7696
.pdf11
где F — общая площадь внешних ограждающих конструкций, м2 ;
V — объем здания, м3 .
Влажностный режим здания Влажностный режим здания − это совокупность всех параметров
микроклимата и технологических операций, определяющих влажностную обстановку в его помещениях [3].
Абсолютная влажность воздуха − масса водяного пара, содержащаяся в единице объема воздуха, то есть плотность содержащегося в воздухе водяного пара, г/м³.
Максимальная влажность воздуха (граница насыщения) − количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе при определенной температуре в термодинамическом равновесии (максимальное значение влажности воздуха при заданной температуре), г/м³. При повышении температуры воздуха его максимальная влажность увеличивается.
Упругость пара (давление пара) − парциальное давление, которое оказывает водяной пар, содержащийся в воздухе (давление водяного пара как часть атмосферного давления), Па.
Относительная влажность воздуха − отношение фактического парциального давления водяного пара к давлению насыщенного пара (доли, %).
Точка росы − температура, которую приобретает паровоздушная или парогазовая смесь при её охлаждении без массообмена (без конденсации) до полного насыщения,°C. Относительная влажность воздуха или газа при этом составляет 100 %.
Удельная влажность − масса водяного пара в граммах на килограмм
увлажнённого воздуха, г/кг.
Температура мокрого термометра − температура, при которой воздух или газ насыщается водяным паром при изоэнтальпийном охлаждении. Относительная влажность воздуха или газа при этом составляет 100 % (влагосодержание увеличивается, а энтальпия равна начальной).
12
Влагосодержание (содержание водяного пара) − масса водяного пара в граммах на килограмм сухого воздуха, г/кг сух.возд. , то есть соотношение масс водяного пара и сухого воздуха.
Влажностный режим помещений здания выбирается в зависимости от расчетной средней температуры эксплуатации их в холодный период года и расчетной относительной влажности их внутреннего воздуха. В зависимости от температуры и относительной влажности устанавливается один из четырех возможных влажностных режимов: сухой, нормальный, влажный или мокрый.
Таблица 1.1
Влажностный |
Относительная |
влажность внутреннего |
воздуха, %, при |
|
режим помещения |
температуре, ° С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
До 12 |
От 12 до 24 |
|
От 24 |
|
|
|
|
|
Сухой |
До 60 |
До 50 |
|
До 40 |
|
|
|
|
|
Нормальный |
60 - 75 |
50 - 60 |
|
40 - 50 |
|
|
|
|
|
Влажный |
от 75 |
60 - 75 |
|
50 - 60 |
|
|
|
|
|
Мокрый |
- |
от 75 |
|
от 60 |
|
|
|
|
|
2. ПАРАМЕТРЫ ВНУТРЕННЕГО ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ Расчетные параметры внутреннего воздуха принимаются по нормативно-
справочной литературе (ГОСТ, СП, СНиП, СанПиН, ВСН, СН, ОСТ, Стандарт, СТО и т.д.). Выбор расчетных параметров внутреннего воздуха производится по нормативной литературе для конкретных помещений, зданий, сооружений и видов производств.
Расчетные параметры внутреннего воздуха для жилых, общественных, административно-бытовых комплексов (АБК) и промышленных зданий заданы в ГОСТ 12.1.005-88 [4], ГОСТ 30494-2011 [5], ГОСТ Р 51617-2000 [25], СП
60.13330.2012 [30], СНиП 2.04.05-91* (прил. 1, 2, 5) [13], СНиП 41-01-2003 (прил. В) [15], Справочном пособии к СНиП 23-01-99* [23] и СТО 00044807- 001-2006 [24].
Более конкретные сведения для жилых зданий приведены в ГОСТ 304942011 [5], ГОСТ Р 51617-2000 [25], СанПиН 2.1.2.2645-10 [10], СП 54.13330.2011
13
[28] и СНиП 2.08.01-89* [20] для общественных и административно-бытовых комплексов (АБК) – в ГОСТ 30494-2011 [5], СП 118.13330.2012 [26], СП
44.13330.2011 [27], СП 60.13330.2012 [30] и СНиП 2.08.02-89* [21].
Расчетные параметры внутреннего воздуха для производственных зданий заданы в ГОСТ 12.1.005-88 [4], СанПиН 2.2.4.548-96 [11], СП 56.13330.2011 [29], СП 60.13330.2012 [30] и СН 245-71 [19].
К основным параметрам внутреннего воздуха относятся:
∙температура воздуха tв, °С;
∙относительная влажность воздуха ϕв, %;
∙подвижность воздуха υв, м/с.
Для общественных зданий к основным параметрам внутреннего воздуха
дополнительно определяют радиационную температуру tR, °С. Для производственных зданий рассматриваются :
∙температура воздуха рабочей зоны tр.з., °С;
∙относительная влажность воздуха рабочей зоны ϕр.з., %;
∙подвижность воздуха рабочей зоны υр.з., м/с;
∙радиационная температура tR, °С;
∙концентрация компонентов примесей в воздухе рабочей зоны Cк, г/м3.
Концентрация компонентов примесей в воздухе рабочей зоны Cк определяется для обеспечения ее значений, не превышающих ПДК.
В курсе «Строительная теплофизика» для определения комфортных условий в помещении и оценки комфортности микроклимата введено понятие радиационной температуры tR.
Концентрации примесей в воздухе рабочей зоны производственных зданий, допускаемые нормами в рабочей зоне (ПДК), для наиболее распространенных компонентов примесей приведены в ГОСТ 12.1.005-88 [4] и в СН 245-71 [19].
В источниках, изданных после 2010 года, расчетные параметры внутреннего воздуха приведены для соответствующих периодов года в зависимости от средней температуры наружного воздуха:
∙для теплого периода tн>+10 °С;
14
∙для переходного периода tн=+10 °С;
∙для холодного периода tн<+10 °С.
В зависимости от степени обеспеченности расчетные параметры внутреннего воздуха
внормативной и справочной документации подразделяются на оптимальные и допустимые. Оптимальными параметрами называют такое сочетание параметров внутреннего
воздуха t, ϕ, υ, при котором отсутствует напряженность в терморегуляции организма человека при соответствующем виде деятельности. Оптимальные параметры обеспечиваются в помещении системами кондиционирования воздуха совместно с системами вентиляции и отопления в автоматическом режиме [10÷15, 23, 24, 30]. Обеспечение оптимальных параметров связано со значительными энергозатратами.
Допустимыми параметрами называют такое сочетание расчетных параметров внутреннего воздуха t, ϕ, υ, при котором существует некоторая напряженность в терморегуляции организма человека, но не вызывающая профессиональные заболевания. Допустимые параметры внутреннего воздуха обеспечиваются в помещении системами вентиляции и отопления [10 ÷15, 23, 24, 30].
Порядок выбора расчетных параметров
1.Определяют период года, для которого выбирают параметры внутреннего воздуха.
2.Определяют назначение помещения.
3.Определяют степень обеспеченности параметров (оптимальные или допустимые).
4.Определяют тяжесть выполняемой работы в помещении.
По степени тяжести выполняемая работа разделяется на 3 категории:
1.Работа легкой тяжести:
1а. при энергозатратах человека qч≤139 Вт.
1б. при энергозатратах человека 140≤qч≤174 Вт.
2.Работа средней тяжести:
2а. при энергозатратах человека 175≤qч≤232 Вт; 2б. при энергозатратах человека 233≤qч≤290 Вт.
3.Тяжелая работа:
при энергозатратах человека qч>290 Вт.
15
3. ПАРАМЕТРЫ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА
Расчетные параметры наружного воздуха приведены в [12 ÷ 14, 23].
В указанных нормативах расчетные параметры наружного воздуха приведены для каждого региона РФ в зависимости от коэффициента обеспеченности Kоб:
Kоб |
= |
Nр |
, |
(1) |
|
Nо |
|||||
|
|
|
|
где Nр – число случаев с благоприятными исходами;
Nо – общее число рассматриваемых случаев.
В [13] для каждого региона РФ приведены два основных параметра наружного воздуха: tн, оС; Iн, кДж/кг.
Расчетные параметры наружного воздуха приведены для холодного, переходного и теплого периодов года. Основными являются параметры для холодного и теплого периодов. Рассматриваемые параметры tн, °С, Iн, кДж/кг,
приведены для двух групп А и Б [17].
Параметры группы А
∙Для холодного периода года: tнхА – температура самого холодного периода года в рассматриваемом регионе, оС; IнхА – энтальпия, соответствующая
tнхА , кДж/кг.
∙Для теплого периода года: tнтА – температура, большее значение которой наблюдается в данном регионе не более 400 часов в год, оС; IнтА –
энтальпия, соответствующая tнтА , кДж/кг.
Параметры группы Б
∙Для холодного периода года: tнхБ – температура наиболее холодной пятидневки в рассматриваемом регионе, °С; IнхБ – энтальпия,
соответствующая tнхБ , кДж/кг.
∙Для теплого периода года: tнтБ – температура, большее значение которой наблюдается в данном регионе не более 220 часов в год, °С; IнтБ –
энтальпия, соответствующая tнтБ , кДж/кг.
16
В ведомственных нормах для уникальных зданий и военных сооружений существует категория В.
Параметры группы В
∙Для холодного периода года: tнхВ – абсолютно минимальное значение температуры в рассматриваемом регионе, °С; IнхВ – энтальпия,
соответствующая tнхВ , кДж/кг.
∙Для теплого периода года: tнтВ – абсолютно максимальное значение температуры в рассматриваемом регионе, °С; IнтВ – энтальпия,
соответствующая tнтВ , кДж/кг.
Порядок выбора расчетных параметров наружного воздуха
1.Определяют регион расположения сооружения.
2.Выбирают период года.
3.Определяют категорию параметров (А или Б).
4.Задают обеспеченность параметров.
Зависимость параметров наружного воздуха от назначения и типа проектируемых систем приведена в СНиП [15], в п.5.10 ÷ 5.13.
4. ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВОЗДУХООБМЕНА
Воздухообменом называется процесс перемещения воздушных масс приточными струями и удаления загрязненного воздуха вытяжными струями за пределы помещения.
На распространение приточных струй оказывают влияние следующие факторы:
1.Взаимодействие соседних струй между собой.
2.Температура приточных струй.
3.Вид воздухораспределителей.
4.Количество и расположение воздухораспределителей в плане и по высоте помещения.
17
5.Наличие на траектории движения приточных струй ограждающих конструкций.
6.Количество и место расположения вытяжных отверстий в помещении.
Впроцессе распространения приточные струи вовлекают в движение окружающий воздух помещения, в результате чего там формируется определенное поле температуры, поле скоростей (подвижности воздуха) и поле концентраций вредных веществ, выделяющихся в помещении.
Приточный свежий воздух разбавляет (ассимилирует) избытки теплоты и вредных веществ в данном помещении, что обеспечивает там требуемые метеорологические условия.
Струями называется направленное движение воздуха конечных размеров.
Взависимости от интенсивности выделения теплоты и вредных компонентов рассчитывают требуемый воздухообмен для помещения.
Методы расчета воздухообмена в помещении
1.По доминирующим видам вредных выделений:
–по теплоте ± Q , Вт (явной или полной);
–по водяному пару Gw, кг/ч;
–по вредным газам и парам Gвр, мг/ч.
2.По допустимой скорости в характерном сечении канала:
L = υдоп × F ×3600 , м3/ч,
где υдоп – допустимая скорость в характерном сечении канала, принимается по нормативно-справочной документации, м/с;
F – площадь поперечного сечения канала, где измеряется скорость, м2. 3. По кратности воздухообмена:
L = n ×V , м3/ч,
где n – кратность воздухообмена, принимаемая из нормативно-справочной документации отдельно для притока и вытяжки, ч-1;
V – объем помещения, м3. 4. По удельным расходам:
L = Lуд.чел × nчел , м3/ч,
18
L = Lуд.F × Fп , м3/ч,
– удельный расход воздуха на человека, м3/(ч чел);
LудF – удельный расход воздуха на 1м2 площади пола помещения,м3/(ч м2); Fп – площадь пола помещения, м2;
nчел – количество человек в помещении.
Вышеприведенные методы называются аналитическими методами расчета воздухообмена в помещении.
5. Графоаналитический метод расчета по I-d-диаграмме в зависимости от полной теплоты ± DQп , углового коэффициента масштаба ε и допустимого перепада температуры Dtдоп .
5. ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА ВБЛИЗИ ВЫТЯЖНЫХ ОТВЕРСТИЙ
Чтобы определить характеристики движения воздуха в отверстии круглой или прямоугольной формы, введем теоретические понятия точечного и линейного стоков [2].
5.1. Точечный сток
Рассмотрим условное понятие точечного стока, то есть предположим удаление воздуха через точку.
Линии, показывающие геометрическое место точек с постоянными значениями скоростей, называются изотахами.
Если рассматривать отвод воздуха из помещения через точку, то в объеме воздуха, подтекающего к этой точке, изотахи будут принимать сферическую форму (см. рис. 1).
На расстоянии r1 объёмный секундный расход L1 можно рассчитать по
зависимости: |
|
L1 = υ1 × F1 . |
(2) |
Площадь поверхности сферы для расстояния r1 определяется по формуле: |
|
F1 = 4 × π× r12 . |
|
На расстоянии r2 объёмный секундный расход L2 находят по |
|
аналогичному выражению: |
|
L2 = υ2 × F2 . |
(3) |
Площадь поверхности сферы для расстояния r2 рассчитывают по формуле:
F2 = 4 × p × r22 .
Расходы воздуха на границах расстояний r1 и r2 из-за сплошности среды будут равны между собой.
L1 = L2 |
(4) |
Поэтому, записав уравнение (4) в развернутом виде, получим:
υ1 × F1 =υ2 × F2 .
Тогда, преобразовав это выражение, получим соотношение скоростей на разных расстояниях от точечного стока. Это отношение скоростей будет обратно пропорционально квадрату отношения расстояний для рассматриваемых точек:
20
υ |
r |
2 |
|
||
|
1 |
|
2 |
|
(5) |
υ |
|
|
|||
2 |
= r |
. |
|||
|
1 |
|
|
5.2. Линейный сток
При линейном стоке воздух отводится через линию длиной l, в этом случае изотахи будут принимать цилиндрическую форму.
Рис.2. Линейный сток
Отвод воздуха через условную линию l вызовет перемещение воздуха на различных расстояниях, например на расстояниях r1 и r2.
Поверхности постоянных скоростей будут иметь цилиндрическую форму
(рис. 2).
Объемные секундные расходы воздуха L1 и L2 на расстояниях r1 и r2 можно определить по аналогии с формулами (2) ÷ (5):
L1 = υ1 × 2 × p × r1 × l, L2 = υ2 × 2 × p × r2 × l. |
(6) |
Площади поверхностей цилиндров F1 и F2 на расстояниях r1 и r2 будут соответственно равны: