Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции по строительной теплофизике - файл 1.doc


Лекции по строительной теплофизике
скачать (1764.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc1765kb.04.12.2011 01:04скачать

содержание

1.doc

1   2   3   4
длиной волны l. Для условной и весьма приближенной характеристики числа волн, укладывающихся в толще ограждения, служит показатель тепловой инерции D, определяемый для однородного ограждения по формуле:
D=R.s. (4.27)
Для многослойного ограждения c числом слоев I показатель тепловой инерции определяется как сумма показателей D для всех слоев:

. (5.9)

Показатель тепловой инерции D является безразмерной величиной. С уменьшением периода колебаний теплового потока увеличивается показатель тепловой инерции ограждения, т.е. в толще ограждения укладывается большее число волн. уменьшается длина температурной волны и быстрее затухают температурные колебания. При увеличении периода колебаний происходит обратное явление.

Большое значение для понимания затухания температурных колебаний в толще ограждения имеет так называемый слой резких колебаний. Это слой, непосредственно примыкающий к внутренней поверхности ограждающей конструкции, в толще которого амплитуда колебаний температуры уменьшается в 2 раза. В слое резких колебаний располагается 1/8 длины температурной волны. Слой резких колебаний характеризуется тем, что для него показатель тепловой инерции равен 1, т.е. Dр.к.=Rр.к.s=1, где Rр.к.- термическое сопротивление слоя резких колебаний. Толщина δ слоя резких колебаний равна:

(5.10)

Считается, что на величину колебаний температуры внутренней поверхности ограждения основное влияние оказывают теплофизические характеристики слоя резких колебаний.
5.1.3. Коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждения
Отношение амплитуды колебания теплового потока АQ, воздействующего на внутреннюю поверхность ограждения, к амплитуде колебаний температуры на этой поверхности Аτ называется коэффициентом теплоусвоения внутренней поверхности ограждения:
(5.11)

Коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждения имеет размерность Вт/(м2.оС). Коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждения возрастает с уменьшением периода Т колебаний теплового потока, и зависит главным образом от теплофизических характеристик материалов слоев, из которых состоит ограждение. Чем больше величина коэффициента теплоусвоения внутренней поверхности ограждения Yв.п при одной и той же величине AQ, тем меньше будет амплитуда колебаний температуры Аτ на этой поверхности.

Приближенный расчет коэффициента теплоусвоения внутренней поверхности ограждения состоит в следующем. Если слой резких колебаний укладывается в прилегающий к внутренней поверхности слой, т. е. если
D1≥1, то Yв.п=s1. (5.12)
Если слой резких колебаний захватывает следующий слой и для этого слоя D2≥1, то сначала определяется Y2 поверхности стыка первого и второго слоев, который принимается равным коэффициенту теплоусвоения материала второго от внутренней поверхности ограждения слоя Y2=S2, и тогда

(5.13)

Если Di≥1 имеет только слой n от наружной поверхности, то Yn-1=sn.

(5.14)

Затем последовательно определяются по рекуррентной формуле (5.14) все Yi до внутренней поверхности.

Если ограждение представляет собой тонкую перегородку толщиной δ, разделяющую два помещения с одинаковым колебанием температуры, то на оси этой перегородки отсутствует тепловой поток АQ=0. Если показатель тепловой инерции половины толщины перегородки Dδ/2≤1, то на оси Y2=0. Тогда по формуле (5.14)
(5.15)

Для безынерционного ограждения, например, для окна Y2н и s1=0. По формуле (5.13)

(5.16)

где R1 – термическое сопротивление окна, м2.оС/Вт;

K’ок – неполный коэффициент теплопередачи окна, Вт/( м2.оС), равный

(5.17)

Rок – общее приведенное сопротивление теплопередаче окна, м2.оС/Вт.

Как было сказано в предыдущем параграфе 5.3.2. на величину коэффициента теплоусвоения наибольшее влияние оказывают прилегающие к внутренней поверхности слои. Поэтому, если необходимо в помещении стабильно поддерживать постоянную температуру, стремясь к уменьшению амплитуды колебаний температуры на внутренней поверхности ограждений, надо с внутренней стороны располагать теплоустойчивые слои. Если же требуется быстрое изменение температуры поверхности ограждения после смены режима отопления, то надо внутреннюю поверхность ограждений отделывать легкими материалами с малым коэффициентом теплоусвоения. Это относится к прерывистому отоплению, когда на ночь тепловой поток отопления снижается, температура поверхности ограждения падает, а к началу рабочего дня эту температуру следует повысить. Чем с меньшим коэффициентом теплоусвоения материал будет лежать на внутренней поверхности ограждения, тем быстрее и экономичнее будет прерывистое отопление.

5.2. Теплоустойчивость помещения
Теплоустойчивость помещения – это его свойство поддерживать относительное постоянство температуры при изменении тепловых воздействий. Теплоустойчивость помещения обеспечивается его ограждающими конструкциями, мебелью и оборудованием, объемом воздуха, воздухообменом помещения.

Теплоустойчивость помещения характеризуется двумя показателями: показателем теплоусвоения помещения Yп и показателем теплопоглощения помещения – Рп.

Основными характеристиками температурной обстановки в помещении при его нестационарном тепловом режиме служат амплитуды колебаний температуры внутреннего воздухаAtв и радиационной температуры помещения AtR. Если колебания температуры в помещения носят не гармонический характер, то амплитудой колебаний температуры считается максимальное отклонение от своей среднесуточной величины.

Наиболее распространенными видами изменения во времени тепловых воздействий являются гармонические и прерывистые колебания теплопоступлений в помещение.

Показателем теплоусвоения помещения Yп, Вт/оС, принимается сумма произведений коэффициентов теплоусвоения внутренних поверхностей каждого из I ограждения Yi, обращенных в помещение, и площади Ai этой поверхности:

(5.25)

Физический смысл показателя теплоусвоения помещения – отношение амплитуды колебания теплового потока, изменяющегося в помещении АQ к амплитуде колебаний радиационной температуры помещения АtR:

(5.26)

Основной составляющей показателя теплопоглощения помещения Рп, Вт/оС, является показатель теплопоглощения ограждений Рогр, который в свою очередь является суммой произведений коэффициентов теплопоглощения внутренних поверхностей каждого из I ограждения Рi, обращенных в помещение, и площади Ai этой поверхности:

(5.27)

Кроме того, показатель теплопоглощения должен включать в себя теплопоглощение внутреннего объема воздуха и мебели помещения. Но эти показатели по сравнению с основным незначительны и поэтому их не учитывают. Значимой составляющей Рп является показатель теплопоглощения вентиляционного воздухообмена Рвент, Вт/оС:
(5.28)
где: L – расход вентиляционного воздуха в помещение, м3/ч;

с – теплоемкость воздуха, с=1,005 кДж/(кгС);

ρ – плотность воздуха, по формуле (3.16), кг/м3.
Таким образом, принимается, что показатель теплопоглощения помещения равен:
(5.29)

Физический смысл показателя теплопоглощения помещения – отношение амплитуды колебания теплового потока, изменяющегося в помещении АQ к амплитуде колебаний температуры воздуха помещения Аtв:

(5.30)
Амплитуда колебаний температуры воздуха в случае гармонических колебаний тепловых воздействий равна:
(5.31)

где АQ – амплитуда возмущающего теплового потока, Вт;

- средний коэффициент теплообмена на внутренних по­верхностях наружных и внутренних ограждений, принимается равным 6,25 Вт/(м2.оС).

Коэффициент 0,9 учитывает несовпадение по фазе колебаний температуры воздуха и поверхности отдельных ограждений.

Прерывистыми теплопоступлениями считаются периодические теплопоступления (рис.22), которые постоянны и равны Qп в течение части m, ч, периода T, ч, и отсутствуют в течение остального времени периода n, ч.


рис. 22. Прерывистые поступления теплоты
Показатель теплопоглощения помещения при прерывистых теплопоступлениях корректируется с учетом измененной формы кривой изменения во времени теплопоступлений:

(5.32)

где Ω – максимальный поправочный коэффициент на форму прерывистой кривой в зависимости от соотношения m/T=m/(m+n).

Амплитуда колебаний температуры воздуха в случае прерывистых тепловых воздействий равна:
(5.33)
5.3. Температура помещения
Для характеристики температурной обстановки в помещении наиболее общей является температура помещения :

. (6.28)

Применив температуру помещения можно сложный (лучисто-конвективный) теплообмен на поверхности в помещении описать с помощью общего коэффициента теплоотдачи на поверхности αв:

, (6.29)

тогда коэффициент

(6.30)

Если , то

6. Комфортность тепловой обстановки в помещении

Внутренние тепловые условия в помещении (микроклимат) могут быть заданы с 3-х позиций:

  • Комфортность для человека

  • Оптимальность для технологического процесса

  • Комфортно-технологические требования


6.1. Тепловой баланс человека

В организме человека протекают метаболические процессы в ходе которых энергия освобождается в виде теплоты и полезной работы мышц. Теплопродукция человеческого тела в основном зависит от рода деятельности. в некоторой степени связана с возрастом и полом человека. Теплоотдача человеческого тела в большой степени зависит от одежды и тепловых факторов окружающей среды. Тепловой баланс организма [26] человека можно записать следующим образом:

,

где Qч – теплопродукция человека, Вт;

Qчизл – теплоотдача излучением, Вт;

Qчкон – теплоотдача конвекцией, Вт;

Qчисп – теплоотдача испарением, Вт;

Qчраб– тепловой эквивалент выполняемой человеком работы, Вт;

Qчфиз – теплота, идущая на физиологические процессы организма человека, Вт;

– дисбаланс теплоты (определяет адаптацию система терморегуляции человека к тепловой обстановке).
Система терморегуляции человека действует в результате 2-х факторов: потоотделения и изменения температуры поверхности кожи человека. Задача определения комфортности тепловой обстановки в помещении состоит в создании условий для теплоотдачи человеком в окружающую среду излучением, конвекцией и потоотделением необходимого количества энергии:



Обслуживаемая зона помещения [13] - та часть объема помещения, где система кондиционирования микроклимата должна обеспечить расчетные условия. Расчетные тепловые внутренние условия в помещении состоят в основном:

- из температурных условий – температуры воздуха tв, радиационной температуры tr и температур в помещения (результирующей температуры tп;

- аэродинамических условия - подвижности воздуха υв;

- влажностные условия φв, dв, ев.

Сочетание параметров могут быть оптимальными, допустимыми.

Температурные условия определяются 2-мя условиями комфортности [19].
^ 6.2. Условия комфортности температурной обстановки в помещении
I условие комфортности касается общей температурной обстановки в помещении. Оно устанавливает связь между температурой воздуха и радиационной температурой помещения, при которых человек в центре обслуживаемой зоны испытывает комфорт



Для зимы: (здесь Н - интенсивность работы).

Для лета: (- функция тяжести работы).
^ II условие комфортности Локальная составляющая на границе обслуживаемой зоны в непосредственной близости от нагретой и охлажденной поверхности. Баланс должен быть такой, чтобы тепловой поток с элементарной площадки на теле человека qdF был направлен от человека. Из опытов: более жесткие условия состоят в том, чтобы 12<qdF<70 Вт/м2, менее жесткие 0< qdF <93 Вт/м2. В табл. 6 приведены уравнения для II условия комфортности.
1   2   3   4



Скачать файл (1764.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации