Повітряний режим приміщення та будівлі. Предмет будівельної теплофізики. Тиск зовнішнього повітря
Процеси переміщення повітря всередині приміщень, руху його через огородження та отвори в огородженнях, по каналах і повітроводах, обтікання будівлі потоком повітря та взаємодії будівлі з навколишнім повітряним середовищем об'єднуються загальним поняттямповітряний режим будівлі. В опаленні розглядається тепловий режим будівлі. Ці два режими, а також вологий режим тісно пов'язані між собою. Аналогічно теплового режимупри розгляді повітряного режимубудівлі розрізняють три завдання: внутрішню, крайову та зовнішню.
До внутрішньої задачіповітряного режиму відносяться такі питання:
а) розрахунок необхідного повітрообміну в приміщенні (визначення кількості шкідливих виділень, що надходять у приміщення, вибір продуктивності систем місцевої та загальнообмінної вентиляції);
б) визначення параметрів внутрішнього повітря (температури, вологості, швидкості руху та вмісту шкідливих речовин) та розподілу їх за обсягом приміщень при різних варіантахподачі та видалення повітря. Вибір оптимальних варіантівподачі та видалення повітря;
в) визначення параметрів повітря (температури та швидкості руху) у струменевих течіях, створюваних припливною вентиляцією;
г) розрахунок кількості шкідливих виділень, що вибиваються з-під укриттів місцевих відсмоктувачів (дифузія шкідливих виділень у потоці повітря та в приміщеннях);
д) створення нормальних умовна робочих місцях (душування) або в окремих частинах приміщень (оази) шляхом підбору параметрів повітря, що подається.
Крайове завдання повітряного режиму поєднує такі питання:
а) визначення кількості повітря, що проходить через зовнішні (інфільтрація та ексфільтрація) та внутрішні (перетікання) огородження. Інфільтрація призводить до збільшення тепловтрат приміщень. Найбільша інфільтрація спостерігається у нижніх поверхах багатоповерхових будівель та у високих виробничих приміщеннях. Неорганізоване перетікання повітря між приміщеннями призводить до забруднення чистих приміщеньта розповсюдження по будівлі неприємних запахів;
б) розрахунок площ отворів для аерації;
в) розрахунок розмірів каналів, повітроводів, шахт та інших елементів систем вентиляції;
г) вибір способу обробки повітря - надання йому певних «кондицій»: для припливу - це нагрівання (охолодження), зволоження (осучення), очищення від пилу, озонування; для витяжки – це очищення від пилу та шкідливих газів;
д) розробка заходів щодо захисту приміщень від вривання холодного зовнішнього повітря через відкриті отвори (зовнішні двері, ворота, технологічні отвори). Для захисту зазвичай застосовують повітряні та повітряно-теплові завіси.
Зовнішнє завдання повітряного режиму включає такі питання:
а) визначення тиску, створюваного вітром, на будівлю та окремі його елементи (наприклад, дефлектор, ліхтар, фасади тощо);
б) розрахунок максимально можливої кількості викидів, що не призводить до забруднення території промислових підприємств; визначення провітрюваності простору поблизу будівлі та між окремими будинками на промисловому майданчику;
в) вибір місць розташування повітрозаборів та витяжних шахт вентиляційних систем;
г) розрахунок та прогнозування забруднення атмосфери шкідливими викидами; перевірка достатності ступеня очищення забрудненого повітря, що викидається.
Принципові рішення вентиляції пром. будівлі.
42. Звук та шум, їх природа, фізичні характеристики. Джерела виникнення шуму у вентиляційних системах.
Шум - безладні коливання різної фізичної природи, що відрізняються складністю тимчасової та спектральної структури.
Спочатку слово шум відносилося виключно до звукових коливань, проте в сучасній науцівоно було поширене і на інші види коливань (радіо-електрика).
Шум - сукупність аперіодичних звуків різної інтенсивності та частоти. З фізіологічної точки зору шум - це всякий несприятливий звук, що сприймається.
Класифікація шуму. Шуми, які з безладного поєднання звуків, звуться статистичних. Шуми з переважанням будь-якого тону, що уловлюється на слух, називаються тональними.
Залежно від середовища, в якому поширюється звук, умовно розрізняють структурні або корпусні та повітряні шуми. Структурні шуми виникають при безпосередньому контакті тіла, що коливається, з частинами машини, трубопроводами, будівельними конструкціями і т. д. і поширюються по них у вигляді хвиль (поздовжніх, поперечних або тих і інших одночасно). Поверхні, що коливаються, повідомляють коливання прилеглих до них частинок повітря, утворюючи звукові хвилі. У тих випадках, коли джерело шуму не пов'язаний з будь-якими конструкціями, шум, що випромінюється ним у повітря, носить назву повітряного.
За характером виникнення шум умовно поділяють на механічний, аеродинамічний та магнітний.
За характером зміни загальної інтенсивності у часі шуми поділяються на імпульсні та стабільні. У імпульсного шуму відбувається швидке наростання звукової енергії та швидкий спад, після чого слідує тривала перерва. У стабільного шуму енергія у часі змінюється мало.
По тривалості дії шуми поділяють на тривалі (сумарна тривалість безперервно чи з паузами щонайменше 4 год на зміну) і короткочасні (тривалість менше 4 год на зміну).
Звук, у сенсі - пружні хвилі, поздовжньо які поширюються серед і створюють у ній механічні коливання; у вузькому значенні - суб'єктивне сприйняття цих коливань спеціальними органами почуттів тварин чи людини.
Як і будь-яка хвиля, звук характеризується амплітудою та спектром частот. Зазвичай людина чує звуки, що передаються повітрям, в діапазоні частот від 16-20 Гц до 15-20 кГц. Звук нижче діапазону чутності людини називають інфразвуком; вище: до 1 ГГц - ультразвуком, від 1 ГГц - гіперзвуком. Серед чутних звуків слід також особливо виділити фонетичні, мовні звуки та фонеми (з яких складається усне мовлення) та музичні звуки (з яких складається музика).
Джерелом шуму та вібрації у вентиляційних системах є вентилятор, в якому мають місце нестаціонарні процеси перебігу повітря через робоче колесоі в самому кожусі. До них відносяться пульсації швидкості, утворення і зрив вихорів з елементів вентилятора. Вказані фактори є причиною виникнення аеродинамічного шуму.
Є.Я. Юдін, який досліджував шум вентиляційних установок, вказує на три основні складові аеродинамічного шуму, створюваного вентилятором:
1) вихровий шум - наслідок утворення вихорів та періодичного зриву їх при обтіканні елементів вентилятора потоком повітря;
2) шум від місцевих неоднорідностей потоку, що утворюються на вході та виході з колеса і призводять до нестаціонарного обтікання лопаток та нерухомих елементів вентилятора, розташованих біля колеса;
3) шум обертання - кожна рухається лопатка колеса вентилятора є джерелом обурення повітряного середовища та утворення вихорів. Частка шуму обертання загалом шумі вентилятора зазвичай незначна.
Коливання елементів конструкції вентиляційної установки, Часто внаслідок незадовільного балансування колеса, є причиною механічного шуму. Механічний шум вентилятора зазвичай має ударний характер, приклад тому - стукіт у зазорах зношених підшипників.
Залежність шуму від окружної швидкості робочого колеса при різних характеристикахсітки для відцентрового вентилятора із загнутими вперед лопатками представлена на малюнку. З малюнка випливає, що при окружній швидкості більше 13 м/с механічний шум шарикопідшипників «маскується» аеродинамічний шум; при меншій швидкості шум підшипників переважає. При окружній швидкості більше 13 м/с рівень аеродинамічного шуму зростає швидше за рівень механічного шуму. У відцентрових вентиляторів із гнутими назад лопатками рівень аеродинамічного шуму трохи менше, ніж у вентиляторів із лопатками, загнутими вперед.
У системах вентиляції крім вентилятора джерелами шуму можуть бути вихори, що утворюються в елементах повітроводів і вентиляційних ґратах, а також коливання недостатньо жорстких стінок повітроводів. Крім того, можливе проникнення через стінки повітроводів та вентиляційні гратисторонніх шумів із сусідніх приміщень, через які проходить повітропровід.
За рахунок різниці температур під дією гравітаційного тиску приміщення нижніх поверхів через огорожу проникає зовнішнє повітря; з вітряного боку дія вітру посилює інфільтрацію; із завітряною – зменшує її.
Внутрішнє повітря з перших поверхів прагне проникнути у верхнє приміщення (він перетікає через внутрішні двері та коридори, які з'єднані зі сходовою кліткою).
З приміщень верхніх поверхівповітря йде через не щільність зовнішніх огорож за межі будівлі.
Приміщення середніх поверхів можуть бути за умов змішаного режиму. На природний повітрообмін у будівлі накладається дія припливної та витяжної вентиляції.
1. За відсутності вітру на поверхнях зовнішніх стінок діятиме різної величини гравітаційний тиск. За законом збереження енергії середній тиск по висоті всередині та зовні будівлі буде однаковим. Щодо середнього рівня в нижній частині будівлі тиск стовпа теплого внутрішнього повітря буде меншим, ніж тиск стовпа зовнішнього холодного повітря із зовнішньої поверхні стіни.
Щільністю нульового надлишкового тиску називається нейтральною площиною будівлі.
Малюнок 9.1 – Побудова епюр надлишкових тисків
Величина надлишкового гравітаційного тиску на довільному рівні h щодо нейтральної площини:
(9.1)
2. Якщо будівля обдувається вітром, а температури всередині будівлі і поза нею рівні, то на зовнішніх поверхнях огорож створюється підвищення статичного тиску або розрядження.
За законом збереження енергії тиск усередині будівлі при однаковій проникності дорівнює середньому значенню між підвищеним з навітряним і зниженим з завітряного боку.
Абсолютна величинанадлишкового вітрового тиску:
, (9.2)
де k 1 ,k 2 - аеродинамічні коефіцієнти відповідно з навітряної та завітряної сторони будівлі;
Динамічний тиск, що набігає на будівлю потоком повітря.
Для розрахунку інфільтрації повітря через зовнішню огорожу різниця тисків повітря зовні та всередині приміщення, Па, становить:
де Н ш – висота гирла вентиляційної шахти від рівня землі (позначка розташування точки умовного нуля тиску);
Н е - висота центру елемента будівлі (вікно, стіна, двері і т.д.) від рівня землі;
Коефіцієнт, що вводиться на швидкісний тиск і враховує зміну швидкості вітру від висоти будівлі, зміну швидкості вітру від зовнішньої температуризалежить від району;
Тиск повітря у приміщення, що визначається з умови дотримання повітряного балансу;
Надлишковий відносний тиск у приміщення через дію вентиляції.
Наприклад, для адміністративних будівель корпусів НДІ та подібних до них характерна збалансована припливно-витяжна вентиляція в робочому режимі або повне відключення вентиляції в неробочий час Р в = 0. Для таких будівель орієнтовне значення:
3. Для оцінки впливу повітряного режиму будівлі тепловий режим використовують спрощені способи розрахунку.
Випадок А.У багатоповерховому будинкуу всіх приміщеннях вентиляційна витяжка повністю компенсується вентиляційним припливом, тому = 0.
До цього випадку належать будівлі без вентиляції або з механічною. припливно-витяжною вентиляцієювсіх приміщень з рівними витратами по припливу та витяжці. Тиск дорівнює тиску в сходовій клітині і безпосередньо з'єднаних із нею коридорах.
Величина тиску всередині окремих приміщеньзнаходиться між тиском та тиском на зовнішній поверхні цього приміщення. Приймаємо, що за рахунок різниці повітря послідовно проходить через вікна та внутрішні двері, що виходять на сходову клітку, і коридори, вихідні витрати повітря та тиску всередині приміщення можна розрахувати за формулою:
де - характеристики проникності площі вікна, двері з приміщення, що виходять у коридор або на сходову клітку.
Тепловий режим будівлі
Загальна схематеплообміну у приміщенні
Теплова обстановка в приміщенні визначається спільною дією ряду факторів: температури, рухливості та вологості повітря приміщення, наявністю струменевих течій, розподілом параметрів повітря в плані та по висоті приміщення, а також радіаційним випромінюванням навколишніх поверхонь, що залежать від їхньої температури, геометрії та радіаційних властивостей.
Для вивчення формування мікроклімату, його динаміки та способів впливу на нього потрібно знати закони теплообміну у приміщенні.
Види теплообміну в приміщенні: конвективний – виникає між повітрям та поверхнями огорож та приладів системи опалення – охолодження, променистий – між окремими поверхнями. Внаслідок турбулентного перемішування неізотермічних струменів повітря з повітрям основного об'єму приміщення відбувається «струменевий» теплообмін. Внутрішні поверхні зовнішніх огорож переважно теплопровідністю через товщину конструкцій передають теплоту зовнішньому повітрі.
Тепловий баланс будь-якої поверхні i у приміщенні може бути представлений на основі закону збереження енергії рівнянням:
де Променева Лі, конвективна Кi, Тi кондуктивна, складові теплообміну на поверхні.
Волога повітря приміщення
При розрахунку влагопередачі через огородження необхідно знати вологий стан повітря в приміщенні, що визначається виділенням вологи та повітрообміном. Джерелами вологи в житлових приміщеннях є побутові процеси (приготування їжі, миття підлоги тощо), в громадських будівлях - люди, що знаходяться в них, промислових будинках- технологічні процеси.
Кількість вологи в повітрі визначається eгo вологовміст d, г вологи на 1 кг сухої частини вологого повітря. Крім того, його вологісний стан характеризується пружністю або парціальним тиском водяної пари е, Па, або відносною вологістюводяної пари φ, %,
Е- максимальна пружність при цій температурі.
Повітря має певну вологоутримуючу здатність.
Що сухіше повітря, то з більшою силою утримується в ньому водяна пара. Пружність водяної пари евідображає вільну енергію вологи в повітрі та зростає від 0 (сухе повітря) до максимальної пружності Е, що відповідає повному насиченню повітря.
Дифузія вологи відбувається у повітрі від місць з більшою пружністю водяної пари до місць з меншою пружністю.
η пов. = ∆d /∆е.
Пружність повного насичення повітря Е, Па залежить від температури t нас і з її зростанням збільшується. Розмір Е визначається:
Якщо необхідно знати температуру t нас, якій відповідає те чи інше значення Е, можна визначити:
Повітряний режим будівлі
Повітряним режимом будівлі називають сукупність факторів та явищ, що визначають загальний процесобміну повітря між усіма його приміщеннями і зовнішнім повітрям, що включає переміщення повітря всередині приміщень, рух повітря через огородження, отвори, канали і повітропроводи та обтікання будівлі потоком повітря.
Повітрообмін у будівлі відбувається під дією природних сил та роботи штучних спонукань руху повітря. Зовнішнє повітря надходить у приміщення через нещільність огорож або каналами припливних вентиляційних систем. Всередині будівлі повітря може перетікати між приміщеннями через двері та нещільності у внутрішніх конструкціях. Внутрішнє повітря видаляється з приміщень за межі будівлі через нещільність зовнішніх огорож вентиляційним каналамвитяжних систем.
Природними силами, що викликають рух повітря в будівлі, є гравітаційний та вітровий тиск.
Розрахункова різниця тисків:
Перша частина-гравітаційний тиск, друга-частина вітровий тиск.
де Н-висота будівлі від землі до верху карниза.
Max із середніх швидкостей по румбах за січень.
С н,С п -аеродинамічні коефіцієнти з підвітряної та навітряної поверхонь огорожі будівлі.
До i-коеф. врахування зміни швидкісного тиску вітру.
Температура і щільність повітря всередині та зовні будівлі зазвичай неоднакові, внаслідок чого гравітаційний тиск по сторонах огорож виявляється різним. За рахунок дії вітру на вітряному боці будівлі створюється підпора, а на поверхнях огорож виникає надмірна статичний тиск. На завітряній стороні утворюється розрідження та статичний тиск виявляється зниженим. Таким чином, при вітрі тиск із зовнішнього боку будівлі відрізняється від тиску всередині приміщень. Повітряний режим пов'язаний із тепловим режимом будівлі. Інфільтрація зовнішнього повітря призводить до додаткових витрат теплоти з його підігрів. Ексфільтрація вологого внутрішнього повітря зволожує та знижує теплозахисні властивості огорож. Положення та розміри зони інфільтрації та ексфільтрації в будівлі залежать від геометрії, конструктивних особливостей, режиму вентилювання будівлі, а також від району будівництва, пори року та параметрів клімату.
Між повітрям, що фільтрується, і огорожею відбувається теплообмін, інтенсивність якого залежить від місця фільтрації в конструкції (масив, стик панелей, вікна, повітряні прошарки). Так, виникає необхідність у розрахунках повітряного режиму будівлі: визначення інтенсивності інфільтрації та ексфільтрації повітря та вирішення задачі теплопередачі окремих частин огорожі за наявності повітропроникнення.
Інфільтрація-проникнення повітря у приміщення.
Ексфільтрація-догляд повітря із приміщення.
Предмет будівельної теплофізики
Будівельна теплофізика – наука, що вивчає проблеми теплового, повітряного та вологого станів внутрішнього середовища та огороджувальних конструкцій будівель будь-якого призначення та займається питаннями створення мікроклімату в приміщеннях, застосовуючи системи кондиціонування (опалення –охолодження та вентиляції) з урахуванням впливу зовнішнього клімату через огорожу.
Для розуміння формування мікроклімату та визначення можливих способіввпливу на нього необхідно знати закони променистого, конвективного та струминного теплообміну в приміщенні, рівняння загального теплообміну поверхонь приміщення та рівняння теплообміну повітря. На основі закономірностей теплообміну людини з довкіллямформуються умови теплового комфорту у приміщенні.
Основний опір втрати теплоти з приміщення надають теплозахисні властивості матеріалів огорожі, тому закономірності процесу теплопередачі через огорожі є важливими при розрахунку системи опалення приміщень. Вологий режим огородження є одним з основних при розрахунку теплопередачі, оскільки перезволоження призводить до помітного зниження тепло захисних властивостейта довговічності конструкції.
З тепловим режимом будівлі тісно пов'язаний і повітряний режим огорож, оскільки інфільтрація зовнішнього повітря вимагає витрат теплоти на підігрів, а ексфільтрація вологого внутрішнього повітря зволожує матеріал огорож.
Вивчення вище розглянутих питань дозволять вирішувати завдання створення мікроклімату в будинках в умовах ефективного та економного витрачання паливно-енергетичних ресурсів.
Тепловий режим будівлі
Тепловим режимом будівлі називається сукупність всіх факторів та процесів, що визначають теплову обстановку в його приміщеннях.
Сукупність усіх інженерних засобів та пристроїв, що забезпечують задані умови мікроклімату в приміщеннях будівлі, називають системою кондиціювання мікроклімату (СКМ).
Під дією різниці зовнішньої та внутрішньої температур, сонячної радіаціїі вітру приміщення втрачає теплоту через огородження взимку та нагрівається влітку. Гравітаційні сили, дія вітру та вентиляція створюють перепади тисків, що призводять до перетікання повітря між сполученими приміщеннями та до його фільтрації через пори матеріалу та нещільності огорож.
Атмосферні опади, вологовиділення в приміщеннях, різниця вологості внутрішнього та зовнішнього повітря призводять до вологообміну в приміщенні, через огородження, під впливом якого можливе зволоження матеріалів та погіршення захисних властивостей та довговічності зовнішніх стін та покриттів.
Процеси, що формують теплову обстановку приміщення, необхідно розглядати в нерозривному зв'язку між собою, тому що їх взаємний вплив може виявитися дуже суттєвим.
Методика розрахунку опору повітропроникності огороджувальної конструкції стіни
1. Визначають питома вагазовнішнього та внутрішнього повітря, Н/м 2
. (6.2)
2. Визначають різницю тиску повітря на зовнішній і внутрішній поверхнях огороджувальної конструкції, Па
3. Обчислюють необхідний опір повітропроникнення, м 2 ×ч×Па/кг
4. Знаходять загальний фактичний опір повітропроникненню зовнішньої огорожі, м 2 ×ч×Па/кг
Якщо виконується умова, то конструкція, що захищає, відповідає вимогам повітропроникності, якщо умова не виконується, то необхідно вжити заходів щодо збільшення повітропроникності.
Розрахунок опору повітропроникності
огороджувальної конструкції стіни
Вихідні дані
Значення величин, необхідні розрахунку: висота огороджувальної конструкції Н= 15,3 м; tн = -27 ° С; tв = 20 ° С; V хол= 4,4 м/с; Gн = 0,5 кг/(м 2 ×ч); Rі1 = 3136 м 2 ×ч × Па / кг; Rи2 = 6 м 2 ×ч×Па/кг; Rі3 = 946,7 м 2 × ч × Па / кг.
Порядок розрахунку
Визначають питому вагу зовнішнього та внутрішнього повітря за рівняннями (6.1) та (6.2)
Н/м 2;
Н/м2.
Визначають різницю тиску повітря на зовнішній і внутрішній поверхнях огороджувальної конструкції, Па
Δр= 0,55×15,3×(14,1 – 11,8)+0,03×14,1×4,4 2 = 27,54 Па.
Обчислюють необхідний опір повітропроникненню за рівнянням (6.4), м 2 ×ч×Па/кг
27,54/0,5 = 55,09 м2×ч×Па/кг.
Знаходять загальний фактичний опір повітропроникненню зовнішньої огорожі за рівнянням (6.5), м 2 ×ч×Па/кг
м 2×ч×Па/кг;
м 2×ч×Па/кг;
м 2×ч×Па/кг;
М 2×ч×Па/кг.
Таким чином, конструкція, що захищає, відповідає вимогам повітропроникності, оскільки виконується умова (4088,7>55,09).
Методика розрахунку опору повітропроникненню зовнішніх огорож (вікон та балконних дверей)
Визначають необхідний опір повітропроникності вікон та балконних дверей, м 2 ×ч×Па/кг
, (6.6)
Залежно від значення вибирають тип конструкції вікон та балконних дверей.
Розрахунок опору повітропроникненню зовнішніх огорож, вікон та балконних дверей
Вихідні дані
p= 27,54 Па; Δ p 0 = 10 Па; Gн = 6 кг/(м 2 ×ч).
Порядок розрахунку
Визначають необхідний опір повітропроникності вікон та балконних дверей, за рівнянням (6.6), м 2 ×ч×Па/кг
м 2×ч×Па/кг.
Таким чином, слід прийняти R 0 = 0,4 м 2 ×ч×Па/кг для подвійного скління в спарених палітурках.
6.3. Методика розрахунку впливу інфільтрації
на температуру внутрішньої поверхні
та коефіцієнт теплопередачі огороджувальної конструкції
1. Обчислюють кількість повітря, що проникає через зовнішню огорожу, кг/(м 2 ×ч)
2. Обчислюють температуру внутрішньої поверхні огорожі при інфільтрації, °C
, (6.8)
. (6.9)
3. Розраховують температуру внутрішньої поверхні огорожі за відсутності конденсації, °С
. (6.10)
4. Визначають коефіцієнт теплопередачі огородження з урахуванням інфільтрації, Вт/(м 2 ×°С)
. (6.11)
5. Обчислюють коефіцієнт теплопередачі огородження за відсутності інфільтрації за рівнянням (2.6), Вт/(м 2 ×°С)
Розрахунок впливу інфільтрації на температуру внутрішньої поверхні
та коефіцієнт теплопередачі огороджувальної конструкції
Вихідні дані
Значення величин, необхідні розрахунку: Δ p= 27,54 Па;
tн = -27 ° С; tв = 20 ° С; V хол= 4,4 м/с; = 3,28 м 2 × ° С / Вт; е= 2,718; = 4088,7 м2×ч×Па/кг; R= 0,115 м 2 ×°С/Вт; З= 1,01 кДж/(кг×°С).
Порядок розрахунку
Обчислюють кількість повітря, що проникає через зовнішню огорожу, за рівнянням (6.7), кг/(м 2 ×ч)
Gта = 27,54/4088,7 = 0,007 г/(м 2 ×ч).
Обчислюють температуру внутрішньої поверхні огородження при інфільтрації, °С, і термічний опір теплопередачі огороджувальної конструкції, починаючи від зовнішнього повітря до перерізу в товщі огородження за рівняннями (6.8) і (6.9).
м 2 × ° С / Вт;
Розраховують температуру внутрішньої поверхні огорожі за відсутності конденсації, °С
°С.
З розрахунків випливає, що температура внутрішньої поверхні при фільтрації нижче ніж без інфільтрації () на 0,1 °С.
Визначають коефіцієнт теплопередачі огорожі з урахуванням інфільтрації за рівнянням (6.11) Вт/(м 2 ×°С)
Вт/(м 2 ×°С).
Обчислюють коефіцієнт теплопередачі огородження за відсутності інфільтрації за рівнянням (2.6) Вт/(м 2 С)
Вт/(м 2 ×°С).
Таким чином, встановлено, що коефіцієнт теплопередачі з урахуванням інфільтрації kта більше відповідного коефіцієнта без інфільтрації k (0,308 > 0,305).
Контрольні питаннядо розділу 6:
1. Яка основна мета розрахунку повітряного режиму зовнішнього огородження?
2. Як впливає інфільтрація на температуру внутрішньої поверхні
та коефіцієнт теплопередачі огороджувальної конструкції?
7. Вимоги до витрат будівель
7.1 Методика розрахунку питомої характеристики витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі
Показником витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію житлової чи громадської будівлі на стадії розробки проектної документації, є питома характеристика витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі чисельно рівна витраті теплової енергії на 1 м 3 опалювального об'єму будівлі в одиницю часу при перепаді температури 1°С, Вт/(м 3 · 0 С). Розрахункове значення питомої характеристики витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі, , Вт/(м 3 · 0 С), визначається за методикою з урахуванням кліматичних умоврайону будівництва, обраних об'ємно-планувальних рішень, орієнтації будівлі, теплозахисних властивостей конструкцій, що захищають, прийнятої системивентиляції будівлі, а також застосування енергозберігаючих технологій. Розрахункове значення питомої характеристики витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі має бути менше або дорівнює нормованого значення, згідно , , Вт/(м 3 · 0 С):
де - нормована питома характеристика витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівель, Вт/(м 3 · 0 С), що визначається для різних типів житлових та громадських будівельза таблицею 7.1 чи 7.2.
Таблиця 7.1
теплової енергії на опалення та вентиляцію
Примітки:
При проміжних значеннях опалювальної площі будівлі в інтервалі 50-1000м 2 значення повинні визначатись лінійною інтерполяцією.
Таблиця 7.2
Нормована (базова) питома характеристика витрати
теплової енергії на опалення та вентиляцію
малоповерхових житлових одноквартирних будівель, Вт/(м 3 · 0 С)
| Тип будівлі | Поверховість будівлі | |||||||
| 4,5 | 6,7 | 8,9 | 10, 11 | 12 і вище | ||||
| 1 Житлові багатоквартирні, готелі, гуртожитки | 0,455 | 0,414 | 0,372 | 0,359 | 0,336 | 0,319 | 0,301 | 0,290 |
| 2 Громадські, крім перелічених у рядках 3-6 | 0,487 | 0,440 | 0,417 | 0,371 | 0,359 | 0,342 | 0,324 | 0,311 |
| 3 Поліклініки та лікувальні заклади, будинки-інтернати | 0,394 | 0,382 | 0,371 | 0,359 | 0,348 | 0,336 | 0,324 | 0,311 |
| 4 Дошкільні заклади, хоспіси | 0,521 | 0,521 | 0,521 | - | - | - | - | - |
| 5 Сервісного обслуговування, культурно-дозвільної діяльності, технопарки, склади | 0,266 | 0,255 | 0,243 | 0,232 | 0,232 | |||
| 6 Адміністративного призначення (офіси) | 0,417 | 0,394 | 0,382 | 0,313 | 0,278 | 0,255 | 0,232 | 0,232 |
Примітки:
Для регіонів, що мають значення ГСОП=8000 0 С·добу і більше, нормовані слід зменшити на 5%.
Для оцінки досягнутої в проекті будівлі або в будівлі, що експлуатується, потреби енергії на опалення та вентиляцію, встановлені наступні класи енергозбереження (таблиця 7.3) у % відхилення розрахункової питомої характеристики витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі від нормованої (базової) величини.
Проектування будівель із класом енергозбереження «D, Е» не допускається. Класи «А, В, С» встановлюють для новозведених та реконструйованих будівель на стадії розробки проектної документації. Згодом, при експлуатації клас енергозбереження будівлі має бути уточнений у ході енергетичного обстеження. З метою збільшення частки будівель із класами «А, В» суб'єкти Російської Федераціїповинні застосовувати заходи щодо економічного стимулювання як до учасників будівельного процесу, так і до експлуатуючих організацій.
Таблиця 7.3
Класи енергозбереження житлових та громадських будівель
| Позначення класу | Найменування класу | Величина відхилення розрахункового (фактичного) значення питомої характеристики витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі від нормованого % | Рекомендовані заходи, що розробляються суб'єктами РФ |
| При проектуванні та експлуатації нових та реконструйованих будівель | |||
| А++ | Дуже високий | Нижче -60 | |
| А+ | Від - 50 до - 60 включно | ||
| А | Від - 40 до - 50 включно | ||
| В+ | Високий | Від - 30 до - 40 включно | Економічне стимулювання |
| У | Від - 15 до - 30 включно | ||
| С+ | Нормальний | Від - 5 до - 15 включно | Заходи не розробляються |
| З | Від + 5 до - 5 включно | ||
| с- | Від +15 до +5 включно | ||
| D | Знижений | Від +15,1 до +50 включно | Реконструкція за відповідного економічного обґрунтування |
| Е | Низький | Більше +50 | Реконструкція при відповідному економічному обґрунтуванні, або знесення |
Розрахункову питому характеристику витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі, , Вт/(м 3 · 0 С), слід визначати за формулою
k про - питома теплозахисна характеристика будівлі, Вт/(м 3 · 0 С) визначається таким чином
, (7.3)
де - фактичний загальний опір теплопередачі всім шарів огородження (м 2 ×°С)/Вт;
Площа відповідного фрагмента теплозахисної оболонки будівлі, м2;
V від - опалювальний об'єм будівлі, що дорівнює об'єму, обмеженому внутрішніми поверхнямизовнішніх огорож будівель, м 3 ;
Коефіцієнт, що враховує відмінність внутрішньої або зовнішньої температури у конструкції прийнятих у розрахунку ДСОП, =1.
k вент - питома вентиляційна характеристика будівлі, Вт/(м 3 ·З);
k побут - питома характеристика побутових тепловиділень будівлі, Вт/(м 3 · С);
k рад – питома характеристика теплонадходжень у будівлю від сонячної радіації, Вт/(м 3 · 0 С);
ξ - Коефіцієнт, що враховує зниження теплоспоживання житлових будинків, ξ =0,1;
β - Коефіцієнт, що враховує додаткове теплоспоживання системи опалення, β h= 1,05;
ν - коефіцієнт зниження теплонадходжень за рахунок теплової інерції конструкцій, що захищають; рекомендовані значення визначаються за формулою = 0,7+0,000025*(ГСОП-1000);
Питому вентиляційну характеристику будівлі, k вент, Вт/(м 3 · 0 С) слід визначати за формулою
де з - питома теплоємністьповітря, що дорівнює 1 кДж/(кг·°С);
β v- коефіцієнт зниження обсягу повітря у будівлі, β v = 0,85;
Середня щільність повітря припливу за опалювальний період, кг/м 3
353/, (7.5)
tвід - середня температура опалювального періоду, °С,
, (Див. дод. 6).
n в - середня кратність повітрообміну громадського будинку за опалювальний період, год -1 , для громадських будівель, згідно з , приймається усереднена величина n =2;
k е ф - Коефіцієнт ефективності рекуператора, k е ф = 0,6.
Питому характеристику побутових тепловиділень будівлі, k побут, Вт/(м 3 ·С) слід визначати за формулою
, (7.6)
де q побут - величина побутових тепловиділень на 1 м 2 площі житлових приміщень (А ж) або розрахункової площі громадського будинку (А р), Вт/м 2 , що приймається для:
а) житлових будинків із розрахунковою заселеністю квартир менше 20 м 2 загальної площі на людину q побут = 17 Вт/м 2 ;
б) житлових будинків з розрахунковою заселеністю квартир 45 м 2 загальної площі та більше на людину q побут = 10 Вт/м 2 ;
в) інших житлових будівель - залежно від розрахункової заселеності квартир по інтерполяції величини q побут між 17 та 10 Вт/м 2 ;
г) для громадських та адміністративних будівель побутові тепловиділення враховуються за розрахунковою кількістю людей (90 Вт/чол), що перебувають у будівлі, освітлення (за настановною потужністю) та оргтехніки (10 Вт/м 2 ) з урахуванням робочих годин на тиждень;
t в, t від - те саме, що і в формулах (2.1, 2.2);
А - для житлових будівель - площа житлових приміщень (А ж), до яких належать спальні, дитячі, вітальні, кабінети, бібліотеки, столові, кухні-їдальні; для громадських та адміністративних будівель - розрахункова площа (А р), яка визначається згідно з СП 117.13330 як сума площ усіх приміщень, за винятком коридорів, тамбурів, переходів, сходових клітин, ліфтових шахт, внутрішніх відкритих сходів та пандусів, а також приміщень, призначених для розміщення інженерного обладнаннята мереж, м 2 .
Питому характеристику теплонадходжень у будівлю від сонячної радіації, k р ад, Вт/(м 3 ·°С), слід визначати за формулою
, (7.7)
де - теплонадходження через вікна та ліхтарі від сонячної радіації протягом опалювального періоду, МДж/рік, для чотирьох фасадів будівель, орієнтованих за чотирма напрямками, що визначаються за формулою
Коефіцієнти відносного проникнення сонячної радіації для світлопропускних заповнень відповідно вікон та зенітних ліхтарів, що приймаються за паспортними даними відповідних світлопропускних виробів; за відсутності даних слід приймати слід приймати за таблицею (2.8); мансардні вікназ кутом нахилу заповнень до горизонту 45° і більше слід вважати як вертикальні вікназ кутом нахилу менше 45° - як зенітні ліхтарі;
Коефіцієнти, що враховують затінення світлового отвору відповідно вікон та зенітних ліхтарів непрозорими елементами заповнення, що приймаються за проектними даними; за відсутності даних слід приймати за таблицею (2.8).
- площа світлопройомів фасадів будівлі (глуха частина балконних дверей виключається), відповідно орієнтованих за чотирма напрямками, м 2 ;
Площа світлопройомів зенітних ліхтарів будівлі, м;
Середня за опалювальний період величина сумарної сонячної радіації (пряма плюс розсіяна) на вертикальні поверхні за дійсних умов хмарності, відповідно орієнтована на чотири фасади будівлі, МДж/м 2 , визначається за дод. 8;
Середня за опалювальний період величина сумарної сонячної радіації (пряма плюс розсіяна) на горизонтальну поверхнюза дійсних умов хмарності, МДж/м 2 визначається за дод. 8.
V від - те саме, що і у формулі (7.3).
ДСОП – те саме, що у формулі (2.2).
Розрахунок питомої характеристики витрати теплової енергії
на опалення та вентиляцію будівлі
Вихідні дані
Розрахунок питомої характеристики витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі проведемо на прикладі двоповерхового індивідуального житлового будинку загальною площею 248,5 м 2 .Значення величин, необхідних для розрахунку: tв = 20 ° С; tоп = -4,1 ° С; = 3,28 (м 2 × ° С) / Вт; = 4,73 (м 2 × ° С) / Вт; = 4,84 (м 2 × ° С) / Вт; = 0,74 (м 2 × ° С) / Вт; = 0,55 (м 2 × ° С) / Вт; м 2; м 2; 
м 2; м 2; м 2; м 2; м 3; Вт/м 2; 0,7; 0; 0,5; 0; 7,425 м 2; 4,8 м 2; 6,6 м 2; 12,375 м 2; м 2; 695 МДж/(м 2 · рік); 1032 МДж/(м 2 · Рік); 1032 МДж/(м 2 · Рік); = 1671 МДж / (м 2 · Рік); = = 1331 МДж / (м 2 · Рік).
Порядок розрахунку
1. Обчислюють питому теплозахисну характеристику будівлі Вт/(м 3 · 0 С), за формулою (7.3) визначається наступним чином
Вт/(м 3 · 0 С),
2. За формулою (2.2) розраховують градусо-добу опалювального періоду
D= (20 + 4,1) × 200 = 4820 ° С × добу.
3. Знаходять коефіцієнт зниження теплонадходжень за рахунок теплової інерції конструкцій, що захищають; рекомендовані значення визначаються за формулою
ν = 0,7 +0,000025 * (4820-1000) = 0,7955.
4. Знаходять середню щільністьприпливного повітря за опалювальний період, кг/м 3 за формулою (7.5)
353/=1,313 кг/м 3 .
5. Обчислюємо питому вентиляційну характеристику будівлі за формулою (7.4), Вт/(м 3 · 0 С)
Вт/(м 3 · 0 С)
6. Визначаю питому характеристику побутових тепловиділень будівлі, Вт/(м 3 ·З), за формулою (7.6)
Вт/(м 3 ·З),
7. За формулою (7.8) обчислюють теплонадходження через вікна та ліхтарі від сонячної радіації протягом опалювального періоду, МДж/рік, для чотирьох фасадів будівель, орієнтованих за чотирма напрямками.
8. За формулою (7.7) визначають питому характеристику теплонадходжень до будівлі від сонячної радіації, Вт/(м 3 ·°С)
Вт/(м 3 ·°С),
9. Визначають розрахункову питому характеристику витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі, Вт/(м 3 · 0 С), за формулою (7.2)
Вт/(м 3 · 0 С)
10. Порівнюють отримане значення розрахункової питомої характеристики витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі з нормованою (базовою), Вт/(м 3 · 0 С), за таблицями 7.1 та 7.2.
0,4 Вт/(м 3 · 0 С) = 0,435 Вт/(м 3 · 0 С)
Розрахункове значення питомої характеристики витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі повинно бути менше нормованого значення.
Для оцінки досягнутої в проекті будівлі або в експлуатованій будівлі потреби енергії на опалення та вентиляцію визначають клас енергозбереження проектованого житлового будинку за відсотковим відхиленням розрахункової питомої характеристики витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію будівлі від нормованої (базової) величини.
Висновок:проектована будівля відноситься до «С+ Нормального» класу енергозбереження, який встановлюють для новозведених та реконструйованих будівель на стадії розробки проектної документації. Розробка додаткових заходів щодо підвищення класу енергозбереження будівлі не потрібна. Згодом, при експлуатації клас енергозбереження будівлі має бути уточнений у ході енергетичного обстеження.
Контрольні питання до розділу 7:
1. Яка величина є основним показником витрати теплової енергії на опалення та вентиляцію житлової чи громадської будівлі на стадії розробки проектної документації? Від чого залежить?
2. Які класи енергозбереження житлових та громадських будівель існують?
3. Які класи енергозбереження встановлюють для новозведених та реконструйованих будівель на стадії розробки проектної документації?
4. Проектування будівель із яким класом енергозбереження не допускається?
ВИСНОВОК
Проблеми економії енергоресурсів особливо важливі в поточний період розвитку нашої країни. Вартість палива та теплової енергії зростає, і ця тенденція прогнозується на майбутнє; разом з тим безперервно та швидко зростає обсяг споживання енергії. Енергоємність національного доходу нашій країні у кілька разів вища, ніж у розвинених країн.
У зв'язку з цим очевидним є важливість виявлення резервів зниження енерговитрат. Одним із напрямів економії енергоресурсів є реалізація енергозберігаючих заходів під час роботи систем теплопостачання, опалення, вентиляції та кондиціювання повітря (ТГВ). Однією з рішень цієї проблеми є зниження тепловтрат будівель через огороджувальні конструкції, тобто. зниження теплових навантажень на системи ТГВ
Значення вирішення цього завдання особливо велике в міському інженерному господарстві, де тільки на теплопостачання житлових і громадських будівель витрачається близько 35% всього твердого і газоподібного палива, що видобувається.
У Останніми рокамиу містах різко позначилася незбалансованість розвитку підгалузі міського будівництва: технічне відставання інженерної інфраструктури, нерівномірність розвитку окремих систем та їх елементів, відомчий підхід до використання природних та вироблюваних ресурсів, що призводить до нераціонального їх використання та іноді до необхідності залучення відповідних ресурсів з інших регіонів.
Потреба міст у паливно-енергетичних ресурсах та наданні інженерних послугзростає, що безпосередньо впливає збільшення захворюваності населення, призводить до знищення лісового поясу міст.
Застосування сучасних теплоізоляційних матеріалів із високим значенням опору теплопередачі призведе до значного зниження енерговитрат, результатом буде суттєвий економічний ефект при експлуатації систем ТГВчерез зменшення витрат на паливо та відповідно покращення екологічної ситуаціїрегіону, що знизить витрати на медичне обслуговуваннянаселення.
БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК
1. Богословський, В.М. Будівельна теплофізика (теплофізичні основи опалення, вентиляції та кондиціювання повітря) [Текст]/В.М. Богословський. - Вид. 3-тє. - СПб.: АВОК "Північний Захід", 2006.
2. Тихомиров, К.В. Теплотехніка, теплогазопостачання та вентиляція [Текст]/К.В. Тихомиров, Є.С. Сергієнко. - М.: ТОВ «БАСТЕТ», 2009.
3. Фокін, К.Ф. Будівельна теплотехнікаогороджувальних частин будівель [Текст]/К.Ф. Фокін; за ред. Ю.А. Табунщикова, В.Г. Гагаріна. - М.: АВОК-ПРЕС, 2006.
4. Єрьомкін, А.І. Тепловий режим будівель [Текст]: навч. посібник/А.І. Єрьомкін, Т.І. Корольова. - Ростов-н / Д.: Фенікс, 2008.
5. СП 60.13330.2012 Опалення, вентиляція та кондиціювання повітря. Актуалізована редакція СНіП 41-01-2003 [Текст]. - М.: Мінрегіон Росії, 2012.
6. СП 131.13330.2012 Будівельна кліматологія. Актуалізована версія СНіП 23-01-99 [Текст]. - М.: Мінрегіон Росії, 2012.
7. СП 50.13330.2012 Тепловий захистбудівель. Актуалізована редакція СНіП 23-02-2003 [Текст]. - М.: Мінрегіон Росії, 2012.
8. СП 54.13330.2011 Будинки житлові багатоквартирні. Актуалізована редакція СНіП 31-01-2003 [Текст]. - М.: Мінрегіон Росії, 2012.
9. Кувшинов, Ю.Я. Теоретичні основизабезпечення мікроклімату приміщення [Текст]/Ю.Я. Глечики. - М.: Вид-во АСВ, 2007.
10. СП 118.13330.2012 Громадські будівлі та споруди. Актуалізована редакція СНіП 31-05-2003 [Текст]. - Мінрегіон Росії, 2012.
11. Купріянов, В.М. Будівельна кліматологія та фізика середовища [Текст]/В.М. Купріянов. - Казань, КДАСУ, 2007.
12. Монастирьов, П.В. Технологія облаштування додаткового теплозахисту стін житлових будівель [Текст] / П.В. Монастирьов. - М.: Вид-во АСВ, 2002.
13. Бодров В.І., Бодров М.В. та ін. Мікроклімат будівель та споруд [Текст] / В.І. Бодров [та ін]. - Нижній Новгород, Видавництво "Арабеск", 2001.
15. ГОСТ 30494-96. Будинки житлові та громадські. Параметри мікроклімату у приміщеннях [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 1999.
16. ГОСТ 21.602-2003. Правила виконання робочої документації опалення, вентиляції та кондиціювання [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2003.
17. СНіП 2.01.01-82. Будівельна кліматологія та геофізика [Текст]. - М.: Держбуд СРСР, 1982.
18. СНіП 2.04.05-91 *. Опалення, вентиляція та кондиціювання [Текст]. - М.: Держбуд СРСР, 1991.
19. СП 23-101-2004. Проектування теплового захисту будівель [Текст]. - М.: ТОВ «МЦК», 2007.
20. ТСН 23-332-2002. Пензенська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
21. ТСН 23-319-2000. Краснодарського краю. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2000.
22. ТСН 23-310-2000. Білгородська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2000.
23. ТСН 23-327-2001. Брянської області. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2001.
24. ТСН 23-340-2003. Санкт-Петербург. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2003.
25. ТСН 23-349-2003. Самарська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2003.
26. ТСН 23-339-2002. Ростовська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
27. ТСН 23-336-2002. Кемеровська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
28. ТСН 23-320-2000. Челябінська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
29. ТСН 23-301-2002. Свердловська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
30. ТСН 23-307-00. Іванівська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
31. ТСН 23-312-2000. Володимирська область. Тепловий захист житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2000.
32. ТСН 23-306-99. Сахалинська область. Теплозахист та енергоспоживання житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 1999.
33. ТСН 23-316-2000. Томська область. Тепловий захист житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2000.
34. ТСН 23-317-2000. Новосибірська область. Енергозбереження в житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
35. ТСН 23-318-2000. Республіка Башкортостан. Тепловий захист будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2000.
36. ТСН 23-321-2000. Астраханська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2000.
37. ТСН 23-322-2001. Костромська область. Енергоефективність житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2001.
38. ТСН 23-324-2001. Республіка Комі. Енергозберігаючий теплозахист житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2001.
39. ТСН 23-329-2002. Орловська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
40. ТСН 23-333-2002. Ненецький автономний округ. Енергоспоживання та теплозахист житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
41. ТСН 23-338-2002. Омська область. Енергозбереження у цивільних будівлях. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
42. ТСН 23-341-2002. Рязанська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
43. ТСН 23-343-2002. Республіка Саха. Теплозахист та енергоспоживання житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2002.
44. ТСН 23-345-2003. удмуртская Республіка. Енергозбереження у будинках. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2003.
45. ТСН 23-348-2003. Псковська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2003.
46. ТСН 23-305-99. Саратовська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 1999.
47. ТСН 23-355-2004. Кіровська область. Енергетична ефективність житлових та громадських будівель. [Текст]. - М.: Держбуд Росії, 2004.
Основні параметри фізико-кліматичних факторів
Клімат - сукупність погодних умов, що повторюються рік у рік. На клімат впливають: висота, географічне положення, близькість великих водоймищ, перебіг, що переважають вітри. Повітря (температура, вологість, вітер), температура та вологість ґрунту, опади, сонячна радіація.
Чинники, що визначають мікроклімат приміщення
Теплова обстановка в приміщенні визначається спільною дією ряду факторів: температури, рухливості та вологості повітря приміщення, наявністю струменевих течій, розподілом параметрів стану повітря в плані та по висоті приміщення (все перераховане вище характеризує повітряний режим приміщення), а також радіаційним випромінюванням навколишніх поверхонь, що залежать від їх температури, геометрії та радіаційних властивостей (що характеризує радіаційний режим приміщення). Комфортне поєднання цих показників відповідає умовам, за яких відсутня напруга у процесі терморегуляції людини.
Повітряний та радіаційний режим приміщення
Процеси переміщення повітря всередині приміщень, руху його через огородження та отвори в огородженнях, по каналах та повітроводах, обтікання будівлі потоком повітря та взаємодії будівлі з навколишнім повітряним середовищем поєднуються загальним поняттям повітряний режим будівлі. В опаленні розглядається тепловий режим будівлі. Ці два режими, а також режим вологості тісно пов'язані між собою. Аналогічно тепловому режиму під час розгляду повітряного режиму будівлі розрізняють три завдання: внутрішню, крайову та зовнішню.
До внутрішнього завдання повітряного режиму належать такі вопросы:
а) розрахунок необхідного повітрообміну в приміщенні (визначення кількості шкідливих виділень, що надходять у приміщення, вибір продуктивності систем місцевої та загальнообмінної вентиляції);
б) визначення параметрів внутрішнього повітря (температури, вологості, швидкості руху та вмісту шкідливих речовин) та розподілу їх за обсягом приміщень при різних варіантах подачі та видалення повітря. Вибір оптимальних варіантів подачі та видалення повітря;
в) визначення параметрів повітря (температури та швидкості руху) у струменевих течіях, створюваних припливною вентиляцією;
г) розрахунок кількості шкідливих виділень, що вибиваються з-під укриттів місцевих відсмоктувачів (дифузія шкідливих виділень у потоці повітря та у приміщеннях);
д) створення нормальних умов на робочих місцях (душування) або в окремих частинах приміщень (оази) шляхом підбору параметрів припливного повітря, що подається.
Радіаційний режим. Променистий теплообмін.
Важливою складовою складного фізичного процесу, що зумовлює тепловий режим приміщення, є теплообмін його поверхнях.
Променистий теплообмін у приміщенні має особливість: він відбувається у замкнутому об'ємі в умовах обмежених температур, певних радіаційних властивостей поверхонь та геометрії їхнього розташування. Теплове випромінювання поверхонь у приміщенні можна розглядати як монохроматичне, дифузне, що підкоряється законам Стефана-Больцмана, Ламберта та Кірхгофа, інфрачервоне випромінюваннясірих тіл.
Як один із видів поверхонь у приміщенні своєрідні радіаційні властивості має шибку. Воно частково проникне для випромінювання. Віконне скло, що добре пропускає короткохвильове випромінювання, практично непрозоре для випромінювання з довжиною хвиль більше 3-5 мкм, яке характерне для теплообміну в приміщенні.
Повітря приміщення при розрахунку променистого теплообміну між поверхнями зазвичай вважають променепрозорим середовищем. Він складається в основному з двоатомних газів (азоту та кисню), які практично прозорі для теплових променів і самі не випромінюють теплової енергії. Незначний вміст багатоатомних газів (водяної пари та Вуглекислий газ) при малій товщині шару повітря в приміщенні практично не змінює цієї властивості.
