Тепло-влажностное состояние ограждающих конструкций и микроклимат помещений

1. Определение области эффективного применения напольного отопления.

Система напольного отопления  может полностью или частично компенсировать теплопотери помещения. Это зависит от величины теплопотерь и температуры воздуха в помещении. В курсовой работе требуется определить возможность использования напольного отопления в помещении для поддержания в нём нормативной температуры воздуха, . Значение температуры  выбираем

Для определения области  значений наружной температуры, при  которой напольная система отопления  будет обеспечивать внутри помещения  нормативную температуру, , вычисляем величину теплового потока, , которую может обеспечить вся греющая поверхность пола.

 

Где – коэффициент теплопередачи и температура на поверхности пола;

 – площадь  пола.

В нашем примере,

 

Уточняем сколько тепла  будет терять помещение , при нормативной температуре воздуха в помещении :

 

В нашем примере,

 

Если , то определяем температуру наружного воздуха, , при которой напольная система ещё компенсирует теплопотери и поддерживает :

 

В нашем примере,

 

Дальнейший расчёт ведётся  по температуре .

Таким образом, до температуры  наружного воздуха , напольная система полностью справляется со своей задачей, а при более низких температурах необходимо включать дополнительную систему обогрева. Мощность дополнительной системы , определяется из выражения:

 

В нашем примере,

 

2. Проверка условий комфортности при напольном отоплении.

Температурная обстановка в  помещении для холодного периода  года определяется двумя условиями  комфортности.

Первое условие  комфортности устанавливает зону сочетания и , при которой человек не испытывает дискомфорта.

Разность температур, , при выполнении первого условия комфортности должна находится в пределах .

 

Если , то температуру пола необходимо уменьшить, если , то необходимо включать дополнительную систему отопления.

 

Где - требуемая средняя радиационная температура на внутренней поверхности помещения;

- средняя температура  помещения;

- действительная  радиационная температура на  внутренней поверхности ограждающих  конструкций помещения.

Второе условие  комфортности определяет допустимые температуры нагретых поверхностей  помещении. Температура на поверхности греющего пола задана, и в первом приближении .

Для проверки первого условия  комфортности при работе напольного отопления, проводим обмеры всех ограждающих конструкций в помещении и определяем среднюю температуру на условной поверхности, . Результаты расчётов сводим в таблицу 2.6.

Таблица 2.6. К определению  средней температуры на условной внутренней поверхности помещения.

№	Наименование конструкции	Размеры, м	Площадь,	Температура
1	Н.С.С.		18,0	17,51	315
2	2 Д.О.С.		6,0	11,13	670
3	Н.С.З.		57,0	17,51	998
4	Кровля		152,0	18,00	2736
5	Пол		-	26,00	-
6	Перегородка Ю		22,5	18,00	405
7	Перегородка В		54,0	18,00	972

 

Значение средней температуры  на внутренней поверхности потолка  и перегородок принимаются равными  температуре воздуха в помещении, . Для наружных стен и окон значение определяется по формуле при температуре .

 

В нашем примере,

 

 

Определяем среднюю температуру на условной наружной поверхности (без греющей поверхности) по формуле:

 

Согласно таблице 2.6:

 

Определяем температурный  коэффициент 

 

В нашем примере,

 

Находим коэффициент лучистого  теплообмена, , на поверхности греющего пола из выражения:

 

Где – приведенный коэффициент, для строительных материалов равен 5,1;

- коэффициент полной  облученности наружных поверхностей  изнутри помещения. При участии  в теплообмене всех ограждающих  конструкций помещения 

Согласно формуле в  нашем примере,

 

Определяем коэффициент  конвективного теплообмена, , на поверхности пола по формуле:

 

В нашем примере,

 

Определяем эквивалентный  коэффициент теплопередачи условного  ограждения, не обогреваемого теплоносителем, из уравнения:

 

Где – соответственно, коэффициент добавочных теплопотерь и произведение коэффициента теплопередачи на площадь ограждения.

В нашем примере,

 

Вычисляем не полный эквивалентный  коэффициент теплопередачи, :

 

В нашем примере,

 

Находим среднюю радиационную температуру поверхности условного  ограждения, , по формуле:

 

В нашем примере,

 

 

Вычисляем действительные теплопотери через наружные ограждения при температуре наружного воздуха из уравнения:

 

В нашем примере,

 

что является уточнённой мощностью  напольного отопления.

Определяем действительную усреднённую радиационную температуру  всех поверхностей помещения, , включая греющую панель пола из выражения:

 

Находим среднюю температуру  в помещении:

 

В нашем примере,

 

 

Вычисляем требуемую среднюю  радиационную температуру в расчётном  помещении:

 

И проверяем выполнение первого  условия комфортности:

 

Что не выходит за пределы  зоны комфорта, то есть меньше чем . Таким образом, первое условие комфортности выполняется.

Уточняем мощность дополнительной системы отопления по формуле:

 

В нашем примере,

 

Основные параметры напольного отопления представляем в виде таблицы 2.7.

Таблица 2.7. Результаты проверки условий комфортности в  помещении при напольном отоплении.

Мощность напольно-го отопления,	Верхний предел рабочей наружной температу-ры,	Внутренняя температу-ра воздуха,	Температу-ра на поверхнос-ти греющего пола,	Первое условие комфортнос-ти,	Мощность дополнительного  источника тепла,
4003,43	-4,61	+22	+26	-0,75	7759,5

 

3. Определение допустимых параметров микроклимата в помещении при воздушном отоплении.

При воздушном отоплении, теплопотери компенсируются теплом, которое подаётся в помещение воздушными струями. При этом в виде отопления для соблюдения нормативных параметров микроклимата скорость, , и температура, , воздушного потока на входе в рабочую зону не должны превышать нормативных значений. В курсовой работе мы проверяем выполнение условий комфортности в помещениях общественного назначения при следующих заданных параметрах воздушного отопления.

В расчётных помещениях выполняются  работы легкой тяжести. Воздушная струя  подаётся во вне обслуживаемую зону. Воздухораспределители расположены вдоль самой длины стены помещения на расстоянии 0,5 м от потолка. Воздух подаётся через воздухораспределители типа регулируемой решетки «РР» серии 1.494-8. Приточные струи компактные, неизотермические, настилающиеся на потолок. Технические характеристики приточной решетки следующие: высота , ширина , площадь , коэффициент живого сечения решетки , коэффициент затухания скорости , коэффициент затухания температуры , коэффициент местного сопротивления . Нормативная подвижность воздуха в рабочей зоне , а нормативная температура . В нашем примере , а теплопотери расчётного помещения, , определены ранее и приведены в таблице 2.5. Поставленная задача решается по следующему алгоритму:

1. Вычисляем максимально допустимое значение скорости и температуры воздуха вне зоны прямого воздействия приточной струи по формулам:

 

 

Где - допустимое отклонение температуры в обслуживаемой зоне, для легких работ принимаем .

В нашем примере,

 

 

2. Вычерчиваем схему приточной струи воздуха в расчётном помещении по сечению А-А.

Рисунок 2.5. Схема  приточной струи в сечении  А-А.

Из рисунка 2.5. определяем расстояние от жалюзийной решетки до входа струи в обслуживаемую  зону, :

 

Где - высота помещения; – меньшая сторона помещения;

- высота рабочей  зоны, .

3. В первом приближении задаёмся шириной зоны, которую обслуживает одна струя, , и определяем необходимое количество приточных струй, , то есть длину большей стороны помещения, , и делим на .

В нашем примере,

 

 

4. Определяем площадь помещения в сечении В-В, приходящуюся на на одну струю, :

 

5. Вычисляем отношение . Если отношение меньше или равно 2,1, то используем зависимость:

 

 

Если , то применяем зависимости:

 

 

Или

 

 

Где - скорость воздуха на выходе из жалюзийной решетки;

- начальный температурный  перепад в струе воздуха на  выходе из решетки;

- коэффициенты  затухания скорости и температуры  для настилающихся струй;

- коэффициенты  взаимодействия в стеснения струй  соответственно.

Причём, за расчётную пару формул необходимо принимать ту, у  которой  меньше.

В нашем примере, , что больше чем 2,1.

6. Находим относительное расстояние настилания струи на поток, , из уравнения:

 

В нашем примере,

 

7. Определяем поправочный коэффициент на настилание струи, К.

Так как 

8. Уточняем коэффициенты :

 

 

9. Определяем коэффициент взаимодействия струй,

Причём если . В нашем случае , следовательно .

10. Вычислим значение начальной скорости в воздухораспределителе,

 

Так как скорость превышает 2 м/с, то возможны акустические эффекты, и для их предотвращения необходимо увеличить сечение жалюзийной решетки, .

 

Принимаю размер приточный  решетки равный 0,08 м.

11. Определяем расход воздуха, от одного воздухораспределителя согласно формуле:

 

В нашем примере,

 

12. Определяем начальный температурный перепад в приточной струе,

 

В нашем примере,

 

13. Находим количество теплоты, , вносимое в помещение одной струёй:

 

Где - плотность приточного воздуха, которая определяется из выражения:

 

Температура приточного воздуха  вычисляется как:

 

В нашем примере,

 

 

 

14. Уточняем количество приточных струй, , необходимых для компенсации теплопотерь помещения:

 

Округляем полученное значение количества приточный струй в большую сторону до целого значения,

Теплопроизводительность системы воздушного отопления определяется в расчётном примере как .

Минимальное расстояние между  воздухораспределительными решетками, , для правильного формирования струи должно составлять не менее 15% от ширины зоны, которую обслуживает одна струя, .

Для нашего примера,

Действительное расстояние между воздухораспределительными  решетками, , определяется по формуле:

 

Где - длина большей стороны помещения в плане.