11.4.2.9-polnaya

ния солнечной радиации, о чем свидетельствует некоторая асимметрия годового хода.

На рис.4.16 приведен годовой ход максимальной и средней за сутки энтальпии, а на рис.4.17 среднесуточного влагосодержания наружного воздуха, параметров, во многом определяющих режим обработки и расход энергоресурсов на обработку воздуха в СВ и СКВ.

Как видно из рис. 4.16 и 4.17, оба параметра наружного воздуха имеет четкую закономерность годового хода. Причем для энтальпии эта закономерность блика к гармонической, а для влагосодержания характерно уплощение кривых в зимние месяцы года, связанное с малой влагоемкостью воздуха при низкой температуре

На рис. 4.17 для Якутска эта уплощенность вполне закономерно развита больше, чем, например, для Ташкента.

Приведенные выше характеристики наружного климата получены по средним многолетним данным. Известно, что в отдельные годы для разных сроков или

среднесуточных величин возможно появление самых разнообразных значений того или иного параметра наружного климата, то есть имеет место междугодовое изменение климатических параметров.

Распределенность параметров климата по годам вызывает междугодовые колебания энергопотребления что следует учитывать при расчете энергетических показателей систем обеспечения микроклимата. Кроме того, при учете распределенности параметров, прежде всего, характеризующих состояние наружного воздуха, появляется возможность выявления и количественной оценки некоторых режимов работы систем, которые возможны только в периоды года, близкие к расчетным.

Показателем, связывающим величину параметра климата с частотой ее появления в принятом к рассмотрению ряду лет, является коэффициент обеспеченности КОБ равный отношению

где n- число лет (случаев), когда параметр отклоняется (например, превышает) отзаданных значений;

N - число лет, принятых к рассмотрению.

Зависимость численных значений параметров климата от коэффициента обеспеченности имеет вид функции распределения F(y).

В качестве примера на рис.4.18 приведены функции распределения среднемесячной температуры наружного воздуха в Москве, а на рис.4.19 - годовой ход температуры с различной обеспеченностью выше или ниже заданного значения.

Представление годового хода параметров с одинаковой обеспеченностью во всех месяцах носит иллюстративный характер, т.к. вероятность появления такого года близка к 0. Вместе с тем, представление годового хода заданной

обеспеченности позволяет систематизировать междугодовую изменчивость параметров.

Вид аналогичных характеристик обеспеченности интенсивности солнечной радиации показывает, что распределенность интенсивности солнечной радиации по годам не нарушает общей закономерности годового хода параметра, проявляющейся при средних многолетних данных КОБ = 0,5. Однако некоторое искажение кривых годового хода все-таки имеется.

Вопросы для самопроверки.

1.В каком виде проявляется взаимодействие здания и наружной среды? 2.Перечмслите параметры наружного климата.

3.Что такое результирующая температура наружной среды?

4.Что учитывает условная эффективная температура наружной среды?

5.Что учитывают эквивалентная температура небосвода и радиационная температура наружной среды?

6.В чем состоит различие в передаче потоков из наружной среды в помещение различными видами ограждений?

7.В чем состоит воздействие ветра на микроклимат помещения? 8.Перечислите метеоэлементы, наблюдаемые непосредственно в метеосети. 9.Из каких тепловых потоков складывается суммарная солнечная радиация? 10. В чем различие свойств прямой и диффузной солнечной радиации?

11.Что такое профильный угол, какие величины его определяют?

12.Опишите закономерности суточного изменения отдельных параметров наружного климата. 13.Для чего предназначены расчетные параметры наружного климата?

14.Каким образом определено расчетное значение наружной температуры в холодный период года? 15.Какой подход принят в действующих нормах при выборе расчетных параметров наружного воздуха в теплый период года?

16.Что показывает коэффициент обеспеченности?

17.Что такое t −ϕ диаграмма?

18.Какие задачи ставятся при рассмотрении эксплуатационных климатических условий? 19.Охарактеризуйте два способа представления годового изменения параметров наружного климата.

20.Опишите закономерности годового изменения параметров наружного климат по средним многолетним данным.

Литература к 4 разделу

4.1.Кругликова А.М. Климат и ограждающие конструкции. М. Строийиздат, 1970

4.2.Мачинский И.В. Теплотехнические основы строительства. М, 1949.

4.3.Расчетные параметры наружного воздуха для систем кондиционирования. М. Промстройпро-

ект, серия л-209, 1954.

4.4.Успенская Л.Б. Математическая статистика в вентиляционной технике. М., Стройиздат, 1980.

4.5.Креслинь А.Я. Верхняя граница расчетного климата. Сб. трудов НИИСТ №18, М, 1966

4.6.Сотников А.Г. Системы кондиционирования и вентиляции с переменным расходом воздуха, Л., Стройиздат, 1984.

4.7.Сизов А.М. Комплексно-временная форма представления наружного климата в расчетах систем кондиционирования микроклимата (СКМ). Диссертация на соискание ученой степени кандидата те6хнических наук. Рига, 1975.

4.8.Анапольская Л. Е., Гандин Л.С. Метеорологические факторы теплового режима зданий. Л., Гидрометеоиздат, 1973.

4.9.Arens E.A. Nall D.H., Carroll W.L. The representativtnts of TR.Y - data in pedicting mean anmal heating and cooling regnirements. ASHRT – Transactions 85.1(1979).

4.10.Справочник по климату СССР – Л., Гидрометеоиздат, 1966.

4.11.Masuch J. Genauigkeit von Energieverbrauchsberechnung für raumlüfttechnische Anlagen bei reduzierter Wetterdatenmenge. HLH 33 (1982) №11, Nov.

4.12.Пивоварова З.И. Учет солнечной радиации при проектировании зданий. Инф. Письмо ГУГМС. Гидрометеоиздат, Л., 1965. №17.

4.13. Богословский В.Н., Кувшинов Ю.Я. Годовое изменение характеристик наружного климата с учетом обеспеченности. Труды 2-го международного симпозиума по строительной климатологии.

М., 1987.

5.Требуемая тепловая мощность систем обеспечения микроклимата

5.1. Понятие тепловой нагрузки на системы отопления-охлаждения

Под тепловой нагрузкой понимается сумма тепловых потоков, поступающих в помещение, которую должна нейтрализовать система, чтобы обеспечить в пределах

рабочей зоны помещения в течение рабочего времени заданную (рабочую) температуру воздуха.

Принято считать, что тепловая нагрузка равна теплоизбыткам или теплопотерям в виде алгебраической суммы тепловых потоков, поступающих в данный момент времени в помещение. Однако, следует иметь в виду, что возмущающие и регулирующие тепловые воздействия в силу их разной природы и из-за разных функций

изменения во времени суток по разному воздействуют на формирование температуры воздуха. Причем из-за нестационарности процессов имеет место запаздывание реакции температуры воздуха на то или иное тепловое воздействие.

Поэтому тепловую нагрузку более правильно находить исходя из равенства двух функций

tВ (τ)1 = tВ (τ)2

где: tВ (τ)1 - функция изменения температуры воздуха от суммы возмущающих тепловых воздействий Q j (τ)

tВ (τ)2 -функция изменения температуры воздуха от регулирующего теплового воздействия QС (τ)

tВ (τ)2 = F[QС (τ)] .

Для нейтрализации возмущающих воздействий на микроклимат системы обеспечения подают в помещение потоки тепла, влаги и свежего воздуха. Принимая, что все тепловые потоки направлены внутрь помещения, можно определить знак того или иного потока. Так, поток со знаком «плюс» соответствует теплопоступлению, а со знаком «минус» - теплопотерям помещения. Нагрузка на систему отопленияохлаждения равна алгебраической сумме тепловых потоков, поступающих в помещение с учетом знака. Поэтому нагрузка на систему со знаком «плюс» означает потребность помещения в холоде, а нагрузка со знаком «минус» - потребность помещения в тепле. В свою очередь нагрузка на систему определяет ее требуемую мощность (тепловую, холодильную, электрическую).

5.2. Составляющие тепловой нагрузки на системы отопления-охлаждения

Тепловая нагрузка на системы отопленияохлаждения складывается из тепловых потоков, поступающих через наружные ограждения и от внутренних источников. Через наружные ограждения проходят:

-трансмиссионный тепловой поток за счет разности наружной и внутренней температуры; -тепловой поток с инфильтрационным воздухом, проходящем через окна;

-теплопоступления от солнечной радиации.

5.2.1. Трансмиссионный тепловой поток, проходящий через наружные ограждения

С точки зрения теплопередачи наружные ограждения можно разделить на две группы: массивные непрозрачные и немассивные лучепрозрачные. Из-за изменения во времени граничных условий процессы передачи тепла через ограждения носят не-

стационарный характер.

С учетом суточной периодичности изменения параметров наружного климата можно говорить о суточном ходе тепловых потоков, проходящих через наружные ограждения. При этом величину теплового потока можно представить в виде суммы

Массивные ограждения обладают способностью гасить колебания теплового потока, проходящего через его толщу из наружной среды.. При гармоническом изменении температуры наружной среды отклонение теплового потока на внутренней поверхности ограждения от среднесуточного значения равно

теплового потока на наружной поверхности от среднесуточного значения.

Рис.5.1.Коэффициент затухания тепловых потоков в массивных ограждениях

На рис. 5.1 показаны результаты расчета коэффициента затухания тепловых потоков, проходящих через некоторые наружные ограждения. Как видно из рис.5.1, даже при минимальном значении толщины ограждений величина затухания оказывается больше 10. Для современных много-

слойных конструкций наружных стен с эффективными теплоизоляционными материалами в условиях действующих норм теплозащиты показатель тепловой инерции D составляет более 5. Из рис.5.1 видно, что затухание при такой величине D велико для стен, а тем более для перекрытий.

Сказанное свидетельствует о том, что суточное отклонение тепловых трансмиссионных тепловых потоков, проходящих через массивные ограждения, практически неощутимо и его не следует учитывать в расчетах. Замечание справедливо тем более, что величина суточного колебания трансмиссионного теплового потока на наружной поверхности мала по сравнению с другими составляющими тепловой нагрузки на системы отопления-охлаждения помещения. Об этом также свидетельствуют данные рис.5.2, на котором представлены результаты расчета колебания температуры на внешней и внутренней поверхности наружной стены (рис.5.2.а) и бесчердачного покрытия (рис.5.2.б). Расчеты проводились для условий жаркого климата и учитывали поглощение наружной поверхностью ограждения тепла солнечной радиации. Как видно из рис.5.2., существенное колебание тепловых потоков, проходящих через наружную поверхность ограждения практически полностью затухают.

Подводя итог сказанному, приведем формулу для расчета трансмиссионного

теплового потока, проходящего через массивные ограждения QТР в Вт

где:

k1 -коэффициент теплопередачи массивного ограждения, Вт/м2град;

F1 -площадь ограждения,м2;

tУ.0 - среднесуточная условная температура по формуле (4.4);

Лучепрозрачные ограждения имеют малую массу и тепловую емкость, поэтому нестационарностью процесса переноса тепла в них можно пренебречь. Это обстоятельство подтверждено исследованиями, проведенными в НИИСФ, которые показали расхождение величины температуры поверхности стекла с учетом нестационарности и без ее учета всего 3-5%.

Комплексный процесс переноса тепла и воздуха через конструкцию окна обычно расчленяют на элементарные. Наибольший вклад в величину общего сопротивления

Для обычного остекления в спаренном переплете среднее значение R0 = 0,335 м2 oС/Вт, причем Rв = 0,094 (28 %), а Rвп= 0,172 (51 %).

Для конструкций окон с стеклопакетами сопротивление теплопередаче больше, чем у обычного остекления. В табл.5.1 приведены данные НИИСФ о результатах испытаний стеклопакетов, изготовленных на Борском стекольном заводе.

Сопротивление теплопередаче по данным испытаний стеклопакетов

Таблица 5.1

Существенно повысить сопротивление теплопередаче окон можно, используя специальные теплоотражающие стекла с заполнением межстекольного пространства инертным газом.

В пределах оконного откоса возникает двухмерное распределение температуры и соответственно увеличивается (по сравнению с гладью стены) тепловой поток, проходящий через откос. Этот фактор учитывают с помощью приведенного сопротивления теплопередачи окон, которое оказывается меньше сопротивления теплопередаче конструкции на 11 % для обычных окон со спаренными переплетами и на 4 % - для окон с раздельными переплетами.

Таким образом тепловой поток за счет теплопередачи QТР , Вт, проходящий че-

рез окно равен