|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 32 33 34 35 36 37 38 ... 42  2 It s в Ш и Ш 11 W ?f2l 2!l 2 ?ii 2il 2il 2il 24 Й 21 24 2>i 24 24 24 T 0.S 0,5 0,4 0,3
10 12 14 11 18 ж 22 W Z 24 24 24 74 24 74 24 24 24 24 24 24 T 2 4 11 24 24 24 24 ID 12 14 24 24 24 IB Ш 20 !J 24 2 24 24 24 24 24 f  J 27 24 Z 24 24 24 24 24 24 T Рис. VII.7. Зависимость коэффициента ассимиляции от К^/Л и времени г/Т от начала теплоподачи продолжительностью: а - т/Т-Чг; б - m/r-Vs. в-т/Т-Ч^, г - mlT-h где (VII.65) (VII.66) В преобразованной формуле (VI 1.64) учтено, что тепло, поглощен-ijoe воздухом, не участвует в процессе теплопоглощения и теплоусвоения на поверхностях в помещении. Как следует из (VI 1.56), при гармонических лучистых теплопо-Етуплениях Дд (1 - Русл/А) Ф (Русл + Рвент) Ф (VII.67) Для учета прерывистости лучистых теплопоступлений сомножи-Кль (1 - Русл/А.) удобно привести к виду I усл I (!/! + 1/А) А 1 + 1п/А (VII.68) 343 Тогда амплитуда изменения температуры воздуха под влиянием прерывистых лучистых теплопоступлений равна Суммарная амплитуда изменения температуры воздуха под влиянием конвективных и лучистых прерывистых теплопоступлений определяется сложением: А, =М, Л-А. )*. в.п V в.п-к в-п.л' За время максимума изменения и ic принимается время окончания соответствующей прерывистой теплоподачи. Величина амплитуды изменения под влиянием конвективных и лучистых прерывистых теплопоступлений с учетом (VII.56), (VII.57) равна А. =-- + ---(VII.70) § VII.7. ОБЩИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА И ПОВЕРХНОСТЕЙ Сложение колебаний температур, вызванных одновременно прерывистыми и гармоническими поступлениями тепла, по общему правилу аналитического сложения гармоник проводить нельзя. Для точного расчета необходимо определить изменения температуры от отдельных теплопоступлений и сложить их для разных моментов периода. По результирующим изменениям температуры можно точно установить максимальные их значения и пр. Приведенных данных достаточно для проведения такого расчета, но он получается трудоемким. При проведении расчета удобно отклонения от средних значений гармонически изменяющейся величины, например t, для различных моментов времени в течение периода Т записать в виде: / = г„ -ь Р4, (VII.71) где /у и Л( - соответственно среднее за период значение и амплитуда t\ 0 =cosZ- косинус для времени 2, отсчитанного от момента времени максимума величины t. Значения р приведены ниже: 2 Т г Т Т 5Т Т 7Т Т ЗТ 5Т \{Т Т . . . О 24 12 8 6 24 4 24 3 8 12 24 2 Р : . . 1 0,97 0,87 0,71 0,5 0,26 О -0,26 -0,5 -0,71 -0,87 -0,97 -1 В инженерном расчете, основным результатом которого является приближенное определение наибольших изменений tj, и ic, можно суммировать амплитуды температур воздуха и поверхностей при воз- действии отдельных гармонических или прерывистых поступлений лучистого и конвективного тепла, пользуясь обш,11м правилом сложения (см, § IV.5). Такое сложение в большинстве случаев дает некоторый запас в сторону увеличения значений Д, и Дт. Амплитуда изменения температуры воздуха по правилу сложения в этом случае равна = К^.в.г.л + K.rJ + (Кг,.. + к п. ) .1 3- (Vn.72) Амплитуду изменения Д^ определяют также по формуле (VI 1.72) сложением частных значений амплитуд изменен1(я х^с. Слагаемые в скобках формулы (VI 1.72) определяют действие попарного сложения составляющих. Определение значений коэффициентов (Jj и времени наступления максимума и т^ц проводится по общему правилу сложения. При расчете ограждающих конструкций, а также для оценки радиационного режима помещения необходимо знать фактические колебания температуры на внутренней поверхности наружного ограждения в условиях естественных изменений температуры воздуха и поверхностей в помещении. Пользуясь методом наложения, амплитуду температуры Д. можно определить как К = {\в^Кс) (Vn.73) где Д т;- амплитуда т' при постоянной температуре помещения OV.lOl). Таким образом, в уточненной методике инженерного расчета теплоустойчивости помещения получен способ определещ^ полных показателей теплопоглощения и теплоусвоения Кц Помещения и изменений te, и Та в условиях гармоничсских и прерывистых поступлений конвективного и лучистого тепла. При этом использован единый метод наложения частных решений и правило аналцт1ческого сложения периодических колебаний. Пример VII.4. Для помещения, описанного в примере VII. 1, определить объем кондиционированного воздуха, суточный ход тепловой нагрузки на систему KB для поддержания в помещении постоянной темГ[ературы. Допускаемый перепад между температурой внутреннего и приточного воздуха At = = 8° С. В помещении имеются тепловыделения: 1) изменяющиеся по гармоническому закону с амплитудами Aq = = 3500 Вт, AQr л = 5330 Вт и Z = 16,5 ч (среднесуточные теплопоступления Qp о = 7100 Вт); 2) прерывистые с Q = 2560 Вт, Q = 6400 Вт, г = 8 с 10 до 18 ч. Из примера VII. 1 известно, что = 8907.26 Вт/К, е„ = 3 ч А = = 2295,26 Вт/К. ° Решение. Отношение Y/A равно У„/А = 8907,26/2295,26 = 3,89. Коэффициент ассимиляции гармонических лучистых тепловыделений по таблице (см. с. 341) равен: = 0,223 и е = 0.099-24 = 2,38 ч. Амплитуда нагрузки на систему кондиционирования воздуха от гармонических лучистых теплопоступлений по формуле (VII. 63) равна а,Аг, -0,223 . 5330= 1183,Ь Вт. Чл По формуле (VII.61) Амплитуда нагрузки на систему от гармонических лучистых и конвективных тепловыделений равна = (а^Ап + U = (1188,6 + 3500) - 0,965 = 4524 Вт где ф= 0,965, а = 0,55 ч при А^/А^ = 3500/1188,6 = 2,94 и AZ = = ) Z - г * ) = I 16,5 - 18,9 I 2,4 ч. Время максимума гармонической нагрузки 2макс = zj = 4-ст= 16,5 + 0,55= 17 ч. Почасовые значения нагрузки за счет гармонического источника определены по формуле (Vn.63) с учетом (VII.71) Q e.r = Q.o + 3V. = 00 + i*524 Вт. Значения В приняты по таблице (см. с. 344) для Z = 17 ч. Полученные величины Р и Qjj вносят в таблицу (см. ниже). Для расчета тепловой нагрузки на систему кондиционирования воздуха от лучистых прерывистых тепловыделений по рис. VII 7 для 8-часовой теплоподачи определяются значения коэффициентов ассимиляции а„ при YJA = = 3,69 Значения нагрузки от лучистых прерывистых тепловыделений равны, 5квпл= 5пл= п-6400 Вт. Дальнейший расчет, выполненный для четных часов суток, сведен в таблицу ,4ai суток
Величина суммарной тепловой нагрузки на систему кондиционирования воздуха в каждый расчетный час определена сложением отдельных составляющих 0 = О +0 +0 -СКВ кв.п.л п.к кв.г- Как это видно из таблицы, максимальная величина нагрузки равна Q = = 17 376 Вт. Величина воздухообмена составляет срД/ Р 0,335-8 Пример VI 1.5. Определить колебания температуры помещения под влиянием гармонических и прерывистых теплопоступлений. Амплитуды колебаний температуры воздуха известны из примеров VII.2, VII.S и равны А^ = 2,5° С, 2,-== 17.5 ч; Л,з„ = 1.98° С, z;y-< = 18 ч. Амплитуды колебаний осредненной температуры ограждений равны А. = = 1° С. = 19.5 ч; Лт , = 0.86° С, = 18 ч. Решение. Амплитуда изменения температуры воздуха по формуле (VII.72) равна Л, = (2,5+ 1.98)0,993 = 4,7 °С; Z <= 17,5-f 0,2= 17,7 ч, в где по рис. IV. 17 А = 0,996; а = 0,2 ч при Л1/Л2 = 2,5/1,98 = 1,3, Д2 =117,5 - - 181 = 0.5 ч. Амплитуда колебаний осредненной температуры ограждений по правилу сложения гармонических колебаний равна Лт- =Mt; + U=(l-f 0.85)0,985 = 1.82°С, \ ос.г ос.а/ 2MdKC 19 5 о 8= 18,7 ч, где по рнс. IV.17 0.985, а = 0.8 ч при Л1/Л2 = 1/0,85= 1,18. Д2 = = 1 19.5 - 18 \ = 1.5 ч. Амплитуда изменения температуры помещения равна (-.+ Л. .)Ф^ (4.7-Ь 182)0.993 3 0.3 = 18 ч. где 4 = 0,993, а = 0.3 ч при Л1/Л2 = 4,7/1.82 = 2,59, Д2 = 117,7 - 18,7 = = 1 ч. § VII.8. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТИ ДЛЯ РАСЧЕТА РЕЖИМА РЕГУЛИРОВАНИЯ МИКРОКЛИМАТА Для решения вопросов регулирования системы кондиционирования микроклимата помещения необходим анализ работы отопктельно-вен-тиляционного оборудования, выбор контуров регулирования и определение основных параметров устройств, обеспечивающих выполнение заданных процессов регулирования. Выбор схемы и основных параметров системы регулирования каждого контура производятс учетом протекания тепловых процессов в объектах регулирования, требований по точности регулирования, быстродействию и другим качественным показателям. Динамические свойства объекта существенно влияют на основной показатель системы автоматического регулирования - устойчивость параметров регулирования. Расчет динамики тепловых процессов объекта регулирования обычно сводится к определению его статических и динамических характе- ристик. в системе кондиционирования такие характеристики дают возможность выявить зависимость колебания температуры помещения и отдельных элементов системы от изменяющихся тепловых воздействий. Переменные тепловые воздействия условно разделяют на два вида: регулирующие и возмущающие. Регулирующие воздействия направлены на поддержание заданной температуры помещения К ним относится тепло, вносимое (или ассимилируемое) системами кондиционирования. Возмущающие воздействия вызывают отклонения /□ от заданного значения. Это теплопоступления (теплопотери) при изменении температуры наружного воздуха, скорости ветра, солнечной радиации, работы технологического оборудования, электрического освещения и др. В самих системах кондиционирования воздуха регулирующие воздействия определяются технологическими схемами, режимом работы системы и т. д. Обычно динамика тепловых процессов в системах кондиционирования определяется только относительно регулирующих воздействий. Динамические харалстеристики делятся на временные и частотные. Временные определяются для переходных тепловых процессов (кривые разгона) при ступенчатом или прерывистом изменениях во времени теплового воздействия. Частотные характеристики устанавливаются при его изменении в виде гармонических колебаний. Динамические характеристики могут быть определены аналитическим решением системы дифференциальных уравнений теплового режима помещения или отдельных элементов системы. Подобные решения получены для простых случаев в теории теплоустойчивости, однако они недостаточно используются для решения вопросов регулирования. В теории автоматического регулирования для анализа режимов составляют линейные дифференциальные уравнения невысокого (первого - третьего) порядка. Такие уравнения не могут учесть всей сложности процесса в помещении и системах. При расчете динамических характеристик вентилируемых помещений и некоторых элементов систем кондиционирования удобно воспользоваться инженерной методикой расчета теплоустойчивости [Vn.2]. Она позволяет получать временные и частотные характеристики при любых регулирующих или возмущающих воздействиях с Рис. VII.8. Определение постоянной учетом ПОЛНОГО описания теплово-времени и коэффициента передачи го процесса. помещения: g теории теплоустойчивости в^в'о\вра%а тТмпер7тге^ инерционные свойства вссх повсрх-  ностей в помещении оцениваются коэффициентом теплоусвоения. Инерционные свойства помещения относительно тешературы воздуха характеризуются коэффициентом теплопоглощения Ра- Гармонические колебания тепловых потоков регулирующих или возмущающих воздействий вызывают в помещении колебания температуры воздуха и внутренних поверхностей ограждения Tq. Амплитуды их колебаний для простейшего случая равны а время максимума зависит от Рп Поскольку показатели Кц и Рп зависят от частоты колебаний, выражения (VП.74) можно использовать для аналитического определения частотных (амплитудных и фазовых) динамических характеристик помещения. Основные зависимости для периодических прерывистых теплопоступлений можно применить к расчету разовых ступенчатых и импульсных воздействий (рис. VП.8). Для этого предположим, что период Гимеет достаточно большую длительность. Для определения импульсных характеристик динамики теплового процесса в помещении могут быть использованы уравнения изменения температуры ограждений Atoj. и воздуха А^в- Дтое. =-; Aв-п = -+- (Vn.75) Кривая переходного теплового процесса в помещении в начальный период после нанесения разового ступенчатого возмущения аналогична кривой разгона так называемого апериодического звена первого порядка (сосредоточенные емкость и сопротивления), имеющего линейную статическую характеристику. Постоянную времени Тп и статический коэффициент передачи Кп помещения относительно температуры воздуха и поверхностей можно определить по формулам (рис. Vn.8) Т - о п - ll-t(z)]dz А/уст А^уст где 5 - площадь, ограниченная кривой разгона и линией нового установившегося значения параметра после разового ступенчатого воздействия; - А^уст - установившееся отклонение регулируемого параметра. Коэффициенты Тп и Кп могут быть также определены по кривой спада температуры при разовом импульсном воздействии из соотношений Г„ = = -; (VII 77) - (VII 78) им Qnhm где Sbo3b - площадь, ограниченная кривой возврата температуры после прекращения импульсной подачи; At - повышение температуры во время импульса; f м - площадь импульса прерывистой подачи тепла. Использование формул теплоустойчивости при прерывистой теплопередаче оказалось возможным, так как при Г-voo среднее за период значение Qq можно принимать равным = Qn при разовом ступенчатом изменении и Qo = О - при импульсном Предложенные зависимости определяют динамические характеристики теплового процесса в помещении, которые в теории автоматического регулирования используют для выбора основных параметров устройств, обеспечивающих заданные режимы регулирования Данные теории теплоустойчивости также использованы для оценки динамических характеристик отдельных элементов систем кондиционирования (воздуховодов, камер и др ) [VII 2]. ГЛАВА Vin ЛЕТНИЙ ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ПОМЕЩЕНИЯ Теплый период года в общем является более благоприятным по комфортности тепловых условий для человека, чем холодный Однако в жаркие летние месяцы здания, расположенные в южных районах, подвергаются значительному перегреву. Людям трудно находиться в них из-за дискомфортных тепловых условий и в связи сэтим большой перенапряженности системы терморегуляции организма. Ограждения защищают помещения отинтенсивного облучения солн- ца и нагретого наружного воздуха Специфичным для летнего режима зданий является определяющая роль теплопоступлений от солнечной j радиации. Суточная ее периодичность приводит к типичной для летнего режима нестационарности всех процессов теплообмена Тепловой режим помещений здания должен соответствовать опре деленным требованиям. Для удовлетворения их используют средства тепло- и солнцезащиты зданий в виде теплоустойчивых, орошаемых Ьодой и вентилируемых ограждений, затеняющих устройств, солнцезащитных стекол и т. д. Помещения охлаждают*наружным воздухом, используя HOifHoe проветривание и работу общеобменной системы вентиляции, а также с помощью специальных систем кондиционирования микроклимата (системы кондиционирования воздуха, системы охлаждения, в том числе панельно-лучистые и др ) Применение систем кондиционирования значительно увеличивает общую стоимость сооружения здания и поэтому для защиты от перегрева следует использовать прежде всего конструктивно-планировочные меры и организованное проветривание Во многих случаях эти меры оказываются достаточными для обеспечения нужных внутренних условий. В зданиях повышенной комфортности применяют системы регулируемого кондиционирования микроклимата. Одна из задач проектирования зданий и систем кондиционирования микроклимата состоит в выявлении возможного теплового режима при различных мерах его обеспечения и в выборе экономически целесообразного варианта, обеспечивающе1о заданные внутренние условия Последовательность решения поставленной задачи обычно бывает следующей Принимаются расчетные (допустимые или оптимальные) внутренние тепловые условия и коэффициент их обеспеченности. С учетом принятого коэффициента обеспеченности устанавливаются расчетные параметры наружных условий Производится расчет естественного теплового режима помещений при различных конструктивно-планировочных мерах защиты и проветривания Устанавливается достаточность такого решения для поддержания расчетных внутренних условий или выявляется необходимость устройства системы регулируемого кондиционирования микроклимата. Определяется расчетный режим системы регулируемого кондиционирования, при котором обеспечиваются оптимальные условия в помещении. Намеченная последовательность расчета дает возможность подобрать достаточно эффективный и в то же время экономичный вариант обеспечения заданных тепловых условий в помещениях зданий Анализ теплового режима помещения позволяет установить производительность,установочную тепловую и холодильную мощность и режим регулирования работы систем кондиционирования микроклимата. § Vni.l. РАСЧЕТНЫЕ ЛЕТНИЕ ВНУТРЕННИЕ УСЛОВИЯ И ИХ ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ Выбор расчетных внутренних условий для летнего периода года имеет специфичность. Он должен проводиться с учетом следующих факторов: 1) назначения здания и помещения; 2) климата географического района строительства; 3) нестационарности летних условий; 4) градаций уровней требований и способа обеспечения заданных условий; 5) выполняемой человеком работы и степени ее физической тяжести; 6) наличия больших нагретых или охлажденных поверхностей; 7) длительности пребывания людей; 8) требования обеспеченности расчетных условий. За основу определения внутренних условий удобно принять условия для наиболее распространенного случая основных помещений жилых и общественных зданий, расположенных в умеренном климате, с учетом нестационарности условий, для двух уровней требований при их обеспечении средствами вентиляции и кондиционирования воздуха По принятым сейчас рекомендациям их ориентировочное значения приведены в табл. VIII. 1. Таблица vjh.l Расчетные внутренние условия для основных помещений жилых и общественных зданий в умеренном климате
Температура помещения Среднесуточное значение температуры наружного воздуха, t Если / устойчиво превышает 30°С, то расчетная температура по- мещения f должна отличаться от t 352 в табл. V111.1 и быть равной 1 ... 32 33 34 35 36 37 38 ... 42 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||