Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра ЭиСТС

Контрольная работа

по дисциплине "Теоретические основы создания микроклимата"

Выполнила: ст-ка гр.321021

Зотова О.И.

Проверил: Рожков В.Ф.

Тула 2005

План

• 1. Оценка теплового комфорта в помещении в холодный период года
• 2. Методы оценки теплоощущений человека
• Литература

1. Оценка теплового комфорта в помещении в холодный период года

Пример 1. Проверить выполнение условий комфортности на рабочем месте при работе средней тяжести в помещении производственного здания, отапливаемого потолочным экраном.

Исходные данные (рис.1): размеры помещения; размещение рабочего места и отопительного экрана; температура поверхности, выходящей в сторону помещения, °С: наружной стены ф_н.с.; окна ф_ок; потолка ф_пт; пола ф_пл; отопительного экрана ф_э; внутренних стен ф_в.н.; температура внутреннего воздуха t_в, °С (ф_в.н принять равной t_в).

№ варианта	Категория работы	l, м	Н, м	фок, °С	фн.с, °С	фпл, °С	фпт, °С	фэ, °С	tв, °С
16	II-а	1	1	-8	15	19	17	190	21

Рис. 1. Размеры помещения, размещение рабочего места (р) и отопительного экрана (э)

Расчет:

1. При t_п = 18,5 °С допустимый интервал изменения радиационной температуры, соответствующий первому условию комфортности, по формуле (1) равен:

t_R= 1,57* t_п-0,57* t_В±1,5 (1)

t_R =1,57*18,5-0,57*21±1,5=29,1-11,97±1,5=17,1±1,5,

т.е. составляет от 15,6 до 18,6 °С

2. Действительная радиационная температура в обследуемом помещении t_R, С, устанавливается из выражения:

(2)

где ф_i -температура поверхности i-ro ограждения, °С; ц_{ч- i} - коэффициент облученности со всей поверхности тела человека на i-ю поверхность. Коэффициент облученности со всей поверхности тела человека на поверхность:

а) окна (рис.1б, рис. 4):

ц_{ч-(3,5,14,12)}=0,058 (А=1;В=1;С=1,11)

ц_{ч-(9,11,14,12)}=0,025 (А=1;В=0,33;С=1,11)

ц_{ч-(3,4,13,12)}=0,029 (А=3;В=3;С=0,55)

ц_{ч-(9,10,13,12)}=0,012 (А=3;В=1;С=0,55)

ц_ч-ок = ц_{ч-(3,5,14,12)} - ц_{ч (9,11,14,12)} - (ц_{ч-(3,4,13,12)} - ц_{ч-(9,10,13,12)}) = 0,058 - 0,025 - (0,029 - 0,012) = 0,016;

б) наружной стены (рис.1б, рис.4.):

ц_{ч-(1,2,15,12)}=0,083 (А=0,6;В=0,8;С=2,77)

ц_{ч-(16,1,12,17)}=0,037 (А=3;В=4;С=0,55)

ц_ч-нс = ц_{ч-(1,2,15,12)} - ц_ч-ок + ц_{ч-(16,1,12,17)} = 0,083 - 0,016 + 0,037 = 0,104;

в) пола (рис.1в, рис.5):

ц_ч-пл1=0,07 (А=0,56;В=1,67)

ц_ч-пл2=0,087 (А=1,67;В=2,78)

ц_ч-пл3=0,072 (А=0,56;В=2,78)

ц_ч-пл4=0,09 (А=2,78;В=2,78)

ц_ч-пл = ц_{ч-пл 1} + ц_{ч-пл 2} + ц_{ч-пл 3} + ц_{ч-пл 4} = 0,07 + 0,087 + 0,072 + 0,09 = 0,319;

г) отопительного экрана (рис.1г, рис.7):

ц_ч-(1,3,9,7)=0,048 (А=1;В=1,33;С=1,66)

ц_ч-(4,6,9,7)=0,025 (А=0,33;В=1,33;С=1,66)

ц_ч-(1,2,8,7)=0,025 (А=3;В=4;С=0,55)

ц_ч-(4,5,8,7)=0,015 (А=1;В=4;С=0,55)

ц_ч-э = ц_ч-(1,3,9,7) - ц_ч-(4,6,9,7) - (ц_ч-(1,2,8,7) - ц_ч-(4,5,8,7)) = 0,048 - 0,025 - (0,025 -0,015) = 0,013;

д) потолка (рис.1в, рис.7):

ц_{ч- пт 1}=0,065 (А=3;В=1,33)

ц_{ч- пт 2}=0,058 (А=0,6;В=0,8)

ц_{ч- пт 3}=0,03 (А=0,2;В=0,8)

ц_{ч- пт 4}=0,077 (А=1;В=0,8)

ц_ч-пт = ц_ч-пт1 + ц_ч-пт2 + ц_ч-пт3 + ц_ч-пт4 - ц_ч-э = 0,065 + 0,058 + 0,03 + 0,077 - 0,013 = 0,217;

е) внутренних стен:

ц_ч-вн = 1 - ц_ч-ок - ц_ч-нс - ц_ч-пл - ц_{ч- пт} - ц_{ч- э} = 1 - 0,016 - 0,104 - 0,319 - 0,013 - 0,217 = 0,329;

Тогда действительная радиационная температура в помещении по формуле (2) равна:

t_R = -8 * 0,016 + 15 * 0,104 + 19 * 0,319 + 17 * 0,217 + 190 * 0,0105 + 21 * 0,3845 = 19,879 °С

Так как t_R=21,7>18,58 °С, то первое условие комфортности не выполняется.

3. По рис.6, коэффициент облученности элементарной площадки на голове человека на поверхность:

а) отопительного экрана (рис.1г, рис.6):

ц_{г.ч.-(1,3,9,7)}=0,09 (a/h=0,75;b/h=0,75)

ц_{г.ч.-(4,6,9,7)}=0,034 (a/h=0,25;b/h=0,75)

ц_{г.ч.-(1,2,8,7)}=0,041 (a/h=0,75;b/h=0,25)

ц_{г.ч.-(4,5,8,7)}=0,02 (a/h=0,25;b/h=0,25)

ц_г.ч.-э = ц_{г.ч.- (1,3,9,7)} - ц_{г.ч.-(4,6,9,7)} - (ц_{г.ч.- (1,2,8,7)} - ц_{г.ч.- (4,5,8,7)}) = 0,09 - 0,034 - (0,041 - 0,02) = 0,035;

б) окна (рис.1б, рис.6):

ц_{г.ч.-(3,5,8,6)}=0,11 (a/h=0,66;b/h=1)

ц_{г.ч.-(6,8,11,9)}=0,053 (a/h=0,44;b/h=1)

ц_{г.ч.-(3,4,7,6)}=0,054 (a/h=0,66;b/h=0,55)

ц_{г.ч.-(6,7,10,9)}=0,05 (a/h=0,44;b/h=0,55)

ц_г.ч.-ок = ц_{г.ч.-(3,5,8,6)} + ц_{г.ч.-(6,8,11,9)} - ц_{г.ч.-(3,4,7,6)} - ц_{г.ч.-(6,7,10,9)} = 0,11 + 0,053 - 0,054 - 0,05 = 0,059;

4. Допустимый максимум температуры поверхности отопительного экрана по формуле (3) равен:

? 19,2 + 8,7/ц_г.ч.-п (3)

ф_э^ДОП= 19,2 + 8,7/0,035 = 267,2°С > т_э = 190 °С.

Допустимый минимум температуры поверхности окна по формуле (4) равен:

?23 - 5/ц_г.ч.-п (4)

ф_ок^ДОП = 23 - 5/0,059 = -61,7 °С < т_ок = -8°С.

Второе условие комфортности выполняется по всем пределам.

2. Методы оценки теплоощущений человека

воздух теплоощущение комфорт микроклимат

Пример 2. Построить зоны микроклимата в помещении 11Ч6 м, в которой имеется ленточное остекление вдоль наружной стены длиной 11 м (см. рис.2)

Исходные данные. Расчетное количество людей находящихся в помещении - 20 человек. Остальные данные:

№ варианта	Категория работы	Тип одежды	tв, °С	цв, %	,	M/FТ, Вт/мІ	з	Радиационная температура точек, tr, °С
								1	2	3	4	5	6	4/	5/	6/
16	I-б	Деловой костюм	24	40	0,2	100	0	33	30	28	26	27	25	26	27	25



Рис.2 Зоны микроклимата в помещении

Расчет:

При оценке теплоощущений человека необходимо учитывать комплексное влияние метеорологических параметров воздуха (температуры воздуха, радиационной температуры, парциального давления водяных паров), а также тяжесть выполняемых работ и термическое сопротивление одежды.

Уравнение теплового баланса человека определяется по формуле О.Фангера

Дq = М/F_Т(1-з) - q_д - q_и - q_я.д - q_с.д - q_к - q_р, (5)

q - избыточная (недостаточная) теплота человека, которая может быть либо положительной, либо отрицательной, т. е. тело человека либо накапливает теплоту, либо отдает больше чем получает, Вт/м ²;

М - метаболическая теплота (теплопродукция, энергозатраты) человека, величина которой зависит от тяжести выполняемых работ, Вт;

f_t - расчетная площадь поверхности взрослого человека, принимается равной 1,75 м²;

з - тепловой коэффициент потерь метаболической теплоты;

q_д - скрытая теплота диффузии пара через поры кожи, Вт/м²;

q_и - скрытая теплота испарения с поверхности кожи вследствие потоотд 6ления, Вт/м²;

q_{яд -} явная теплота, отдаваемая с выдыхаемым воздухом, Вт/м²;

q_{сд -} скрытая теплота, отдаваемая с выдыхаемым воздухом, Вт/м²;

q_{к -} теплоотдача конвекцией, Вт/м²;

q_р - теплоотдача излучением, Вт/м².

Теплопродукция (энергозатраты) человека, зависит от тяжести выполняемых работ. М/F_Т=50 Вт/м².

Теплоотдача через кожу путем диффузии определяется с использованием формулы Дальтона

q_д = 5,42•10^-3[324 - 0,461•M/F_т (1 - з) - Р_в], (6)

где Р_в - парциальное давление водяных паров в воздухе, кПа, которое может быть определено по I - d - диаграмме.

q_д =5,42•10^-3[324 - 0,461•100•(1 - 0) - 1,25]=1,49 Вт/м².

Используя эмпирическую формула О. Фангера определим теплоту, отдаваемую испарением с поверхности кожи

q_и = 0,49[M/F_т (1 - з) - 50] (7)

q_и = 0,49[100•(1 - 0) - 50]=24,5Вт/м².

Скрытая теплота, отдаваемая человеком с выдыхаемым воздухом определяется по формуле

q_с.д = 0,0196•M/F_т (5,9 - Р_в) (8)

q_с.д = 0,0196•100•(5,9 - 1,25)=9,11 Вт/м².

Явная теплота, отдаваемая человеком с выдыхаемым воздухом

q_я.д = 0,0017•M/F_т (34 - t_в) (9)

q_я.д = 0,0017•100•(34 - 24)=1,7 Вт/м².

Теплоотдача радиацией определяется по формуле Стефана-Больцмана

q_р = 4,0•[(Т_од/100)⁴ - (Тr/100)⁴] (10)

Температура на поверхности одежды определяется для стационарных условий теплообмена из условия равенства теплоотдачи тела человека q_О, количеству теплоты, проходящей через одежду

(11)

t_ОД=23,6 °С=296,6 К.

Точка 1:

q_р = 4,0•[(Т_од/100)⁴ - (Тr/100)⁴] = 4•[(296,6/100)⁴-(306/100)⁴] = -41,2 Вт/м².

Точка 2: q_р = 4,0•[(296,6/100)⁴-(303/100)⁴]=-27,6 Вт/м².

Точка 3: q_р = 4,0•[(296,6/100)⁴-(301/100)⁴]=-18,8 Вт/м².

Точка 4: q_р = 4,0•[(296,6/100)⁴-(299/100)⁴]=-10 Вт/м².

Точка 5: q_р = 4,0•[(296,6/100)⁴-(300/100)⁴]=-14,4 Вт/м².

Точка 6: q_р = 4,0•[(296,6/100)⁴-(298/100)⁴]=-5,6 Вт/м².

Точка 4`: q_р = 4,0•[(296,6/100)⁴-(299/100)⁴]=-10 Вт/м².

Точка 5`: q_р = 4,0•[(296,6/100)⁴-(300/100)⁴]=-14,4 Вт/м².

Точка 6`: q_р = 4,0•[(296,6/100)⁴-(298/100)⁴]=-5,6 Вт/м².

Теплоотдача конвекцией

q_к =f_од (t_од - t_в) (12)

где f_од - коэффициент, учитывающий увеличение поверхности тела человека за счет одежды;

- коэффициент теплоперехода с поверхности одежды к воздуху помещения, Вт/(м²*К), который определяется при свободной или вынужденной конвекции.

Для расчета коэффициента теплоперехода при свободной конвекции может быть использована приближенная формула

=2,4 (t_од - t_в)^0,25 (13)

=2,4•(t_од - t_в)^0,25=2,4•(23,6-24)^0,25=1,91 Вт/(м ²• К)

Для вынужденной конвекции

=3,75 +3,05 , Вт/(м²-К), (14)

=3,75 +3,05•0,2=4,36 Вт/(м ²•К)

где - расчетная подвижность воздуха в рабочей зоне помещения, м/с.

Термическое сопротивление R_ОД = 0,14 м² К/Вт и значения коэффициента f_ОД =1,15.

q_к =1,15•4,36•(23,6-24)=-2,01 Вт/м².

q_к =1,15 •1,91•(23,77-24)= -0,88 Вт/м².

Находим зависимость теплового баланса человека от определяющих метеорологических параметров воздуха (температуры воздуха, радиационной температуры, парциального давления водяных паров), тяжести выполняемых работ и термического сопротивления одежды:

Точка 1: Дq=100*(1-0)-1,49-24,5-9,11-1,7+41,2+2,01=106,41 Вт/м².

Точка 2: Дq=100*(1-0)-1,49-24,5-9,11-1,7+27,6+2,01=92,81 Вт/м².

Точка 3: Дq=100*(1-0)-1,49-24,5-9,11-1,7+18,8+2,01=84,01 Вт/м².

Точка 4: Дq=100*(1-0)-1,49-24,5-9,11-1,7+10+2,01=75,21 Вт/м².

Точка 5: Дq=100*(1-0)-1,49-24,5-9,11-1,7+14,4+2,01=79,61 Вт/м².

Точка 6: Дq=100*(1-0)-1,49-24,5-9,11-1,7+5,6+2,01=70,81 Вт/м².

Точка 4`: Дq=100*(1-0)-1,49-24,5-9,11-1,7+10+2,01=75,21 Вт/м².

Точка 5: Дq=100*(1-0)-1,49-24,5-9,11-1,7+14,4+2,01=79,61 Вт/м².

Точка 6: Дq=100*(1-0)-1,49-24,5-9,11-1,7+5,6+2,01=70,81 Вт/м².

Для оценки теплоощущений человека О.Фангер предложил следующие ранговые оценки (PMV - ожидаемые значения теплоощущений).

Холодно	-3
Прохладно	-2
Слегка прохладно	-1
Комфортно	0
Слегка тепло	+1
Тепло	+2
Жарко	+3

Для расчета S (аналог PMV) предложена следующая формула:

S = [0,037 - 0,41•ехр(-0,049• М/F_Т))• Дq. (15)

Точка 1: S = [0,037 - 0,41•ехр(-0,049• 100)]•(106,41)=3,6 Жарко

Точка 2: S = [0,037 - 0,41•ехр(-0,049• 100)]•(92,81)=3,15 Жарко

Точка 3: S = [0,037 - 0,41•ехр(-0,049• 100)]•(84,01)=2,85 Тепло

Точка 4: S = [0,037 - 0,41•ехр(-0,049• 100)]•(75,21)=2,55 Тепло

Точка 5: S = [0,037 - 0,41•ехр(-0,049• 100)]•(79,61)= 2,7 Тепло

Точка 6: S = [0,037 - 0,41•ехр(-0,049• 100)]•(70,81)=2,4 Тепло

Точка 4`: S = [0,037 - 0,41•ехр(-0,049• 100)]•(75,21)=2,55 Тепло

Точка 5: S = [0,037 - 0,41•ехр(-0,049• 100)]•(79,61)=2,7 Тепло

Точка 6: S = [0,037 - 0,41•ехр(-0,049• 100)]•(70,81)=2,4 Тепло

Рис.3 Зоны микроклимата в помещении

Рис. 4. Коэффициент облученности со всей поверхности тела человека на вертикальную поверхность

Рис. 5. Коэффициент облученности со всей поверхности тела человека на пол.

Рис. 6. Коэффициент облученности элементарной площадки на параллельную поверхность

Рис. 7. Коэффициент облученности со всей поверхности тела человека на потолок (отопительный экран)

Литература

1. Богословский В.Н. Отопление и вентиляция. Часть II. Вентиляция. - М.: Стройиздат, 1976. - 439 с.

2. Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): Учеб. для вузов. 2 - е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1982. - 415 с.

3. Полушкин В.И., Русак О.Н., Бурцев С.И., Анисимов С.М., Васильев В.Ф. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Часть I. Теоретические основы создания микроклимата в помещении. - Санкт-Петербург.: "Профессия", 2002. - 159 с.

4. Сборник задач по расчету систем кондиционирования микроклимата зданий / Под общей редакцией канд. техн. наук, доц. Э.В. Сазонова: Учеб. пособие. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1988. - 296 с.

Размещено на Allbest.ru

...