организме человека при отсутствии напряжения в системе его терморегуляции, называются комфортными, или оптимальными.

2. Нормативные требования к микроклимату помещения Рис. 2.1. Зоны комфортных сочетаний температур воз­духаtв и ограждений tp в жилых помещениях:1 — для холодного периода года; 2 — для теплого периода года

2. Нормативные требования к микроклимату помещения Первое условие комфортности определяет область сочетаний tв и при которых человек, находясь в центре рабочей зоны, не испытывает ни перегрева, ни переохлаждения. Для спокойного состояния человека tв = 21 ...23 °С; при легкой работе — 19...21 °С; при тяжелой работе - 14... 16 °С. Для зимнего периода первое условие комфортности (для зданий, построенных до 1994 г.) характеризуется формулой tp = 1,57 tп -0,57 tв ± 1,5, где tп — температура помещения (результирующая температура: tп = (tв + tp)/2. Данная формула ограничивает значения tв и tp, так как одна и та же требуемая температура помещения может быть достигнута при различных значениях tв и tp.

2. Нормативные требования к микроклимату помещения Второе условие комфортности определяет допустимые температуры нагретых и охлажденных поверхностей при нахождении человека в непосредственной близости от них. Для недопущения перегрева головы человека поверхности потолка и стен могут быть нагреты до допустимой температуры tдопнагр≤(19,2 + 8,7)/ψ или охлаждены до температуры tдопохл ≥(23-5)/ψ, где ψ — коэффициент облученности от поверхности элементарной площадки на голове человека в сторону нагретой или охлаждаемой поверхности. Температура поверхности пола зимой может быть на 2,0...2,5°С ниже температуры воздуха в помещении, но не выше 22...34°С.

2. Нормативные требования к микроклимату помещения Основные требования к микроклимату содержатся в санитарных и строительных нормативных документах: СанПиН 2.1.2.2645-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях" ГОСТ 12.1.005-88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования»

2. Нормативные требования к микроклимату помещения Различают три периода года: теплый, среднесуточная температура наружного воздуха tн составляет более +8 °С холодный, среднесуточная температура наружного воздуха tн ниже +8 °С переходный, среднесуточная температура наружного воздуха tн=+8 °С

2. Нормативные требования к микроклимату помещения По интенсивности труда все виды работ подразделяются на три категории: легкие, с соответственной затратой энергии до 172 Вт средней тяжести, с соответственной затратой энергии 172...293 Вт тяжелые, с соответственной затратой энергии более 293 Вт.

2. Нормативные требования к микроклимату помещения По интенсивности явных тепловыделений помещения подразделяются на три группы: с незначительными теплоизбытками явной теплоты (до 23 Вт/м3); со значительными избытками явной теплоты (более 23 Вт/м3); жилые, общественные, вспомогательные помещения производственных зданий при всех значениях явной теплоты.

2. Нормативные требования к микроклимату помещения Оптимальными микроклиматическими условиями являются такие, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизмов его терморегуляции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности. Допустимыми условиями являются такие, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.

2. Нормативные требования к микроклимату помещения В холодный период года температура воздуха должна составлять (оптимальные параметры) при легкой работе — 20... 23 °С; при работе средней тяжести — 17... 20 °С; при тяжелой работе — 16... 18 °С. Допустимые температуры составляют при легкой работе — 19... 25°С; при работе средней тяжести — 15... 23°С; при тяжелой работе — 13... 19 °С.

2. Нормативные требования к микроклимату помещения В теплый период года оптимальными считаются температуры при легкой работе — 22... 25°С; при работе средней тяжести — 21... 23°С; при тяжелой работе — 18... 21 °С. Допустимая температура — 25... 33 °С. Для всех периодов: Оптимальная относительная влажность воздуха составляет 40... 60%, допустимая – 30…70% Скорость воздуха для холодного периода — 0,2...0,3 м/с; для теплого периода — 0,2...0,5 м/с.

3. Тепловой, воздушный и влажностный режимы помещения Тепловым режимом помещения называется совокупность всех факторов и процессов, определяющих тепловую обстановку. Теплоустойчивость — это свойство ограждения сохранять относительное постоянство температуры при колебаниях тепловых воздействий. Для оценки теплоустойчивости ограждения в целом в инженерных расчетах используют величину характеристики тепловой инерции D

3. Тепловой, воздушный и влажностный режимы помещения Воздушным режимом здания называются процессы воздухообмена между наружным и внутренним воздухом, а также между всеми его помещениями Естественными силами, вызывающими движение воздуха, являются гравитационное и ветровое давление. Внутренний воздух удаляется за пределы зданий с помощью вытяжных вентиляционных систем, а также через неплотности наружных ограждений

3. Тепловой, воздушный и влажностный режимы помещения Тепловой режим здания в значительной мере зависит от его воздушного режима, так как инфильтрация холодного наружного воздуха требует дополнительных затрат теплоты на его подогрев, а эксфильтрация влажного внутреннего воздуха приводит к увлажнению материалов и снижению теплозащитных качеств наружных ограждений. Поэтому величина воздухопроницаемости G, кг(м2 ч), является нормируемой для различных ограждающих конструкций; она не должна превышать нормативных значений.

3. Тепловой, воздушный и влажностный режимы помещения Влажностный режим ограждающих конструкций формируется под влиянием разности парциальных давлений водяного пара по обе стороны ограждения и физических свойств материалов конструкций. Процесс переноса влаги в толще ограждений является сложным термодинамическим процессом и наиболее полно описывается с помощью понятия потенциала влажности

4. Тепловой баланс помещения В помещении, в котором поддерживается постоянный (стационарный, не меняющийся во времени) тепловой режим, должен наблюдаться тепловой баланс Величины суммарных теплопотерь и теплопоступлений в помещениях определяются соответственно: ∑Qпот = Qогр + Qинф + Qмат + Qпроч, ∑Qпост = Qоб + Qмат + Qбыт + Qосв + Qлюд + Qср,о + Qср,пок + Qпроч.  

4. Тепловой баланс помещения Рис.2.2. Тепловой баланс помещения

5. Потери теплоты через ограждающие конструкции зданий Основные потери теплоты здания Q, Вт, складываются из потерь теплоты всеми ограждающими конструкциями: общие потери теплоты ограждающими конструкциями. Они определяются по формуле теплопотери через i-ую ограждающую конструкцию

5. Теплопоступления в помещение Теплопоступления от людей  Qлюд : Количество явного тепла оценивается как: Qя = Σqя n, Вт; Количество полного тепла: Qп = Σqп n, Вт, где: n — количество людей, qя и qп — соответственно количество тепла, выделяемое мужчиной при определенной температуре воздуха в помещении

5. Теплопоступления в помещение Теплопоступления от источников искусственного освещения: Qосв = E F qосв ηосв, Вт, где: Е — уровень освещенности, лк.; F — площадь пола помещения, м2; qосв — удельные тепловыделения, Вт/(м2 лк); ηосв — доля тепла, поступающего в помещения. Зависит от местоположения источника света и от типа ламп.

5. Теплопоступления в помещение Для остекленных поверхностей величина солнечной радиации определяется выражением: Qср,о=FоqoAo1,16, Вт, где: Fo — площадь поверхности остекления, в м2; qo — величина солнечной радиации в ккал/м2 • ч через м2 поверхности остекления, зависящая от ориентации по сторонам света; 1,16 — переводной коэффициент из ккал/ч в Вт; Ao — коэффициент, зависящий от характеристики остекления.

5. Теплопоступления в помещение Для покрытий количество тепла, поступающего в помещение за счет солнечной радиации, определяется по формуле: Qср,пок=FпqпКп1,16, Вт, где:F — площадь поверхности покрытия, в м2; qп — величина солнечной радиации в ккал/м2ч через м2 поверхности покрытия; 1,16 — переводной коэффициент из ккал/ч в Вт; Кп — коэффициент теплопередачи покрытия.

5. Теплопоступления в помещение Теплопоступление от бытовых электрических приборов: Qбыт = Nэηэ, Вт, где: Nэ — электрическая мощность приборов, Вт; ηэ — коэффициент, учитывающий долю тепла, поступающего в помещение (если прибор находится в помещении без укрытия, то ηэ =1, если имеются укрытия с отводом воздуха ηэ = 0,2…0,6. Теплопоступления от нагретых поверхностей оборудования: Qоб = αоF (tп — tв), Вт, где: αо — коэффициент теплоотдачи, равный (5,7 + 4,5V) (V — скорость движения воздуха около нагретой поверхности, м/с. Ориентировочно можно принять равной нормируемой подвижности воздуха);  F — площадь нагретой поверхности, м2; tп — температура нагретой поверхности, ˚С;  tв — температура воздуха в помещении, ˚С..