3. Расчетные параметры наружного воздуха и микроклимат помещений

К расчетным параметрам внутреннего и наружного воздуха следует отнести температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха и энтальпию, значения которых принимаются по рекомендациям СН [17].

Расчетные параметры наружного воздуха, а также географическая широта и барометрическое давление принимаются по [13, прил. 7] в зависимости от положения объекта строительства для теплого и холодного периодов года. Выбор расчетных параметров наружного воздуха выполняется в соответствии с [13, п.2.14]: для холодного периода – по параметрам Б обеспеченностью 0,98; для теплого – по параметрам А обеспеченностью 0,92.

Внутренние расчетные условия параметров воздуха, т.е. микроклимат помещений, различают также для двух периодов года: теплого — А и холодного — Б. Переходный период относится к холодному.

Для теплого периода года при общеобменной вентиляции в любых вентсистемах (исключая систему кондиционирования) внутренние расчетные условия принимают по параметру А, параметры Б — при той же вентиляции, но совмещенной с отоплением, а также при наличии местных отсосов в помещении или системы воздушного душирования.

При расчете и проектировании систем вентиляции температуру воздуха в помещениях t_вн следует принимать:

а) для теплого периода года в помещениях с избытками явной теплоты — максимальную из нормируемых значений температур, а при отсутствии избытков теплоты — экономически целесообразную в пределах допустимых значений температуры;

б) для холодного периода года и в переходный период для удаления избыточной теплоты  экономически целесообразную в пределах допустимых температур, а при отсутствии избытков теплоты  минимальную из допустимых температур по [13, п.1 и п.2].

Для холодного периода года в помещениях жилых и обществен­ных зданий на высоте до 3 метров от пола значение температура приточного воздуха t_п должна быть на 2...3 ⁰С ниже t_вн; при высоте помещений более 3 метров (зрительные залы, аудито­рии, классы и т.п.) — на 4...6 ⁰С ниже t_вн.

При реконструкции систем вентиляции общественных зданий используют допустимые значения параметров внутреннего воздуха. Они принимаются в зависимости от назначения помещения и расчетного периода года в соответствии с положениями СН [16, п.1; 19, п.2.1].

В теплый период года температура приточного воздуха находится по соотношениям,⁰С:

t_п^т = t_н^{т (л)} и t_рз = t_п^т +3, (2.1)

В холодный и переходный периоды,⁰С:

t_п^х = t_рз - t, (2.2)

где t_рз принимается по приложению 1 [13].

Температура воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения, определяется по формуле, ⁰С:

t_уд = t_рз +grad t (H - h_рз), (2.3)

где: t_рз - температура воздуха рабочей зоны, ⁰С.

grad t – превышение температуры на 1 метр высоты выше рабочей зоны, ⁰С/м;

H - высота помещения, м;

h_рз - высота рабочей зоны, м.

Значение grad t выбираются из [13,табл.7.2] в зависимости от района строительства.

Расчетные параметры наружного воздуха для различных городов РФ продублированы в табл. А.1 и А.2 Приложения А.

Температуру воздуха в рабочей зоне производственных помещений с полностью автоматизированным технологическим оборудованием, т.е. при отсутствии людей (кроме дежурного персонала, находящегося в специальном помещении и выходящего в производственное помещение для осмотра и наладки оборудования периодически, не более 2 часов непрерывно) при отсутствии технологических требований к температурному режиму помещений следует принимать:

а) для теплого периода года без теплоизбытков — равную температуре наружного воздуха, а избытками теплоты — на 4 ⁰С выше температуры наружного воздуха при параметрах А, но не ниже 29 ⁰С, если при этом не требуется подогрева воздуха;

б) для холодного периода года и переходных условий без теплоизбытков и расчетных параметрах наружного воздуха Б — 10 ⁰C, а при наличии избытков теплоты — экономически целесообразную температуру.

Относительная влажность и скорость движения воздуха в производственных помещениях с полностью автоматизированным технологическим оборудованием не нормируется.

При производстве ремонтных работ продолжительностью более 2 часов в производственных цехах обеспечивается снижение температуры воздуха до 25⁰С в I — III и до 28 ⁰С в IV строительно—климатической зоне в теплый период года (параметр А) и повышение температуры воздуха до 16⁰С в холодный период года (параметр Б) передвижными воздухонагревателями.

В районах с температурой наружного воздуха в теплый период года более 30⁰С (параметр Б) температуру воздуха в помещениях следует повышать на 0,4⁰С сверх указанной в обязательных приложениях 2 и 5 [13] на каждый градус повышения температуры свыше 30⁰С, принимая скорость движения воздуха на 0,1 м/с на каждый градус превышения температуры в рабочей или обслуживаемой зоне цехов.

В переходный период года расчетные параметры наружного возду­ха для систем вентиляции следует принимать в соответствии с [13, п.2.17] такими же, как для систем отопления, т.е. температура +8⁰С и удельная энтальпия 22,5 кДж/кг, но при этом можно принимать и параметры, значения которых определяются нижним пределом использования приточного неподогретого наружного воз­духа.

В общественных зданиях к вредным выдениям относятся: избыточное тепло, влага и углекислый газ, выделяемый людьми, а так же тепло от освещения и солнечной радиации.

Метеорологические условия в обслуживаемой зоне общественных и административно—бытовых помещений при кондиционировании обеспечиваются в пределах оптимальных норм, кроме помещений, для которых метеорологические условия установлены другими нормативными документами [13, п. 2 и п. 5].

В жилых зданиях коттеджного типа следует предусматривать естественную вентиляцию, проектируя ее согласно СН [18]. Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в таких помещениях следует принимать в соответствии с обязательным приложением [15, п.4].

В помещениях с постоянным пребыванием людей минимальная производительность вентсистемы жилого здания в режиме обслуживания должна определяться из расчета не менее однократного обмена объема воздуха в течение одного часа [15,18].

Определение пропускной способности вентканалов выполняется при расчетных условиях: для естественной вытяжной вентиляции такими условиями являются температура наружного воздуха +5 ⁰С, безветрие, температура внутреннего воздуха помещений +18 …+20 ⁰С, окна открыты [17, п. 4.22].

2.4 Расчет теплоизбытков при инсоляции зданий

Инсоляция является важным фактором, оказывающим благоприятное влияние на среду обитания человека и должна быть использована в жилых, общественных зданиях и на территории жилой застройки. Гигиеническая оценка инсоляции жилых и общественных зданий и территорий жилой застройки выполняется для установления на соответствие нормам [10].

Требования к облучению поверхностей и пространств прямыми солнечными лучами (инсоляции) предъявляются в проектах планировки и застройки микрорайонов и кварталов, проектов строительства и реконструкции отдельных зданий и сооружений и при осуществлении надзора за строящимися и действующими объектами.

Разрабатываемая проектная документация должна обеспечивать нормативную продолжительность инсоляции помещений и территорий. Результаты расчета инсоляции являются обязательным разделом в составе предпроектной и проектной документациии и излагаются в подразделе ПЗ в разделе: «Охрана окружающей среды» с приложением графического материала.

Нормируемая продолжительность инсоляции для жилых и общественных зданий регламентируется в соответствующих документах [10, 12, 15].

Нормативная продолжительность непрерывной инсоляции для помещений жилых и общественных зданий устанавливается дифференцированно в зависимости от типа и функционального назначения помещений, планировочных зон населенного пункта и географической широты:

• не менее 2,5 часов в день с 22 апреля по 22 августа для северной зоны (севернее 58 град. с.ш.);

• не менее 2 часов в день с 22 марта по 22 сентября для центральной зоны (58 град. с.ш. 48 град. с.ш.);

• не менее 1,5 часов в день с 22 февраля по 22 октября для южной зоны (южнее 48 град. с.ш.).

Продолжительность инсоляции в жилых зданиях должна быть обеспечена не менее чем в одной комнате для 1...3-х комнатных квартир и не менее чем в двух комнатах для 4-х и более комнатных квартир. В общежитиях должно инсолироваться не менее 60% жилых комнат.

В то же время инсоляция, а также искусственное освещение, становится источником дополнительных теплопоступлений в помещения.

Теплопоступление за счет солнечной радиации находится в виде суммы поступлений теплоты через световые проемы и покрытия в теплый период года при температуре наружного воздуха более +10⁰С, Вт:

, (2.4)

здесь Q_ост - теплопоступления через остекления, определяемые по формуле, Вт:

, (2.5)

где: q_вп и q_вр – удельные теплопоступления через вертикальное остекление соответственно от прямой и рассеянной радиации. Выбирается по прилож. 7 [13] для заданного периода работы помещения для каждого часа;

F_ост – площадь остекления одинаковой направленности, определяется по плану и разрезу основного помещения здания, м²;

_сз – коэффициент, учитывающий затемнение окон и определяемый по прилож 8 [13];

К_ак – коэффициент, учитывающий аккумуляцию тепла внутренними ограждающими конструкциями помещения. При наличии солнцезащитных устройств К_ак = 1;

К₁ – коэффициент, учитывающий тип остекления при освещении окон солнцем и при нахождении окон в расчетный час в тени. Принимается по табл. 2.17 [14];

К₀ – коэффициент, учитывающий географическую широту и попадание в данную часть прямой солнечной радиации;

К₂ – коэффициент, учитывающий загрязненность остекления.

Расчет выполняется отдельно для остекления на каждой из сторон здания.

Теплопоступления через покрытия определяются по формуле, Вт:

, (2.6)

здесь R₀ – сопротивление теплопередачи покрытия, м² К/Вт;

t_н – среднемесячная температура наружного воздуха за июль, ⁰С [13, табл.1.5];

F – площадь покрытия, м².

v – средняя скорость ветра в теплый период, м/с;

 – коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности покрытия, принимается согласно [13, табл. 1.18];

I_ср – среднесуточная (прямая и рассеянная) суммарная солнечная радиация, попадающая на горизонтальную поверхность, Вт/м²;

t_в – температура воздуха, удаляемого из помещения, ⁰С;

К – коэффициент, зависящий от конструкции покрытия;

I_max и I_ср – максимальное и среднее значение суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, принимается по [13,табл. 1.19] для наружных стен как для вертикальных поверхностей, а для покрытия – как для горизонтальной поверхности;

R_н – термическое сопротивление при теплообмене между наружным воздухом и внешней поверхностью покрытия определяется по формуле, м² К/Вт:

R_Н =0,172/(1+2 v) (2.7)

 – коэффициент для определения гармонически изменяющихся величин теплового потока. Стандартное значение коэффициента  зависит от часа максимальных теплопоступлений и принимается по [13, табл. 2.20], а фактическое значение по часам суток получается с учетом значения Z_max:

Z_max = 13 + 2,7 D (2.8)

А_в – амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций, рассчитывается по формуле, ⁰С:

A_в = [0,5A_tн + R_В(I_max – I_ср)]/ , (2.9)

где  – величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции, ⁰С;

А_tн – максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха, ⁰С, принимается по [13, п.7];

R_В = 1/_В – термическое сопротивление при теплообмене между внутренней поверхностью покрытия и воздухом помещения, м² К/Вт.

В формулах (2.5) и (2.6) все величины постоянны, кроме коэффициента  - определяющего гармонически изменяющуюся величину теплового потока в различные часы суток.

На основании отдельных составляющих расчета заполняется сводная таблица теплопоступлений и принимаются к вычислениям максимально возможные значения теплопоступлений за счет солнечной радиации.

Далее рассчитывается общее теплопоступление, определяемое по формуле, Вт:

, (2.10)

где Q_л = Q_п^т + Q_п^п + Q_п^х – суммарные теплопоступления за период: Q_п^т  летний; Q_п^п  переходный и Q_п^х  зимний.

Снижение избыточного теплового воздействия инсоляции помещений в жаркое время года можно обеспечить соответствующей планировкой и ориентацией зданий, озеленением территорий; конструктивными и техническими средствами солнцезащиты (кондиционирование, внутренние системы охлаждения, жалюзи и т.д.).

Теплопоступления за счет инсоляции в производственные помещения в теплый период года можно определить по следующим формулам, Вт:

 через остекленные поверхности

Q_р.ос = К_осq_осF_ос, (2.11)

 через покрытие

Q_р.п = К₁ К₂ F_п (t₁ + t₂), (2.12)

где К_ос — коэффициент, зависящий от типа остекления (для одинарного остекления К_ос = 1,45; двойного — 1,15; при забелке стекла — 0,6; остекления матовым стеклом — 0,4; при внешнем зашторивании — 0,25);

q_ос — количество теплоты, поступающей от солнечной радиации через остекления [17] или по табл. 2.1, (Вт/м²);

К₁— коэффициент теплопередачи покрытия по табл. 2.4, Вт/(м² К);

К₂ = 1,0 — коэффициент теплопередачи для бесчердачных покрытий, Вт/(м² К); К₂ = 0,75— коэффициент теплопередачи для чердачных покрытии с вентилируемой кровлей, Вт/(м² К);

F_ос и F_п — площадь остекления и покрытия, м²;

t₁— эквивалентная разность температур для данной местности: t₁= 0⁰С — для легких конст­рукций массой до 35 кг/м²; t₁= 2⁰С — для конструкций массой от 0 до 270 кг/м²; t₁ = 0,75⁰С — для тяжелых конструкций массой свыше 270 кг/м² в прибрежных районах; t₁ = 3⁰С — для этих же конструкций в средней полосе и в районах с сухим, степным и пустынным климатом;

t₂ — эквивалентная разность температур для любых покрытий [17] или по табл. 2.2.

Таблица 2.1  Количество теплоты q_ос, поступающей от солнечной радиации через остекление

Северная широта, 0	Юг	Юго—восток	Восток	Запад	Северо—запад	Северо-восток	Юго—запад
35 45 55 65	135 225 285 285	257 302 344 344	373 373 373 373	42 42 37 37	41 42 37 37	283 269 251 251	89 142 190 190

Таблица 2.2  Эквивалентная разность температур t₁ для покрытий

Север­ная широ­та, 0	Для темной кровли			Для серой, голубой, крас­ной кровли					Для белоалюминиевой кровли
	Тип конструкции
	Легкая	Средняя	Тяжелая		Легкая	Средняя	Тяжелая	Легкая		Средняя	Тяжелая
35 45 55 65	35,4 33,2 31,0 28,3	30,8 28,9 27,0 24,6	25,1 28,5 22,0 20,1		29,8 28,1 26,4 24,2	26,0 24,5 22,9 21,1	21.0 19,9 18,7 17,2	22,9 21,7 20,5 19,1		20,0 18,9 17,9 16,6	16,5 15,5 14,6 13,6