Раздел II. Регулируемые параметры в системах теплоснабжения и отопления Тема 2.1. Регулируемые параметры в отапливаемом помещении [Чистович]

Климат внутренней среды, определяемый сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также окружающих поверхностей, принято называть микроклиматом помещений, а поддержание определенных, наперед заданных метеорологических условий в закрытых помещениях — основной задачей отопительно-вентиляционных систем.

Температурные условия и показатели воздушной среды (регулируемые метеопараметры) закрытых помещений определяются функциональным назначением помещений, временем года и суток, внешней метеорологической обстановкой, возможностями отопительно-вентиляционных и теплоснабжающих систем. В зависимости от перечисленных условий метеопараметры можно классифицировать как оптимальные, допустимые и необходимые.

Оптимальными метеопараметрами помещений принято считать условия окружающей среды, обеспечивающие наилучшее самочувствие и работоспособность человека [7], наибольшую продуктивность животноводческих комплексов, наиболее каче¬ственное протекание технологических процессов в производственных зданиях, максимальную урожайность в культивационных сооружениях [17,24], сохранность конструкций зданий, со¬оружений, материалов, оборудования, готовой продукции и др.

Допустимыми метеопараметрами считаются условия, при которых возникают незначительная напряженность системы терморегуляции организма человека, несущественные изменения продуктивности или урожайности в сельском хозяйстве, в количестве и качестве продукции в системе производства и хранения.

Необходимые метеопараметры определяются задачами функционирования, состоянием отопительно-вентиляционных и теплоснабжающих систем, ограждающих конструкций и могут назначаться исходя из условий экономии топливно-энергетических ресурсов, предотвращения (в аварийных ситуациях или в неосновной период функционирования.) замерзания теплоносителя в системах, снижения ущерба, гибели животных, разрушения конструкций зданий и др.

Установление и выбор в отапливаемых помещениях оптимальных, допустимых или необходимых метеопараметров зависят от многих факторов. Естественно, что оптимальные значения обеспечивают наилучшие условия в помещениях. Однако требования минимизации общих затрат, расходов тепловой и электрической энергии определяют необходимость поддержания во многих случаях допустимых, а в экстремальных условиях — необходимых метеопараметров.

Следует отметить, что оптимальные и допустимые значения параметров не являются для многих типов зданий- постоянными в течение суток. Так, в периоды сна или отсутствия людей в помещениях целесообразно устанавливать пониженные значения температур (программное снижение на определенное время) [74].

^Особую область задач управления микроклиматом помещений составляют аварийные режимы, связанные с отоплением зданий при дефиците топлива, нарушениях подачи теплоносителя и др. Здесь метеопараметры или их сочетания могут изменяться в значительных пределах.

Рассматривая вопросы управления микроклиматом, из комплекса метеопараметров следует выделить наиболее важные, поддающиеся прямому или косвенному регулированию: темпера- тура и скорость движения воздуха в помещении, его относительная влажность, температура окружающих поверхностей. Основными регулируемыми параметрами для систем отопления являются: температура внешнего воздуха в помещении и средняя температура поверхностей обращенных в помещение.

Рис. 2.1. Изменение температуры воздуха по высоте помещения при отоплении:

/ — воздушном; 2, 3, 4 — водяном с нагреватель­ными приборами соответственно подоконными (радиатор), потолочными, напольными (панели)

t _вп.ср. Подвижность и влажность воздуха как регулируемые параметры чаще рассматриваются в системах вентиляции и кондиционирования воз­духа [50].

Температура воздуха в помещении подразделя­ется на локальную, сред­нюю по всему помеще­нию, средневзвешенную для здания в целом или его части. Чаще всего температура воздуха в помещении контролиру­ется (обеспечивается) в части объема помещения, называемой рабочей или обслуживае­мой зоной. Например, для жилых помещений эта зона опреде­ляется пространством высотой до 2 м (до 1,5 м для сидячих людей) над уровнем пола.

Характер изменения температуры воздуха по высоте поме­щения при различных видах отопления представлен на рис. 2.1 [55]. Изменение температуры воздуха по высоте и ширине по­мещений характеризует равномерность нагрева, от которой за­висит тепловой комфорт и теплопотери помещения. При опреде­лении средней температуры в помещениях, выборе числа и ме­ста размещения термометров следует учитывать характер ука­занных неравномерностей.

В связи с тем, что помещения в здании, в соответствии с на­значением и за счет некоторой разрегулировки системы отопле­ния, могут иметь различную температуру, используется понятие средневзвешенной (усредненной) температуры внутреннего воз­духа здания в целом или его части:

где t_вj — средняя температура воздуха в j-м помещении; V) — объем j-го по­мещения.

Более полная характеристика микроклимата помещении воз­можна с помощью комплексного метеопараметра, зависящего от относительной влажности, скорости движения воздуха, средне­взвешенной температуры поверхностей и называемого результи­рующей температурой t_nр.

Для определения f_nP используются различные расчетные вы­ражения и графики [6, 7, 20]. Такой подход важен в связи с тем, что в последнее время наблюдается определенная^тенденция по созданию переменных метеопараметров помещений, обусловлен­ная следующими причинами:

снижением температуры внутреннего воздуха в ночное вре­мя для жилых помещений и в нерабочее — для административ­ных зданий, что сокращает расход топлива на отопление; __

периодическими изменяющимися температурными воздей­ствиями, соответствующими естественным условиям человече­ского организма, что тренирует и укрепляет его, делает более устойчивым к различного рода заболеваниям и улучшает само­чувствие;

более точными переменными параметрами микроклимата, что "приводит к повышению урожайности в культивационных сооружениях, продуктивности животных, удовлетворяет требо­ваниям некоторых технологических процессов и условиям сни­жения расхода теплоты;

переменными нормативами (более широкий возможный диа­пазон изменений), что позволяет упростить регулирование.

В настоящее время практически нет нормируемых перемен­ных величин микроклимата. В связи с этим их значения чаще всего характеризуются отклонением от постоянных (нормируе­мых) параметров (Δt_в), например снижение температуры в ноч­ное время на 2°С (Δt_в = 2°С).

Значение отдельных метеорологических параметров, создаю­щих оптимальные и допустимые условия воздушной среды в различных по назначению закрытых помещениях, даются в СН245—71, СНиП П-ЗЗ—75, ГОСТ 12.1.005—76, а также в спе­циальной литературе [6, 7, 17, 20, 21, 24].

Таким образом, в отапливаемых помещениях состав регули­руемых параметров, точность их соблюдения во многом зависят от целей и задач регулирования, назначения помещений. По­этому в дальнейшем необходимо рассмотреть более подробно некоторые особенности регулируемых параметров в различного рода зданиях.