10281

30

производственных зданий, в которых имеются рабочие места на отметках выше 2-х метров, рабочая зона принимается в пределах высоты 4 метра от уровня пола.

Комфортное состояние микроклимата и состояние человека во многом определяется характером теплообмена человека с окружающим его воздухом. Интенсивность теплоотдачи определяется, в свою очередь, совместным действием температуры, относительной влажности и подвижности воздуха.

Таким образом, к основным параметрам внутреннего воздуха относятся:

1.температура воздуха tв, 0С;

2.относительная влажность воздуха ϕв, %;

3.подвижность воздуха vв, м/с.

Часто в нормативных документах в качестве основы при выборе расчетных параметров воздушной среды принимают результирующую

где tв – температура воздуха в помещении, 0С;

tR - радиационная температура в помещении, 0С.

Под радиационной температурой понимают осредненную по площади температуру внутренних поверхностей в помещении.

Подробно понятие радиационной температуры рассматривается в курсе

“Строительная теплофизика”.

Впроизводственных здания в качестве расчетных параметров внутреннего воздуха рассматриваются :

1.температура воздуха рабочей зоны tрз, 0С;

2.относительная влажность воздуха рабочей зоны ϕрз, %;

3.подвижность воздуха рабочей зоны vрз, м/с;

4.концентрация вредных примесей в воздухе рабочей зоны Cрз, г/м3.

Концентрация примесей в воздухе рабочей зоны Cрз, контролируется для обеспечения ее значений, не превышающих ПДК.

31

Предельно-допустимой концентрацией (ПДК) называют концентрацию химического соединения, которая при ежедневном, в течение длительного периода воздействии на организм не вызывает в нем патологических изменений или заболеваний.

Кроме того, в производственных помещениях выбор параметров внутреннего воздуха зависит от интенсивности тепловыделений –

теплонапряженности помещения.

Различают помещения, характеризуемые незначительными удельными избытками явной теплоты — не более 23 Вт/м3, и помещения со значительными удельными избытками явной теплоты — более 23 Вт/м3.

В ряде нормативно-справочной литературы расчетные параметры внутреннего воздуха приведены для соответствующих периодов года:

1.теплого (tн > +10 0С);

2.переходного (tн = +10 0С);

3.холодного (tн < +10 0 С).

При выборе расчетных параметров необходимо также учитывать

характер осуществляемой в помещении деятельности человека. Виды выполняемых работ принято оценивать по энергозатратам человека. В настоящее время принята следующая классификация категорий работ по

“степени тяжести”:

1.Легкая работа:

1а. При энергозатратах человека qч ≤ 139 Вт.

1б. При энергозатратах человека 139 Вт < qч ≤174 Вт.

2.Работа средней тяжести:

2а. При энергозатратах человека 174 Вт < qч ≤ 232 Вт; 2б. При энергозатратах человека 232 Вт < qч ≤ 290 Вт.

3.Тяжелая работа:

При энергозатратах человека qч > 290 Вт.

Взданиях различного назначения требуется создание и поддержание различного по уровню комфорта микроклимата. Обеспечение необходимых параметров достигается различными по назначению, устройству и степени сложности техническими устройствами.

32

С этой целью в зависимости от степени обеспеченности расчетные параметры внутреннего воздуха в нормативной и справочной документации подразделяются на оптимальные и допустимые.

Оптимальными параметрами называют такое сочетание расчетных параметров внутреннего воздуха t, ϕ, v, при котором отсутствует напряженность в терморегуляции организма человека при соответствующем виде деятельности.

Оптимальные параметры обеспечиваются в помещении системами кондиционирования воздуха совместно с системами вентиляции в автоматическом режиме, что связано со значительными энергозатратами.

Допустимыми параметрами называют такое сочетание расчетных параметров внутреннего воздуха t, ϕ, v, при котором существует некоторая напряженность в терморегуляции организма человека, но не вызывающая профессиональных заболеваний.

Допустимые параметры внутреннего воздуха обеспечиваются в помещении системами вентиляции.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Какие климатологические параметры измеряют на метеостанциях?

2.Какие климатологические параметры определяют расчетом по результатам метеонаблюдений?

3.Что такое “ расчетные параметры” наружного воздуха?

4.Что такое “ коэффициент обеспеченности”?

5.Что такое “ расчетные параметры” внутреннего воздуха?

6.Что такое “ рабочая зона”?

7.Дать классификацию видов работ по степени тяжести.

8.Что такое “ оптимальные и допустимые” параметры микроклимата?

4.БАЛАНС ВРЕДНЫХ ВЫДЕЛЕНИЙ В ПОМЕЩЕНИЯХ

4.1.Общие сведения о вредных выделениях

Вредности, поступающие в воздушную среду помещения могут быть

33

представлены (в зависимости от назначения помещения) избыточной теплотой, влагой и разнообразными вредными веществами в виде газов паров, пыли - все названные факторы можно обобщенно назвать вредными выделениями. Причем тепло и влага относятся к вредным выделениям условно. Так как определенный уровень их присутствия необходим, тепло и влага могут возвращаться в помещение с рециркуляционным воздухом, а также могут быть полезно использованы системами утилизации.

Для поддержания благоприятных условий требуется удалять вредные выделения, снижая их присутствие до допустимого уровня, собственно это и является основным назначением вентиляции.

Теплопоступления и теплопотери

Источники поступления теплоты в помещение разнообразны: люди, солнечная радиация, офисное и технологическое оборудование и др.

Конвективная теплота поступает с потоками воздуха над нагретыми телами, распространяется в объеме помещения, нагревает воздушную массу и, частично, ограждения и оборудование. Лучистая теплота от поверхности нагретых тел также сложным образом перераспределяется в помещении, поглощаясь и отражаясь от ограждений и оборудования, в итоге в значительной мере передается воздуху помещения. Конвективная и лучистая теплота - это поступления явной теплоты, которое в итоге приводит к увеличению температуры воздуха в помещении.

Кроме того, в воздушную среду помещения может поступать водяной пар, принося с собой скрытую теплоту, которая увеличивает энтальпию воздуха, не повышая его температуру. Суммарно поступления явной и полной теплоты составляют полные теплопоступления.

К потерям тепла помещения относятся: потери через наружные ограждения (трансмиссионные потери тепла), затраты тепла на нагревание инфильтрационного воздуха, затраты тепла на нагревание ввозимых холодных материалов, въезжающего холодного транспорта и др.

Тепяоизбытками Q, Вт, называются разность всех суммарных

34

поступлений и потерь тепла:

В соответствии с видами поступлений тепла различаются избытки явного Qя и полного Qп тепла.

Вгодовом цикле в зависимости от климата, характера помещения и протекающих в нем технологических процессов теплоизбытки могут оставаться положительными, отрицательными или изменять свой знак.

Всоответствии с характером изменения составляющих, величина теплоизбытков изменяется и в течение суток.

Таким образом, поступления и потери тепла изменяются во времени, тем не менее, обычно применяется методика расчета стационарного теплового режима для наиболее важных и характерных состояний.

Как правило, за расчетные теплоизбытки принимается их максимальное значение в течение рабочего периода (сутки или часть суток).

Тепловой баланс обычно составляется для расчетных условий теплого

ихолодного периодов года.

Положительное значение избытков полного или явного тепла служит исходной величиной для расчета воздухообмена, который должны обеспечивать системы вентиляции или кондиционирования воздуха. Отрицательное значение Q (теплонедостатки), является исходной величиной для расчета системы отопления (в том числе воздушного или совмещенного с вентиляцией).

Поскольку системы вентиляции и отопления совместно обеспечивают микроклимат, при расчете поступления тепла в холодный период года приходится учитывать теплопритоки от системы отопления.

В некоторых случаях тепловой баланс составляется и для переходных условий.

Например, если воздухообмен определяется по избыткам тепла в теплый период года и обеспечивается механической и естественной вентиляцией (аэрацией), расход воздуха механической приточной вентиляции

35

следует рассчитывать по избыткам тепла, определенным по балансу для переходных условий, при которых аэрационный приток может быть недопустим.

Удельные теплоизбытки, отнесенные к единице объема помещения называются теплонапряженностыо q , Вт/м3, - эта величина характеризует тепловую обстановку в помещении. Большая теплонапряженность характерна для горячих производств (литейных, термических цехов и др.), и может использоваться для приближенной оценки теплоизбытков в таких цехах.

Тепловой баланс обычно составляется для помещения, но в некоторых случаях и для отдельных зон помещения (рабочей зоны, верхней зоны, зоны вблизи кого-то оборудования). Так высокое помещение, по причине неравномерности распределения параметров внутренней среды, может разделяться на зоны по высоте, для каждой из которых составляется тепловой баланс.

Влаговыделения

Источниками выделения влаги в жилых и общественных зданиях являются люди, оборудование для приготовления пищи, горячая пища, открытые поверхности ванн и бассейнов для купания, плавания и др.

36

В производственных помещениях - это различные технологические установки с открытой водной поверхностью (гальванические и травильные, промывочные ванны и др.), мокрые поверхности пола в моечных отделениях различных производств, неплотности оборудования, через которые пар поступает в помещение.

Ввоздушную среду помещения влага поступает в виде пара. Водяной пар транспортируется конвективными потоками в верхнюю зону, кроме того, влажный воздух, имеет меньшую плотность, чем сухой. Поэтому, более влажный воздух размещается в верхней зоне помещения.

Обычно задачей вентиляции является удаление излишней влаги, но в некоторых случаях, особенно в холодный период года для поддержания требуемых условий воздушной среды может применяться дополнительное увлажнении воздуха.

Вобычных помещениях, как правило, отсутствуют заметные поглотители влаги (сорбенты) и нормальный режим эксплуатации не предусматривает конденсации водяных паров в помещении, поэтому потери влаги как таковые отсутствуют, и термин влагонедостатки не находит применения.

Выделения вредных веществ

Вредные вещества могут поступать в воздушную среду помещения в виде газов, паров, пыли. В жилые и общественные помещения, как правило, в относительно небольшом количестве поступает углекислый газ (СО2) от дыхания людей. Поэтому качество вентиляции характеризуется в первую очередь способностью поддерживать его ограниченное присутствие.

В производственных помещениях в технологические процессы вовлечены весьма разнообразные вещества, которые различными способами могут поступать в воздушную среду помещения (через неплотности оборудовании, работающего под избыточным давлением, испаряясь с открытых поверхностей и др.).

Теплоизбытки, влаговыделения и выделения вредных веществ являются

37

составляющими соответствующих балансовых уравнений, на основе которых рассчитывают воздухообмен.

4.2. Расчет теплопоступлений

Теплопоступления от людей

От человека в помещение поступает конвективное и лучистое тепло - явные теплопоступления, методика определения которых приведена в справочнике проектировщика по отоплению.

Кроме того, с выдыхаемой и испаряющейся с поверхности кожи влагой в воздух поступает скрытое тепло. Суммарные поступления явного и скрытого тепла составляют полные теплопоступления от человека. Интенсивность поступления тепла и влаги от человека в основном зависит от температуры воздуха в помещении и тяжести выполняемой работы (табл. 4.2).

Врасчетах обычно принимают, что женщины в среднем выделяют 85 %,

адети 75 % теплоты и влаги, выделяемых взрослыми мужчинами.

Теплопоступления от искусственного освещения.

Мощность устанавливаемых светильников зависит от требований к освещенности помещения. Вся затрачиваемая на освещение энергия, Nосв, кВт, в итоге переходит в тепло, Qосв, кВт, и поступает в помещение (за исключением небольшой доли тепла, затрачиваемой на нагрев ограждений и частично уходящей за пределы помещения). Поэтому в расчетах часто принимают количество теплоты от источников искусственного освещения равным

(4.2)

В случае, когда светильники установлены не в самом помещении, а на техническом этаже, за остекленным ограждением и т. п., в помещение поступает только доля тепловыделений - видимая радиация.

38

Таблица 4.2

Тепло- и влаговыделения взрослых мужчин

Таблица 4.3 Доля видимой радиации различных источников освещения

По экспериментальным данным от люминесцентных ламп, установленных в чердачном перекрытии здания без светоаэрационного фонаря, около 40 % тепловыделений поступает в помещение, а 60 % - в пространство чердака.

Теплопоступления от солнечной радиации.

Тепло солнечной радиации поступает в помещение через заполнение световых проемов и через массивные ограждения, и эти два пути поступления

39

тепла принципиально отличаются.

Интенсивность теплового потока, проникающего через остекление, изменяется по времени почти синхронно с изменением интенсивности потока солнечной энергии, падающей на остекление.

Поступление тепла через непрозрачные массивные ограждение происходит со значительным запаздыванием, зависящим от тепловой инерции ограждения, то есть от его массивности.

Оба вида поступления солнечного тепла существенно не стационарны, что в первую очередь связано с изменением интенсивности солнечной энергии в течение суток и в годовом цикле. Обычно расчет поступления тепла солнечной радиации ведется для безоблачного неба. Принципиально он может выполняться для любого времени года, но, прежде всего, такой расчет выполняется для расчетных параметров теплого периода года (июль).

Поступление тепла солнечной радиации через остекление.

Количество тепла, Вт, поступающего в помещение в расчетный час через остекление, площадью, Foc, м2, равно:

где qрад , qmen - интенсивности потоков солнечной энергии, передающейся через остекление за счет радиации и за счет теплопередачи, Вт/м2.

Для вертикального заполнения светового проема интенсивность радиационного теплового потока, поступающего в помещение:

где qn , qр - соответственно, интенсивности прямой и рассеянной солнечной радиации, проникающей через одинарное остекление,

величины зависящие от географической широты местности, ориентации остекления по сторонам света и расчетного часа, Вт/м2;

Кинс, Кобл - коэффициенты инсоляции и облучения, учитывают затенение остекления откосами окон, выступающими архитектурными элементами здания при различных углах падения солнечного луча относительно поверхности остекления;