Микроклимат помещения. Требуемое термическое сопротивление. Расчет ограждения и толщины ограждения

Лекция №1. 1Микроклимат помещения. Требуемое термическое сопротивление.

В условиях сибири человек большую часть времени проводит в помещении. Системы отопления, вентиляции или кондиционирования должны обеспечить комфортные условия для человека. Самочувствие зависит как от внешних физических факторов – температуры, влажности воздуха, скорости его движения, так и от состояния здоровья и характера выполняемой работы. В конечном итоге, должен соблюдаться тепловой баланс между организмом человека и окружающей средой. С точки зрения теплообмена, человек 50% тепла отдает путем излучения, 25% - конвекцией и 25% -испарением.

                    Наиболее важно в помещении поддерживать определенную температуру. Соотношение температур внутри помещения t_к и радиационной t_r температуры будет определять условие комфортности. Радиационная температура это условная величина, определяемая температурой холодной наружной стены, холодного пола или потолка или наоборот теплого, отличающегося по температуре от t_В .

                    Зоны комфортных сочетаний температур показаны на рис1.

Рис 1 Комфортное сочетание радиационной и конвективной температур	Рис 2 Идеальное распределение температур по высоте помещения Распределение температур по высоте при отоплении «теплый пол» –1; радиатором –2; конвектором –3.

                    Существует два условия комфортности- 1)-при нахождении человека в середине помещения. К ним относится градиент температур в помещении в горизонтальной 1.5^оС и вертикальных плоскостях 2^оС/м , изменение температуры в течение суток. 2) -при нахождении человека вблизи нагревательных приборов или холодных ограждений. Поверхность нагревательных приборов не должна превышать 95^оС. Пол не должен быть холоднее t_В более, чем на 2,5^оС. Идеальное распределение температур по высоте представлено на рис. 2.

Кроме этого, современные системы отопления позволяют поддерживать меняющийся (динамический) в течение суток тепловой режим. На время сна температуру следует понижать на 2-3^оС; в учреждениях во время отсутствия сотрудников устанавливать дежурный режим с пониженной температурой.

2.Расчет ограждения и толщины ограждения

 Ограждение должно отвечать следующим нормам:

1)  По термическому сопротивлению

2)  По теплоустойчивости

3)  По влагопроницанию

4)  По продуваемости (инфильтрации и эксфильтрации воздуха)

Требуемое термическое сопротивление ограждения находится из решения уравнений теплопередачи через ограждение

и теплоотдачи с внутренней стороны

Здесь Dt=t_В-t_СТ выбирается из условия отсутствия конденсации влаги на холодной поверхности. Полученное R_тр позволяет обеспечить комфортные условия. Для обобщения формулы (1) на все ограждения, вводится коэффициент расположения ограждения, учитывающий наличие дополнительного термического сопротивления воздушной прослойки чердаков и подвалов. Значение температуры t_Нопределяется районом застройки, как средняя температура за холодную пятидневку.

В связи возросшей стоимостью топлива и стремлением снижения тепловых потерь до экономически оправданных величин, с 2000 г R ограждения возросло в 2,5-3 раза. Из экономических соображений требуемое R должно определяться как  .

Где t_н^ОП –средняя температура за отопительный период, Z- продолжительность отопительного периода в сутках.

ГСОП посвоему смыслу является интегральной характеристикой и характеризует суровость климата. Из двух значений следует принимать большее. Такие высокие значения R не могут быть обеспечены однослойной кирпичной кладкой, возможно только введением слоя высокоэффективного утеплителя.

Термическое сопротивление ограждения является суммой термических сопротивлений снаружи, ограждения и изнутри:

R_огр=R_НАР+SR_i+R_ВН

Приравнивая RОГР=Rтр, и разрешая уравнение относительно толщины утеплителя, получим

                    Расположение утеплителя не является произвольным, здесь имеется несколько критериев:

1)температура стены будет выше, если утеплитель расположен снаружи. Это будет способствовать смещению плоскости конденсации влаги к наружной стороне, стена будет теплой и не будет накапливать влагу.

2) В зимний период даже при одинаковой относительной влажности внутри помещения влагосодержание воздуха выше, чем снаружи, парциальное давление влаги выше. Даже если есть фильтрация воздуха снаружи за счет пониженного давления в помещении, все равно влага будет двигаться из помещения наружу. Следовательно, чтобы не происходило накопление влаги в ограждении, более плотные слои должны располагаться изнутри, менее плотные – снаружи.

Определение внутренних расчетных условий.

Основным нормируемым показателем является температура помещения t_п, определяемая из I условия комфортности. В зависимости от назначения помещения    

Определение наружных расчетных условий.

                    За наружную температуру принимается средняя температура за холодную пятидневку при коэффициенте обеспеченности К_об= 0.92. Коэффициент обеспеченности характеризует число отклонений температуры воздуха от принятой (в сторону понижения) за расчетный период Z:

следовательно, в зависимости от коэффициента обеспеченности средние температуры за холодный период будут несколько отличаться.

Годовой период делится на следующие расчетные периоды:

- отопительный (среднесуточная температура воздуха ниже 8^оС с выделением периода резкого похолодания, когда наблюдается разовое понижение температуры ниже расчетных значений

-  охладительный период с температурой воздуха выше 22^оС

-  переходной периоды

Теплоустойчивость здания