Тепловой режим помещения в летний период

Обеспеченности режима

В летний период тепловой режим помещения должен соответствовать определенным требованиям. Благодаря солнечной радиации здания и, соответственно, помещения подвергаются значительному перегреву. В помещении создаются дискомфортные тепловые условия, что выражается в перенапряжении системы терморегуляции организма человека.

Обеспечение необходимого теплового режима помещения осуществляется конструктивно-планировочными решениями и организацией проветривания. Тепловой режим должен быть таким, чтобы учитывалась степень физической тяжести выполняемой человеком работы.

Требуемый тепловой режим задается определенным коэффициентом обеспеченности К и зависит, согласно действующим нормам, от климатического подрайона. Коэффициент К зависит от количества случаев, когда имеют место отклонения от заданных внутренних условий режима К_об.п., а также от их продолжительности Δ z.

В таблице 2.5 представлена требуемая обеспеченность в помещениях теплового режима и ее связь с градациями климата по СНиП.

Таблица 2.5 – Требуемая обеспеченность и ее связь с градациями климата

Уровень требований	К_об.п.	Δ z, час	К	Градация климата по СНиП
Повышенный (П)	~1	~0	~1	B
Высокий (В)	0, 9	~50	~0, 980	Б
Средний (С)	0, 7	~200	~0, 92	-
Низкий (Н)	0, 5	~400	~0, 8	А

Параметры А соответствует средней температуре самого жаркого месяца (июль). Отклонения от этих значений в сторону более высоких условий наблюдается в среднем 400 часов в год. Параметры В соответствуют максимальным значениям температуры. Параметры Б определены как средние по А и В и им соответствуют отклонения в сторону больших значений продолжительностью в среднем 200 часов.

В летний период ограждения защищают помещение от нагретого наружного воздуха и интенсивного облучения. Определяющей в этом процессе является теплопоступления от солнечной радиации. В течение суток она меняется, поэтому тепловой процесс является нестационарным.

Для обеспечения комфортных условий в летний период помещения охлаждают, используя ночное проветривание, системы вентиляции и специальные системы кондиционирования микроклимата. В качестве расчетных параметров микроклимата принимается температура помещения t_п=25 ^оС.

Метеорологические наблюдения показали, что кривые суточного изменения температуры в летний период по виду также близки к гармоническим колебаниям и могут быть описаны тремя параметрами: средней за сутки температурой, амплитудой суточного изменения температуры и временем суток максимального значения наружной температуры.

Средняя температура зависит от интенсивности солнечной радиации. При расчетах принимают в летний период максимальную солнечную радиацию в июле, падающую на поверхности зданий при облачности средних баллов.

Тепловой режим помещения

Тепловой режим помещения зависит от теплозащитных свойств ограждений. Одним из важных показателей ограждений является сопротивление теплопередаче ограждения R_o: чем больше сопротивление, тем меньше тепла поступает в помещение и, соответственно, выше теплозащитные свойства ограждения. В результате уменьшается амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности конструкций А_{τ в}. При среднемесячной температуре июля 21 ^оС и выше ее допустимое значение определяется по формуле

где t_н – среднемесячная температура воздуха за июль (СНиП 2.01.01-82).

Индекс τ _в относится к значению температуры на внутренней поверхности ограждения.

В формировании теплового режима участвуют разные источники тепла, которые различаются по изменению во времени и способу передачи тепла. В первую очередь, это касается участия в формировании теплового режима помещения лучистой и конвективной составляющих энергий.

Во-первых, конвективное тепло поступает в воздух и от него передается поверхностям в помещении. Изменения температуры воздуха и поверхностей отличаются по величине и не совпадают во времени.

Во-вторых, лучистое тепло поступает непосредственно на поверхности и изменяет их температуру. Воздух не участвует в лучистом теплообмене. Температура воздуха в этом случае во времени следует за колебаниями температуры поверхности.

Поток тепла, поступающий в помещение с охлаждающим воздухом, является конвективным, а солнечная радиация, поступающая непосредственно в помещение, является источником только лучистого тепла.

Нагретый воздух передает тепло наружным поверхностям ограждений. За счет теплопроводности тепло поступает на внутреннюю поверхность ограждения и вызывает изменение ее температуры, поступая в помещение через конвективное тепло.

Изменение амплитуды температуры воздуха за счет гармонического поступления конвективного тепла Q_г.к. определяется выражением

где А_Q_г.к. – амплитуда гармонического поступления конвективного тепла;

Р_п – показатель теплопоглощения помещения.

Лучистое тепло Q_г.л. воздействует на ограждения также в виде гармонических колебаний. Данное тепло в процессе теплопередачи вызывает изменение температуры внутренних поверхностей наружных ограждений F. Обозначим температуру этих поверхностей через . От колебаний температуры зависят поступления лучистого потока Q_л.огр и конвективного тепла Q_к.огр. Амплитуды изменения данного тепла равны

где α _л, α _к – коэффициенты лучистого и конвективного теплообмена, соответственно.

Таким образом, амплитуда температуры воздуха под воздействием конвективных гармонических поступлений будет зависеть от показателя теплопоглощения при воздухообмене в помещении, амплитуды температуры в помещении.

По найденной амплитуде А_Q_л.огр определяется амплитуда температуры воздуха под действием лучистых гармонических поступлений, которая будет зависеть от условий поглощения и процесса теплообмена в целом.

Пример 2.1. Определить коэффициенты теплоусвоения и теплопоглощения окна, обладающего термическим сопротивление R_о=0, 34 м²· К/Вт.

Решение. Тепловое состояние окна зависит от источника тепла и условий теплообмена между источником тепла и поверхностью окна. Условия теплообмена препятствуют источнику тепла достичь поверхности тела. В качестве препятствия выступают пограничные слои воздуха, находящиеся с внешней и внутренней стороны окна. Благодаря процессам теплообмена в данных пограничных слоях интенсивность теплового потока, проходящего через данную систему, будет уменьшаться. Понижение интенсивности (температуры) потока можно связать с тем, что между поверхностями окна и пограничными слоями существует тепловое сопротивление, которое понижает интенсивность потока и гасит температуру.

По отношению к пограничным слоям, существующим около окна, можно выделить сопротивления наружное R_н и внутреннее R_в.

В общем виде сопротивление теплопередаче окна определяется суммой сопротивления R_о и тепловыми сопротивлениями контактов между поверхностями окна и пограничными слоями воздуха R_н и R_в. Тогда сопротивление, которое определяет теплопоглощение окна, равно

(2.2)

Температурные сопротивления пограничных слоев определяются соответствующими коэффициентами теплоотдачи

где α _н и α _в – коэффициенты теплоотдачи на наружной и внутренней поверхностях окна, соответственно.

Тогда уравнение (2.2) можно записать в виде

Принимая α _н=23, 3 Вт/(м²· К) и α _в=8, 7 Вт/(м²· К), получаем

м²· К/Вт.

Так как окно не обладает тепловой инерцией, в случае окна с двойным остеклением и воздушной прослойкой, коэффициент теплоусвоения окна (ограждения) можно определить по формуле

Вт/(м²· К).

Коэффициент теплопоглощения окна рассчитывается по формуле

где α _к – коэффициент конвективного теплообмена на поверхности (согласно СНиП для данных условий равный 2, 55).

После вычислений получаем В_ок=1, 75 Вт/(м²· К).

Ответ: 4, 81 Вт/(м²· К), 1, 75 Вт/(м²· К).

Пример 2.2. Определить коэффициенты теплоусвоения и теплопоглощения наружной стены (ограждения), состоящей из трех слоев. В таблице 2.6 представлены характеристики слоев.

Таблица 2.6 – Характеристики слоев

№ слоя	Название материала	Плотность ρ , кг/м³	Толщина δ , м	Коэффициент теплопроводности λ , Вт/(м²· К)	Коэффициент теплоусвоения s, Вт/(м²· К)

	Штукатурка		0, 015	0, 814	9, 7
	Керамзитобетон		0, 21	0, 32	5, 1
	Штукатурка		0, 015	0, 814	9, 7

Решение. Колебания температуры по мере удаления от наружной поверхности уменьшаются в зависимости от пройденного пути. Причем, чем меньше период колебания Т, тем быстрее происходит затухание. Т.е. по мере удаления от наружной поверхности с каждым периодом разница в амплитуде колебаний становится все менее заметной: колебания принимают вид, которые получили название регулярными.

Толщина слоя, после прохождения которого можно считать, что колебания приняли регулярный характер, называется активным. За границу активного слоя принимается толщина слоя в ограждении, для которого начинает выполняться условие: значение тепловой инерции D> 1. Для отдельного слоя значение D определяется по формуле

где – термическое сопротивление слоя, м²· К/Вт.

Используя данные условия задачи, определим слой, с которого значение D становится больше единицы. Для первого слоя

Для второго слоя

Таким образом, в случае одного слоя показатель массивности меньше единицы, а для двух слоев – больше единицы. В связи с этим коэффициент теплоусвоения ограждения должен определяться по формуле

что дает значение 6, 25 Вт/(м²· К).

По найденному значению Y₂ находится коэффициент теплопоглощения согласно формуле

где α _к – коэффициент конвективного теплообмена на поверхности (согласно СНиП для наших условий равный 2, 55).

После вычислений получаем В₂=1, 9 Вт/(м²· К).

Ответ: 6, 25 Вт/(м²· К), 1, 9 Вт/(м²· К).

Полученные коэффициенты для стены больше, чем для окна, что говорит о более высокой теплопоглощающей способности стены по сравнению с окном, т.е. глухая часть конструкций имеет более высокое свойство сохранять постоянство температуры при колебаниях теплового потока.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒