Главная » Книги и журналы

1 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 42

По графику рис. 1.38 при акс = 109,58/622 = 0,176, /= 0.95.

1 =1.05

Тепловой показатель 5 поформуле (1.156) равен

5 = 109,58 1,05 = 115 Вт.

Тепловые условия в помещении дискомфортные. По табл. 1.6 S = 115 Вт соответствует легкому напряжению системы терморегуляции человека.

§ 1.19. РАСЧЕТНЫЕ ВНУТРЕННИЕ ТЕПЛОВЫЕ УСЛОВИЯ

Параметры микроклимата помещения должны быть в определенных сочетаниях между собой и не отклоняться от заданных пределов, т е. находиться в некоторой зоне комфортности тепловой обстановки. Таких зон несколько, они определяются временем года, назначением помещения и видом выполняемой работы, возрастом человека и климатом района строительства. Могут быть зоны оптимальных и допустимых внутренних тепловых условий.

Деятельность человека обычно происходит в определенной части объема помещения. Эту часть называют обслуживаемой или рабочей зоной. Системы кондиционирования микроклимата совместно с теплозащитой ограждений должныобеспечить расчетные условия в обслуживаемой зоне помещения.

Комфортными можно назвать условия в помещении, при которых человек, находясь в пределах обслуживаемой (рабочей) зоны помещения, не испытывает чувства перегрева или переохлаждения. Тепловые условия в помещении зависят в основном от температуры воздуха и окружающих поверхностей, т. е. определяются его температурной обстановкой. Температурная обстановка в помещении может быть определена двумя условиями температурного комфорта: первое условие температурного комфорта в помещении в целом; второе условие температурного комфорта на границе обслуживаемой зоны в непосредственной близости от нагретых или охлажденных поверхностей.

Первое условие комфортности. Комфортной будет такая общая температурная обстановка в помещении, при которой человек, находясь в середине помещения, будет отдавать все явное тепло, не испытывая перегрева или переохлаждения. На теплоощущения человека в определенной мере влияют радиационная температура / , температура воздуха. Температуру tn следует определять как средневзвешенную по коэффициентам облученности;

н = 2Фч-Л. а-159)

где фч ,- - коэффициенты облученности с человека на отдельные поверхности с температурой при положении человека в середине помещения.

Коэффициенты фч ; могут быть определены по графикам (рис. 1.40), полученным И. Шаркаускасом [1.251 методом светового моделирования.

Формула (1.159) оказывается достаточно точной для условий в помещении, когда абсолютные температуры и коэффициенты излучения отдельных поверхностей близки между собой.

Комфортная температурная обстановка в различных помещениях возможна при различных сочетаниях tg и t.

Уравнение лучисто-конвективного теплообмена человека по аналогии с формулой (1.115) имеет вид

= F ,E C-i 4>.-A.i (т, - т,) + FX К - (1-160)

или

(1.161)

где F и -теплоотдающие поверхности тела человека соответственно для лучистого и конвективного теплообмена; a и а„- средние по F и F коэффициенты лучистого и конвективного теплообмена;

- здесь средняя температура поверхности одетого человека.

Последнее уравнение можно написать в форме зависимости tn от

(1.162)

0,555 0,833 1,111 1,588 1,666 2,222 2,777 3,3SS Щ$ W4

Рис. 1.40. Коэффициенты облученности поверхности тела человека:

а - на горизонтальную поверхность в помещении (на пол); б -на горизонтальную поверхность в помещении (на потолок); & - на вертикальные поверхности в помещении (стены)

0,10 0,40 0,60 1,00

8,0 %0 6,0

s,a 4,0

1,0 0,0

1 1
		П
/ ,
				<

4/25 ijjz (fj i,a ->~A

Рис. 1.40. Продолжение

а>

а

§ о о.

с

Зависимость (I. 162) является общим уравнением первого условия комфортности температурной обстановки в помещении.

Для зимнего режима принимают: == 25*; а„ = 2,3, а„ = 5,1, р = 1,9 и = 1,7 м*. После подстановки этих значений в зависимость (I. 162) получим для зимнего периода

336 - 0+

-0,57/

287,5-Q+ 73

- 0,573. (1.163)

Для большинства помещений жилых и общественных зданий явную теплоотдачу человека 0-+ в холодный период можно принять 87 Вт (75 ккал/ч), поэтому

н = 29-0.57<з. (1.164)

Это уравнение, полученное аналитически, полностью согласуется с данными гигиенических испытаний в специальной камере [I. 14). Испытания показали, что комфортные сочетания tg и отклоняются от средних значений приблизительно на + 1,5*С.

В формулу (1.164) можно ввести температуру помещения /ц и записать ее с учетом допустимых отклонений в виде

н= 1.57/ -0,573 ± 1,5.

(1.165)

По данным о благоприятной эксплуатации помещений, в холодный период года можно принимать /ц при легкой работе 2ГС, при умеренной 18,5 и при тяжелой Ш'С. Для летнего режима подстановка в основное уравнение (1.162) численных значений входящих величин приводит к уравнению

385 - Q + 332 - Q +

в= ---0.53 -

8,87

7,65

0,53. (1.166)

Для жилых и общественных зданий при 0+= 64 Вт (55 ккал/ч),

что соответствует петШи условиям /ц = 24°С при легкой работе, уравнение (1.166) приобретает вид

Гд = 36-0,53- {1Л67) В это уравнение можно ввести нормируемую для лета величину ta, тогда

1,5 -0,5Гз± 1.5. (1.168)

Здесь также принято возможное отклонение от средних значений ± 1,5*С. Для теплого периода года можно принимать величину равной 26°С при легкой работе, 24°С при умеренной и 22°С при тяжелой.

ч

&

ч

с

&

>

>

<

у

>

>

</

<

7>

и

<

л

у

7 . 1

Рис. 1.41. Первое условие комфортности для зимы:

т - при тяжелой работе; у - умеренной; л - легкой (только для умеренной работы заштрихована область допустимых отклонений)

На рис. 1.41 приведены графики первого условия комфортности для зимы.

Однако для летних условий недостаточно учитывать только и tR, так как летом заметно изменяются и существенно влияют на комфортность внутренних условий и особенно подвижность воздуха при проветривании. Поэтому первое условие комфортности в помещении желательно определить относительно различных сочетаний трех факторов tg, tR и Vg. Температура помещения ta, характеризующая общую температурную обстановку в помещении, должна определяться исходя из условия, что сумма теплообмена человека конвекцией, излучением и за счет затрат на испарение при температуре и при температурах tR, tn Vg одинакова.

Из формул (1 150), (1.151), (1.155) получено [VIII. 2] уравнение для определения температуры помещения ta в виде

(1.169)

где

(1.170)

2,51 + 10,29-° + 2.68(рв*

При выводе формулы (1.170) принято отношение 01й%<Л Значения коэффициента при нормальной влажности воздуха приведены ниже.

чв.м/с . . . жО 0,1 0,2 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 К„ ... 0,5 0,59 0,67 0,73 0,78 0,82 0,84 0,86 0,87 0,88

На рис. 1.42 приведены для трех рекомендуемых значений графики зависимости допустимой температуры ti от и для летнего режима. Из формулы (1.169) и графика рис. 1.42 следует, что при определенной температуре воздуха t, если в<; подвижность воздуха Ув Должна быть тем больше, чем выше допустимая температура Vr , и если tg> ta, то наоборот.

0} tR, °С

п

й8 J Jl? 26 22 18 14

			ч

6 42 38 дЧ 30 28 22 18 П

19 20 22 21 26 28 tg;C 18 20 22 24 26 28 tg/S 18 20 22 24 26 281

Рис. 1.42. Первое условие комфортности для летнего периода с учетом подвижности воздуха в помещении: а - при тяжелой работе: 6 - умеренной, в - легкой

Второе условие комфортности ограничивает интенсивность теплообмена при положении человека около нагретых и охлажденных поверхностей. Определяющей величиной в этом случае является интенсивность лучистого теплообмена (радиационный баланс на наиболее невыгодно расположенной и наиболее чувствительной к излучению части поверхности тела человека). К радиационному нагреву наиболее чувствительной оказывается поверхность головы. Радиационный баланс должен быть таким, чтобы любая элементарная площадка на поверхности головы (см. § I. 18) отдавала излучением окружающим поверхностям не менее 11,6 Вт/м^ [10 ккал/(м* ч)].

При расположеЦии нагретой панели в потолке наиболее невыгодным (а поэтому расчетным) будет положение человека непосредственно под центром панели. При расположении панели в стенах за расчетное принимают положение человека на расстоянии 1 м от нагретой поверхности. Уравнение лучистого теплообмена для элементарной площадки на поверхности человека можно написать в виде

(75=СфЬ,. (т„-Тц) +С(1 - ф)Ь„ з. X (т,-Тв.п), (1.171)

где С - приведенный коэффициент излучения, принимаемый для этого случая равным 4,65 Вт/(м* К*) [4 ккал/(м* ч К*)1; ф - коэффициент облученности со стороны элементарной площадки на поверхности человека в сторону панели; b - температурный коэффициент (I. 28), которыйдля зимнего режима при температуре поверхности головы человека == 30*С, температуре внутренних поверхностей в.п= 18°С и температуре панели около 40*С принимают: = = 1,15 и Ьч~& п = 1,05.

Подставив в уравнение принятые значения, получим

= 5,3ф (30 - тц) + 58 (1 - ф) II q == 4,6ф (30 - т„) + 50 (1 - ф).

(1.172)

Это уравнение можно написать относительно температуры нагретой поверхности панели Тц в виде

д.-19,2+

г„=19,2 + -- (1.173)

При минимально допустимой теплоотдаче излучением (см. § 1.18) 11,6 Вт/м^ [10 ккал/(м* ч)! по (1.173) получаем формулу максимально допустимой температуры нагретой поверхности в помещении:

тГ< 19.2 + 8,7/ф,. . (1.174)

Уравнение комфортности относительно нагретой поверхности (1.174) можно считать одной составляющей второго условия комфортности.

На графике рис. I. 43 приведены данные, рекомендуемые различными авторами. Как видно из рисунка, полученная зависимость (1.174) хорошо согласуется с данными Кренко, Мачкаши, Кольмара - Лизе.

Температура на охлажденных поверхностях для летнего режима

при = ЗЗС, Тз.ц = 24С (Тц около 12-15°С) по уравнению (1.171) равна

т„ = 23 -

9-46.4

4.64<р,.п

т„ = 23

-/-40

(117§)

Допустимая теплоотдача излучением в сторону,холодной поверхности Q может быть принята равной 70 Вт/м^ [60 ккал/(м^ ч)), тогда'

фГ>23-5/ф,. .

(1.176)

Уравнение допустимой температуры на холодной поверхности-

(1.176) в помещении является составляющим второго условия комфортности. На холодной по- верхности в помещении обычно недопустима конденсация водяных паров и температура холодной поверхности, кроме условия (1.176), должна быть выше температуры точки росы воздуха в помещении (рис. 1.44).

На рис. 1.44 графически показаны зависимости (1.174) и (1.176), которые ограничивают, область допустимых температур на поверхностях в помещении.

Коэффициент фч п в уравнениях для тд° может быть определен по графику (рис. 1.9) в зависимости от размеров панели а и Ь и расстояния х от челове- ка до нее.

Ориентировочно значение Фч п равно

Фч-11= 1 -0,8(х ), (1.177)

1,0 0,9 OS 0,7 0,6 0,5 04 0J ОХ 0,1 Oif

. ?; X 2; О J; А 9; -s;i6

Рис. 1.43. Сопоставление данных различных авторов d допустимой температуре на поверхности нагретой панели:

/ - Кренко; 2 - Кольмар-Лязе; 3 - Мяссе-нар; 4 - по формуле (1.174); 5 - по СНяПу; -Мачкаши

где I = Fn - характерный размер панели.

Показанное на рис. 1.45 сопоставление значений фч п, вычисленных по формуле (I. 177) с точной зависимостью, подтверждает допустимость использования этой формулы для инженерных расчетов при ср от 1 до 0,2.

Формулы (I. 174) и (1. 176) неприменимы для определения допустимой температуры на по-

верхности пола. Допустимая температура нагретой поверхности пола может быть принята по формуле (I. 158). Располагать панели систем летнего охлаждения помещений в плоскости пола обычно не рекомендуется.

В действующих нормах допускаются следующие температуры на поверхностях отопительных приборов в зависимости от их размеще-

Хо 0,8 о) О,

Рис. 1.44. Второе условие комфортности. Зависимость допустимых значений температуры на нагретых (I), охлажденных (2) поверхностях и поверхности окон (3) от коэффициента облученности

Рис. 1.45. Сопоставление значений коэффициента облученности с элементарной площадки на панель по точной формуле (/) с данными формулы (1.177) (2)

НИЯ В помещении: а) в зоне до 1,0 мот уровня пола -f 95С (в некоторых случаях 105-ISOC); в больницах и детских яслях -f 8Ъ'С; б) в стенах и перегородках выше 1 м до 3,5 м от уровня пола -f 45С; в) в потолке помещения высотой 2,5-2,8 м -f 28С; высотой 2,9-3 м -f ЗОС; высотой 3,1-3,4 м -f ЗЗС; высотой 3,5-6 м -f ЗбсЬ; г) в полу помещений с временным пребыванием людей до -f ЗОС; в полу жилых зданий и детских учреждений до -f 24*С; в полу производственных помещений предприятий до -f 26°С.

Пример 1.5. Рассчитать температуру поверхности и площадь нагрева панели системы потолочного отопления (рис. 1.46, а). Теплопотери помещения равны 1590 Вт (1370 ккал/ч). Температуры: внутреннего воздуха = 17° С, осредненная внутренних поверхностей наружных ограждений Тв = 11,3° С, осредненная поверхностей внутренних ограждений Тво = 18° С.Помещение имеет размеры: высота 3,3, ширина 3,5, длина 6,6 м. Площади: потолка 23,1, наружных ограждений 11,6, внутренних ограждений 70,1 м^; всех поверхностей помещения 104,8 м^. Приведенный коэффициент излучения Сдр = 4,9.

Решение. I Вариант = F. = 23,1 м^. Коэффициент полной облученности Ф определяем по формуле (1.30):

11,6/23 1-0,12

11,6/23,1-2 . 0,12-f 1

= 0,383.

Здесь ф с панели на наружные ограждения по графику рис. 1.12 при 6/с = 3,3/6,6 = 0,5 и а/с = 3,5/6,6 = 0,53 равен 0,12.

Задаемся ор11ентировочным значением температуры панели Тд = 28° и определяем коэффициенты 6 и по формулам (1.28), (1-64) и табл. 1.3:

28+11,3 6 = 0,81 + 0,01 - = 1,01;

1,16 \28- 17 = 2,58.

Подставляя заданные и полученные величины в уравнение теплообмена на поверхности панели (1.131)

S 5,8 В,6а,М

Рнс. 1.46. К примеру 1.5 расчета лучисто-конвективного теплообмена в

помещении:

а ~ помещение с потолочной панелью; б - графическое изображение результатов расчета по предельному состоянию (вариант П)

1590 = 4,9 0,383 1,01 23,1 (tn - 11,3) + 2,58 -.23,1 (tn - 17)

и решая его относительно Тп, получим = 29,6° С.

Проверяем, удовлетворяются ли (три таком решении условия комфортности. Для проверки 1-го условия подсчитываем среднюю температуру поверхностей в помещении относительно человека, стоящего в центре помещения. По графикам (рнс. 1.40) определяем коэффициенты облученности в сторону панели Ц>д = 0,20, наружных ограждений Ф, о = 0,10 и поверхностей внутренних ограждений (р^ о - СРч-п + Фч-н о)= 1 - 0,2 - 0,1 = 0,7.

В результате по формуле (1.159) получаем

<д = 29,6 0,2+ 11,3 0,10+ 18 - 0,7= 19,65. 19,65+ 17

= 18,3.

Проверяем, удовлетворяется ли условие (1.164)

= 29 - 0,57 17 ± 1,5 = 19,3 ± 1,5;

<д = 19,65 > 19,3 - 1,5 = 17,8 и <19,3 + 1,5 = 20,8 и, следовательно, 1-е условие комфортности удовлетворяется. При размерах панели 3,5 X 6,6 и расстоянии от головы стоящего человека до центра панели 3,3 - 1,7 = 1,6 м по графику рис. 1.9 при b/h = 1,75/1,6 и a/h - 3,3/1,6 определяем коэффи-

1 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 42