Гидравлика систем отопления и охлаждения

ТЕПЛОВОЙ КОМФОРТ

Значительная часть жизнедеятельности человека происходит в по­мещении. От состояния микроклимата в помещении во многом зависит его здоровье и работоспособность (рис. 1.1), что отражается на соб­ственном бюджете, бюджете семьи и государства, поэтому поддержание теплового комфорта является как государственной задачей, так и зада­чей каждого человека.

ТЕПЛОВОЙ КОМФОРТ

Температура помещения, °С

Рис. 1.1. Влияние температуры помещения на производительность труда человека [2]

Повышение общего уровня жизни ставит перед специалистами все новые требования к системам обеспечения микроклимата. Эти требова­ния имеют некоторые отличия, вызванные этническими, национально - географическими и социально-экономическими особенностями. Однако существуют тенденции сближения в понимании и выработке общеприня­тых основных требований к тепловому комфорту помещений. Результа­том международного сотрудничества правительственных и обществен­ных организаций стал норматив ISO 7730: 1994(E) [3], определяющий тепловые условия окружающей среды, к которой привыкли люди (рис. 1.2). Приведенные оптимальные температуры помещения предназначены для здоровых мужчин и женщин. Они основаны на северо-американских и европейских показателях. Хорошо согласуются с японскими исследова­ниями. Сопоставляются с российскими нормативами. Однако для боль­ных и недееспособных людей эти данные могут иметь отклонения.

Указанный стандарт предназначен для производственных помеще­ний, но в равной степени может применяться и для любых других поме­щений. Для экстремальных тепловых сред используют международные стандарты [4; 5].

В основу диаграммы на рис. 1.2 положены исследования О. Фанге - ра по теплоощущению большинства людей при разнообразных видах

ТЕПЛОВОЙ КОМФОРТ

Рис. 1.2. Зависимость оптимальной температуры помещения (при PMV = 0) от одежды и активности человека [3]

деятельности (сон, отдых, умственная работа, физическая нагрузка раз­ной интенсивности) и при различных температурных условиях поме­щения с учетом теплоизоляционных свойств одежды.

Зависимость состояния организма от вида деятельности определена через тепловыделение человека. Этот процесс оценивают показателем "met" (метаболизм — выделение теплоты внутри организма). В соответ­ствии с ISO 8996 активность человека, находящегося в расслабленном состоянии либо в положении сидя, характеризуют 1 met = 58 Вт/м2; в на­клонном положении при наличии опоры — 0,8 met; в сидячем положении при выполнении офисной или домашней работы — 1,2 met и т. д.

Выделение теплоты человеком в окружающую среду с учетом те­плоизоляционных свойств одежды характеризуют показателем "clo" (clothing — одежда). 1 clo равен 0,155 м2К/Вт и соответствует рабочей одежде, состоящей из легкого нижнего белья, носок, рубашки, брюк, костюма, туфель.

Человеческий организм находится в постоянном взаимодействии с окружающей средой. Изменение ее тепловых условий приводит к авто­матическому приспособлению температурного и влажностного состоя­ния кожи вследствие действия системы терморегуляции организма, но каждый организм индивидуален. Тепловые ощущения в большей или меньшей степени отличаются от нормативных среднестатистических показателей микроклимата в помещении. Неудовлетворенность может являться результатом теплого или прохладного дискомфорта тела в це­лом, который характеризуют ожидаемым значением теплоогцугцения PMV (Predicted Mean Vote) и прогнозируемым процентом неудовле­творенности PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied). Субъективное состояние психологического теплоогцугцения человека оценивают следующей шкалой значений PMV:

Холодно

Прохладно

Слегка

прохладно

Нормально

Слегка

тепло

Тепло

Жарко

-3

-2

-1

0

+ 1

+2

+3

Эти показатели используют совместно с нормированными парамет­рами микроклимата для оценки работоспособности системы отопления или кондиционирования воздуха и необходимости реагирования на жа­лобы потребителей. Кроме того, традиционное сочетание параметров теплового комфорта помещения — температуры воздуха, радиационной температуры помещения, скорости движения и влажности воздуха — в ISO 7730 дополнено моделью оценки сквозняка, влиянием степени турбулентности воздушных потоков, радиационной асимметрией. По EN 1264 [6] нормируется перепад температур воздуха между лодыжкой и головой человека посредством предельной температуры пола. Но сколько бы ни нормировались влияющие параметры теплового ком­форта, удовлетворить каждого человека невозможно, поэтому предлага­емые условия теплового комфорта считаются приемлемыми для 90 % людей с условием, что 85 % из них не обеспокоены сквозняком.

Несмотря на сложность и неоднозначность подходов к обеспечению теплового комфорта, специалистам по системам обеспечения микроклима­та необходимо создавать и поддерживать его, удовлетворяя требования большинства людей к помещению. В то же время следует дать возмож­ность человеку, находящемуся в предназначенном для него помещении, из­менять тепловые условия в соответствии с собственным теплоощущением. При этом следует осознавать, что тепловой комфорт является дорогостоя­щим товаром, который не должен снижать жизненный уровень человека.

Поставленную задачу решают путем создания гибких в управлении систем обеспечения микроклимата. Таковыми являются только автома­тически управляемые системы с индивидуальными регуляторами тем­пературы помещения (терморегуляторами). Основное функциональное требование к ним определяется условием теплового комфорта: поддер­жание заданной оптимальной температуры помещения в допустимых пределах ее отклонения (диаграмма на рис. 1.2). Однако такой подход сегодня сложен в исполнении. Причиной тому является техническая трудность определения температуры помещения.

Под оптимальной температурой помещения tsu подразумевают ком­плексный показатель радиационной температуры помещения tr и тем­пературы воздуха в помещении /, позволяющий прогнозировать удовле­творенность тепловым комфортом не менее 90 % людей при умеренной (рекомендуемой) подвижности воздуха. Для большинства помещений этот показатель определяют уравнением:

Ки »(/,- + /)/2. (1.1)

Физиологический смысл уравнения заключается в поддержании стабильного теплообмена между человеком и окружающей средой (0=const). Для человека, выполняющего легкую работу с расходом те­пловой энергии примерно до 170 Вт (W), данное уравнение предста­влено в графическом виде на рис. 1.3 [1; 7; 8]. Линейная зависимость между tr и t позволяет производить терморегуляторы, реагирующие только на температуру воздуха. Этот подход приемлем для большин­ства помещений с конвективным нагревом или охлаждением, где tr ~ t. В помещениях со значительной площадью наружных ограждений, ли­бо с системой отопления (охлаждения), встроенной в ограждающие строительные конструкции, пользователь может настроить терморе­гулятор под свои теплоогцугцения с учетом несовпадения tr с /. Такая особенность поддержания теплового комфорта является одной из причин нанесения производителем на температурную шкалу терморе­гулятора не конкретных значений температуры воздуха в помещении, а определенных меток. Их ориентировочное соответствие показано на рис. 1.4.

ТЕПЛОВОЙ КОМФОРТ

f, 'С

Системы конвективного отопления и системы лучистого охлаждения

Системы лучистого отопления и системы конвективного охлаждения

18 20 22 fr, *С

Рис. 1.3. Влияние микроклимата на теплоощущения человека [1; 7;

Учет влияния температуры воздуха и температуры ограждающих конструкций на теплоощущения человека дает возможность дополни­тельной экономии энергоресурсов лучистыми и конвективно-лучисты­ми системами отопления (охлаждения) по сравнению с конвективными системами. Тепловой комфорт обеспечивается такими системами при меньших температурах воздуха в холодный период года (например, при /=18 °С, если tr = 22 °С) и больших температурах воздуха в теплый пе­риод года (например, при t = 22 °С, если tr = 18 °С). Получаемое умень­шение разности температур наружного и внутреннего воздуха сокраща­ет теплопотери в холодный период и теплопоступления в теплый пе­риод года через ограждения. Происходит также сокращение энергопо­терь с вентиляционным, эксфильтрационным и инфильтрационным воздухом.

ТЕПЛОВОЙ КОМФОРТ

FED+RA-N (управление прибором охлаждения)

17

I

18

I

19

I

20 21 I I

22 23 24 25

I I I I

26

I

27

I

*

| ІРИН

Ф Г~ I

:о:

и

I

15

I

16

I

17

1 1 18 19

1 1 1 1

20 21 22 23

I

24

і

25

19

I

FED+RA-C (управление прибором охлаждения)

20 21 22 23 24 25 26 27 28

I I I I I I I I I

29

і

*

Ш ■■

Ф *

:о:

I

22

I

23

I

24

і і

25 26

I I I I

27 28 29 30

I

31

і

32

б

Рис. 1.4. Температурная настройка терморегуляторов: а - RTD лля систем отопления; б - FED+RA-C(N) лля систем охлажления

Терморегулятор реагирует на изменение температуры воздуха, но поле температур в помещении очень неравномерно, особенно в верхней и нижней зонах, поэтому терморегулятор необходимо размещать таким об­разом, чтобы он воспринимал осредненное значение температуры воздуха.

Распределение температуры воздуха по высоте помещения показа­но на рис. 1.5. На всех графиках сплошной линией изображено идеаль­ное распределение. Температура у ног человека равна примерно 26 °С, а у головы — примерно 20 °С.

ТЕПЛОВОЙ КОМФОРТ

ТЕПЛОВОЙ КОМФОРТ

Нагрев радиатором

ТЕПЛОВОЙ КОМФОРТ

Воздушный нагрев

ТЕПЛОВОЙ КОМФОРТ

16 18 20 22 24 26

Нагрев полом

Рис. 1.5. Влияние способа отопления на распределение температуры воздуха по высоте помещения [9; 10]: 1 - илеальное распреле - ление температуры возлуха

При использовании радиаторов для отопления перегревается верх­няя зона помещения, что увеличивает теплопотери через наружные ограждающие конструкции. Теплопотери увеличиваются также с вен­тиляционным воздухом, т. к. решетки для его удаления расположены в этой зоне. Еще больший перегрев верхней зоны происходит при использовании конвекторов. Примерно аналогичное распределение температур есть в помещении с системой отопления, выполненной в виде нагреваемого потолка, либо с воздушным отоплением, в том числе и фенкойлами.

Наиболее близкими к обеспечению идеального распределения температур являются системы с нагреваемым полом в холодный период года и с охлаждаемым потолком в теплый период. В первом случае теплый поток воздуха поднимается от пола вверх и охлаждается за счет теплопотерь помещения. Во втором — прохладный поток воздуха опу­скается от потолка и нагревается за счет теплопоступлений помещения. В обоих случаях создаются комфортные условия для человека.

Тепловой комфорт в помещении достигают только при использова­нии автоматизированных систем обеспечения микроклимата, основным элементом которых является терморегулятор.

Терморегулятор должен поддерживать температуру воздуха в помещении с отклонением не более чем по ISO 7730.

Наиболее близкими к обеспечению идеальных условий теплового ком­форта в помещении являются системы с нагреваемым полом в холод­ный период года и с охлаждаемым потолком в теплый период года.

Для невысоких помещений наиболее приемлемой с экономической и санитарно-гигиенической точек зрения является система отопления с панельными радиаторами.

Гидравлика систем отопления и охлаждения

Как работает расширительный бак мембранного типа

При монтаже отопительной системы и систем водоснабжения всегда приходится учитывать тот факт, что вода при нагревании расширяется. Для компенсации этого расширения требуется обязательное включение в систему специального расширительного бака, где …

Согрей свой дом с ЭлектроДруг

Отсутствие ковров в доме объясняется появлением практичных ламинатов, паркетов, ковролинов и т.д., благодаря которым уборка жилья стала занимать меньше времени, а сам интерьер стал привлекательнее. Однако решая одну проблему, мы …

Какой теплый пол лучше выбрать

Технология отопления помещений «теплый пол» известна миру еще со времен Древнего Рима. Некоторое время ее даже пытались внедрить при СССР, однако тогда на просторах нашей страны она не прижилась. Сегодня …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.