10135
.pdf1-4: процесс 1-3 может продолжаться до линии насыщения (
Тогда температура воздуха достигнет значения температуры точки росы
(точка 4).
1-5: Влажный воздух одновременно нагревается и увлажняется приобретает параметры точки 5. Такой процесс протекает, когда приточный воздух ассимилирует тепло- и влаговыделения в помещении.
Угловой коэффициент луча процесса > 0.
1-6: осушка и охлаждение воздуха при прямом контакте воздуха с охлажденным абсорбентом, например, раствором хлористого лития в камерах орошения или в аппаратах с орошаемой насадкой.
Угловой коэффициент > 0.
1-7: процесс изотермического увлажнения. Такой процесс возможен,
например, при обработке воздуха насыщенным водяным паром с температурой равной температуре воздуха (tп = t1).
Угловой коэффициент луча процесса > 0.
1-8: процесс изотермической осушки. Такие процессы возможны при использовании сорбентов c температурой равной температуре обрабатываемого воздуха.
Угловой коэффициент луча процесса > 0.
1-9: процесс адиабатического увлажнения. Подобные процессы осуществляют в оросительных камерах приточных установок при температуре разбрызгиваемой через форсунки воды равной tм. Для этого используется рециркуляционная вода.
Угловой коэффициент луча процесса 0. Точное равенство = 0
возможно лишь при tм = 0 оС.
1-10: продолжение луча до линии полного насыщения (до точки 10)
приведет к понижению температуры воздуха до значения температуры мокрого термометра tм .
21
1-11: процесс адиабатической осушки. Такой процесс возможен при обработке воздуха с помощью растворов абсорбентов или твердых адсорбентов.
Процессы обработки воздуха, луч которых не совпадает с линиями постоянных величин t или d (например, 1-5, 1-6) называют промежуточными или политропными.
Любой политропный процесс на I-d-диаграмме можно представить в виде суммы двух процессов: с постоянным влагосодержанием и постоянной температурой.
Для доказательства этого рассмотрим процесс изменения параметров влажного воздуха от точки 1 до точки 2 (рис.2.5).
Расчеты параметров воздуха на I-d-
диаграмме всегда производятся по полной теплоте:
Qп = Qявн + Qскр . |
(2.20) |
Тогда, при расходе воздуха Gв, кг/ч,
количество полной теплоты, участвующей в процессе 1-2 можно определить по следующим зависимостям:
|
|
|
Qп 1-2 = Gв (I2 – I1); |
(2.21) |
|
Рис. 2.5 К расчету политропного |
|
Qявн 1-к = cв·Gв (tк – t1); |
(2.22) |
||
|
|
|
|
||
процесса обработки воздуха |
|
|
Qскр к-2 = Gв (I2 – Iк); |
(2.23) |
|
|
|
|
|||
|
|
Gв ∆I2-1 = cв·Gв ∆tк-1 + Gв ∆I2-к . |
(2.24) |
||
Количество водяного пара, поступившего в воздух в процессе 1-2, |
|||||
определится по зависимости: |
|
|
|
|
|
GW 1 2 |
GВ |
d2 1 |
, |
(2.25) |
|
1000 |
|||||
|
|
|
|
||
где ∆d2-1 = ∆d2-к = (d2 – d1) – разность влагосодержаний, соответствующих конечному и начальному состояниям воздуха в процессе обработки.
22
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1.Что такое “влажный воздух”?
2.Почему плотность влажного воздуха меньше плотности сухого
воздуха?
3.Что такое I-d-диаграмма влажного воздуха?
4.Дать определения “температура точки росы” и “температура мокрого термометра”.
5.Что такое “коэффициент углового масштаба”?
3.РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ
3.1.Расчетные параметры наружного воздуха
Обеспечение требуемых внутренних условий в помещении определяется выбором расчетных параметров наружного климата.
При проектировании зданий возникает необходимость в решении задач, связанных с использованием различных по функциональному значению (влиянию на микроклимат) и перечню климатологических данных.
В основе климатологической информации находятся результаты непрерывных метеонаблюдений. На метеостанциях, как правило, измеряют:
1.температуру воздуха и поверхности грунта;
2.скорость и направление ветра;
3.относительную влажность воздуха и барометрическое давление;
4.интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации на горизонтальную поверхность и др.
Ряд других необходимых параметров определяют расчетом по измеряемым величинам:
1.парциальное давление водяного пара;
2.влагосодержание наружного воздуха;
3.энтальпия наружного воздуха;
4.интенсивность солнечной радиации на наклонные и вертикальные
поверхности.
Парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, определяют по результатам измерения его относительной влажности:
Pп = |
|
, |
(3.1) |
|
100 |
||||
|
н |
|
23
где Pн – парциальное давление водяного пара при полном насыщении, определяемое по измеренной температуре наружного воздуха, Па.
Влагосодержание наружного воздуха, г/кг сух.в., определяют по значениям барометрического (атмосферного) Pб, Па, и парциального Pп, Па, давлений:
d = 622 |
б |
. |
|
|
(3.2) |
||
|
− |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
б |
п |
|
|
|
|
|
Энтальпия (теплосодержание) наружного воздуха, кДж/кг: |
|
||||||
I = 1.005t + (2500 + 1,8t) |
|
. |
(3.3) |
||||
1000 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Для пересчета интенсивности солнечной радиации применяют формулы сферической геометрии.
При расчете систем кондиционирования микроклимата выделяют два типа необходимой климатологической информации: для расчетных и эксплуатационных условий.
Под расчетными понимают наиболее неблагоприятные погодные условия, для которых определяются уровень тепловой защиты здания и производительность систем кондиционирования микроклимата. Расчетным условиям соответствует комплекс параметров наружного воздуха, отклонение от которых приводит к отклонению от расчетных параметров микроклимата помещения.
Эксплуатационные условия характеризуются изменением параметров наружного воздуха в течение года в интервале от расчетных зимних до расчетных летних и наоборот.
Целью выбора расчетных условий является определение наибольшей нагрузки на системы кондиционирования микроклимата.
Вхолодный период нагрузка на систему отопления соответствует возможно более низкой температуре наружного воздуха и большей скорости воздуха. Теплопоступления от солнечной радиации в холодный период года не учитывают. Влагосодержание наружного воздуха тоже, как правило, невелико и его не учитывают.
Втеплый период года определяют нагрузку на системы охлаждения и осушки воздуха, подаваемого в помещение. Максимальной нагрузке
соответствуют |
возможно |
более |
высокие |
значения |
температуры, |
24
влагосодержания, энтальпии наружного воздуха и интенсивности солнечной радиации. Скорость ветра при этом должна быть минимальной.
Несмотря на отмеченное выше, принятие в качестве расчетных
абсолютно максимальных и минимальных параметров нецелесообразно, т.к.
системы рассчитанные на экстремальные нагрузки в реальных условиях эксплуатации будут иметь завышенную мощность. По этой причине в качестве расчетных принимают параметры меньшие, чем абсолютные max и min. Основным критерием при их выборе является вероятная продолжительность изменения расчетных внутренних условий микроклимата.
Пример: Обоснование выбора за расчетную зимнюю температуру
температуры наиболее холодной пятидневки.
В здании с кирпичными стенами δ = 0,51 м при понижении температуры наружного воздуха ниже расчетной внутренняя температура понизилась на 4 оС через 152 часа. В здании из облегченных стеновых конструкций – через 100 часов. Средняя продолжительность остывания помещения в здании составила 5 суток.
Поэтому за расчетную зимнюю температуру в ряде вычислений выбирают среднюю температуру наиболее холодной пятидневки.
При выборе параметров наружного воздуха профессором В.Н. Богословским предложено использовать понятие обеспеченности, которая характеризуется коэффициентом обеспеченности Коб.
Коэффициент обеспеченности показывает (в долях единицы) число случаев, в которых внутренние условия обеспечиваются по отношению к общему числу случаев.
Kоб |
N р |
, |
(3.4) |
|
Nо |
||||
|
|
|
где Nр – число случаев с благоприятными исходами;
Nо – общее число случаев, рассматриваемых в данном процессе.
По своей сути Коб представляет собой вероятность обеспечения внутренних микроклиматических условий. Коэффициент обеспеченности позволил связать уровень комфортности в здании с расчетной температурой наружного воздуха (см. табл.).
|
|
25 |
|
|
|
Таблица 3.1 |
|
|
|
|
|
№ |
Характеристика помещений |
Коб |
|
|
|
|
|
1 |
Повышенные санитарно-гигиенические требования |
около 1,0 |
|
|
|
|
|
2 |
Круглосуточное пребывание людей или постоянный |
0,9 |
|
технологический процесс |
|||
|
|
||
|
|
|
|
3 |
Ограниченное по времени пребывание людей |
0,7 |
|
|
|
|
|
4 |
Кратковременное пребывание людей |
0,5 |
|
|
|
|
Климатические данные для различных районов РФ в нормативной литературе приведены для холодного, переходного и теплого периодов года и
различных категорий А и Б.
Параметры категории А:
– Для холодного периода года:
tнхА – температура наиболее холодного периода года в рассматриваемом регионе, оС;
IнхА – энтальпия, соответствующая tнхА , кДж/кг.
–Для теплого периода года:
tнтА – значение температуры, большее значение которой наблюдается в данном регионе не более 400 часов в год, оС;
IнтА – энтальпия, соответствующая tнтА , кДж/кг.
Параметры категории Б:
– Для холодного периода года:
tнхБ – температура наиболее холодной пятидневки в рассматриваемом регионе, оС;
IнхБ – энтальпия, соответствующая tнхБ , кДж/кг.
–Для теплого периода года:
tнтБ – значение температуры, большее значение которой наблюдается в данном регионе не более 220 часов в год, оС;
IнтБ – энтальпия, соответствующая tнтБ , кДж/кг.
В ведомственных нормах для уникальных зданий и сооружений
используют параметры категории В.
Параметры категории В:
– Для холодного периода года:
26
tнхВ – абсолютно минимальное значение температуры в рассматриваемом регионе, оС;
IнхВ – энтальпия, соответствующая tнхВ , кДж/кг.
–Для теплого периода года:
tнтВ – абсолютно максимальное значение температуры в рассматриваемом регионе, оС;
IнтВ – энтальпия, соответствующая tнтВ .
При проектировании систем кондиционирования микроклимата нормы проектирования рекомендуют принимать следующие расчетные параметры наружного воздуха:
1.в помещениях жилых, общественных, административно-бытовых и производственных зданий:
–параметры А — для систем вентиляции и воздушного душирования для теплого периода года;
–параметры Б — для систем отопления, вентиляции и воздушного душирования для холодного периода года, а также для систем кондиционирования для теплого и холодного периодов года.
2.для зданий сельскохозяйственного назначения:
–параметры А — для систем вентиляции и кондиционирования для теплого и холодного периодов года;
–параметры Б — для систем отопления для холодного периода года.
3.Параметры наружного воздуха для переходных условий года следует принимать 10 °С и удельную энтальпию 26,5 кДж/кг.
3.2.Расчетные параметры внутреннего воздуха
Расчетными параметрами воздушной среды в помещении при проектировании СКМ служат параметры воздуха, определяющие комфортные условия и удовлетворяющие требования технологического процесса.
Требуемые метеорологические условия в помещениях (внутренние условия) должны быть обеспечены в рабочей (обслуживаемой) зоне помещения или на постоянных рабочих местах.
За рабочую (обслуживаемую) зону принимают пространство высотой 2 м от уровня пола или площадки, на которых находятся рабочие места. Для
27
производственных зданий, в которых имеются рабочие места на отметках выше 2-х метров, рабочая зона принимается в пределах высоты 4 метра от уровня пола.
Комфортное состояние микроклимата и состояние человека во многом определяется характером теплообмена человека с окружающим его воздухом. Интенсивность теплоотдачи определяется, в свою очередь, совместным действием температуры, относительной влажности и подвижности воздуха.
Таким образом, к основным параметрам внутреннего воздуха относятся:
1.температура воздуха tв, 0С;
2.относительная влажность воздуха в, %;
3.подвижность воздуха vв, м/с.
Часто в нормативных документах в качестве основы при выборе расчетных параметров воздушной среды принимают результирующую
температуру tрез: |
|
- при подвижности воздуха в помещении vв < 0,2 м/с |
|
tрез = 0,5 (tв – tR). |
(3.4) |
- при подвижности воздуха в помещении vв ≥ 0,2 м/с |
|
tрез = 0,6 tв + 0,4 tR. |
(3.5) |
где tв – температура воздуха в помещении, 0С; |
|
tR - радиационная температура в помещении, 0С.
Под радиационной температурой понимают осредненную по площади температуру внутренних поверхностей в помещении.
Подробно понятие радиационной температуры рассматривается в курсе “Строительная теплофизика”.
В производственных здания в качестве расчетных параметров внутреннего воздуха рассматриваются :
1.температура воздуха рабочей зоны tрз, 0С;
2.относительная влажность воздуха рабочей зоны рз, %;
3.подвижность воздуха рабочей зоны vрз, м/с;
4.концентрация вредных примесей в воздухе рабочей зоны Cрз, г/м3.
Концентрация примесей в воздухе рабочей зоны Cрз, контролируется для обеспечения ее значений, не превышающих ПДК.
28
Предельно-допустимой концентрацией (ПДК) называют концентрацию химического соединения, которая при ежедневном, в течение длительного периода воздействии на организм не вызывает в нем патологических изменений или заболеваний.
Кроме того, в производственных помещениях выбор параметров внутреннего воздуха зависит от интенсивности тепловыделений –
теплонапряженности помещения.
Различают помещения, характеризуемые незначительными удельными избытками явной теплоты — не более 23 Вт/м3, и помещения со значительными удельными избытками явной теплоты — более 23 Вт/м3.
В ряде нормативно-справочной литературы расчетные параметры внутреннего воздуха приведены для соответствующих периодов года:
1.теплого (tн > +10 0С);
2.переходного (tн = +10 0С);
3.холодного (tн < +10 0 С).
При выборе расчетных параметров необходимо также учитывать
характер осуществляемой в помещении деятельности человека. Виды выполняемых работ принято оценивать по энергозатратам человека. В настоящее время принята следующая классификация категорий работ по
“степени тяжести”:
1.Легкая работа:
1а. При энергозатратах человека qч 139 Вт.
1б. При энергозатратах человека 139 Вт < qч 174 Вт.
2.Работа средней тяжести:
2а. При энергозатратах человека 174 Вт < qч 232 Вт; 2б. При энергозатратах человека 232 Вт < qч 290 Вт.
3.Тяжелая работа:
При энергозатратах человека qч > 290 Вт.
Взданиях различного назначения требуется создание и поддержание различного по уровню комфорта микроклимата. Обеспечение необходимых параметров достигается различными по назначению, устройству и степени сложности техническими устройствами.
29
С этой целью в зависимости от степени обеспеченности расчетные параметры внутреннего воздуха в нормативной и справочной документации подразделяются на оптимальные и допустимые.
Оптимальными параметрами называют такое сочетание расчетных параметров внутреннего воздуха t, , v, при котором отсутствует напряженность в терморегуляции организма человека при соответствующем виде деятельности.
Оптимальные параметры обеспечиваются в помещении системами кондиционирования воздуха совместно с системами вентиляции в автоматическом режиме, что связано со значительными энергозатратами.
Допустимыми параметрами называют такое сочетание расчетных параметров внутреннего воздуха t, , v, при котором существует некоторая напряженность в терморегуляции организма человека, но не вызывающая профессиональных заболеваний.
Допустимые параметры внутреннего воздуха обеспечиваются в помещении системами вентиляции.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1.Какие климатологические параметры измеряют на метеостанциях?
2.Какие климатологические параметры определяют расчетом по результатам метеонаблюдений?
3.Что такое “расчетные параметры” наружного воздуха?
4.Что такое “коэффициент обеспеченности”?
5.Что такое “расчетные параметры” внутреннего воздуха?
6.Что такое “рабочая зона”?
7.Дать классификацию видов работ по степени тяжести.
8.Что такое “оптимальные и допустимые” параметры микроклимата?
4.ПРИТОЧНЫЕ СТРУИ
Струями называется направленное движение массы воздуха конечных
размеров.