Внутреннего и наружного воздуха

Общие указания

Задача методических указаний - дать направление самостоятельной работе студентов, рассмотреть главные моменты в содержании курса «Основы обеспечения микроклимата здания (включая теплофизику здания)».

Курс «Основы обеспечения микроклимата здания (включая теплофизику здания)» следует изучать в соответствии с программой утвержденной ГАОУ АО ВПО «АИСИ». При этом необходимо базироваться на основных законах гидравлики, тепло- и массобмена, изученных ранее.

Задание и методические указания к контрольной работе

Исходные данные принимаются в соответствии с вариантом по табл. 1 прил. 1.

В состав контрольной работы должны входить следующие разделы:

Задание 1. Исходные данные и расчетные параметры внутреннего и наружного воздуха.

Задание 2. Определение параметров воздуха.

Задание 3. Расчет расхода тепла на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и кондиционирование воздуха.

Задание 4. Определение нормально-эффективную и эквивалентно-эффективную температуры для помещений и с помощью i-d диаграммы.

Список используемой литературы

Задание 1. Исходные данные и расчетные параметры

В качестве исходных данных для выполнения теплотехнического расчета, определения теплозащитных свойств ограждающих конструкций и проектирования систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха принимаются термодинамические параметры внутреннего и наружного воздуха и теплофизические характеристики строительных материалов ограждений.

В холодный период в качестве исходных данных принимают:

t_ср, ^оС, - средняя температура наружного воздуха для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 °С - при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8 °С - в остальных случаях;

z_{от ,} сут, - продолжительность отопительного периода;

t_н5, ^оС, - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

t_н1, ^оС, - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, принимаемая равной температуре воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92;

υ_{хп ,} м/с, - максимальная средняя скорость ветра за январь;

φ, %, - относительная влажность наружного воздуха;

В теплый период в качестве исходных данных принимают:

Р_б, гПа, - барометрическое давление;

υ_тп, м/с, - минимальная средняя скорость ветра за июль;

t_н^лето, ^оС, средняя месячная температура наружного воздуха за июль;

J_{max ,} Вт/м² – максимальное значение суммарной солнечной радиации, прямой и рассеянной;

J_cр, Вт/м² – среднее значение суммарной солнечной радиации, прямой и рассеянной;

А_tн, ^оС, - максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха за июль.

Все расчетные параметры принимаются по [7]. Все рассмотренные параметры заносим в таблицу 1.

При выполнении теплотехнического расчета ограждений важно учитывать назначение и условия эксплуатации помещения, которые определяются внутренней температурой t_в, ^оС, и относительной влажностью φ_в, %, внутреннего воздуха, значения которых регламентируются санитарными нормами [5,6], строительными нормами и правилами принимаем по приложению 2 и принятые параметры заносим в таблицу 2.

Таблица 1. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

Период года	Барометрическое давление, гПа	Параметры А	Параметры Б	Средняя суточная амплитуда температуры воздуха °С
температура воздуха, °С	удельная энтальпия, кДж/кг	скорость ветра, м/с	температура воздуха, °С	удельная энтальпия, кДж/кг	скорость ветра, м/с
Теплый	Таблица 2, графа 2	Таблица 2, графа 3	Рисунок 5*	Таблица 2, графа 13, но не менее 1 м/с	Таблица 2, графа 4	Рисунок 6*	Таблица 2, графа 13, но не менее 1 м/с
Холодный		Таблица 1, графа 6	По расчету или графически по l-d -диаграмме, принимая температуру воздуха параметра А и относительную влажность воздуха по таблице 1, графа 16	Таблица 1, графа 19, но не менее 1 м/с	Таблица 1, графа 5	По расчету или графически по l-d -диаграмме, принимая температуру воздуха параметра Б и относительную влажность воздуха по таблице 1, графа 16	Таблица 1, графа 19, но не менее 1 м/с

Таблица 2. Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха зданий

Период года	Наименование помещения или категория	Температура воздуха, °С	Результирующая температура, °С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
оптимальная	допустимая	оптимальная	допустимая	оптимальная	допустимая, не более	оптимальная, не более	допустимая, не более
Холодный
Теплый

Известно, что строительные материалы являются капиллярно-пористыми телами и интенсивно поглощают влагу из окружающей среды. Следовательно, теплофизические характеристики материалов при расчетах строительных ограждений (расчетные коэффициенты теплопроводности и теплоусвоения), следует принимать с учетом зоны влажности и влажностного режима помещения. Зона влажности района застройки может быть сухая, нормальная и влажная и определяется по схематической карте территории РФ [8, прил. В]. Влажностный режим помещения бывает сухой, нормальный, влажный и мокрый. Для холодного периода в жилых зданиях принимается режим нормальный, для других помещений он выбирается по табл. 1 [8].

С учетом зоны влажности и влажностного режима помещения выбирают условия эксплуатации ограждающих конструкций здания по табл. 2. [8].

Все теплофизические характеристики материалов слоев заносим в табл. 3 по табл. 3 прил.1 или [10, прил. Д].

Таблица 3. Теплофизические характеристики материала слоев

ограждающих конструкций

Вид ограждения	№ слоя	Наименование слоя	d, м	l, Вт/(м°С)	S, Вт/(м^2°С)	µ, мг/м ч·Па
Стена
…
i-ый
Чердачное покрытие
…
i-ый
Перекрытие над подвалом или тех. подпольем
…
i-ый

Задание 2. Определение параметров воздуха.

Знание свойств влажного воздуха имеет очень большое значение при оценке микроклимата рабочих помещений, при расчете калориферов, кондиционеров, сушильных установок и других устройств, в которых происходят процессы испарения воды в воздухе. Атмосферный воздух практически никогда не бывает совершенно сухим. В нем всегда имеется некоторое количество влаги, чаще всего в виде водяного пара. Такая газообразная смесь называется влажным воздухом.

Так как расчеты, связанные с влажным воздухом, выполняют, как правило, при давлениях, близких к атмосферному, и парциальное давление пара в нем мало, то без большой погрешности можно применять закономерности, полученные для идеальных газов и для смеси идеальных газов, связывая параметры влажного воздуха, т.е. можно использовать уравнение состояния

или , (2.1)

и закон Дальтона

(2.2)

где Р - давление влажного воздуха; - парциальное давление воздуха; - парциальное давление пара; - удельный объем влажного воздуха; - плотность влажного воздуха; - удельная газовая постоянная влажного воздуха; - температура влажного воздуха.

Абсолютной влажностью воздуха называют отноше­ние массы водяного пара, содержащегося во влажном воздухе, к его объему:

(2.3)

где - масса водяного пара; - объем влажного воздуха.

Из формулы (2.3) следует, что абсолютная влажность численно равна плотности пара при его парциальном давлении и температуре воздуха.

Относительнойвлажностью воздуха называют отношение плотности пара при его парциальном давления к плотности сухого насыщенного пара при одной и той же температуре, что соответствует отношению абсолютной влажности к максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре:

, (2.4)

где - относительная влажность; - абсолютная влажность; - плотность сухого насыщенного пара.

Если , то плотность пара достигает максимального значения , а относительная влажность = 100%.

Из уравнения состояния (2.1) абсолютная влажность

(2.5)

а максимально возможная абсолютная влажность воздуха при той же температуре

(2.6)

где - удельная газовая постоянная водяного пара; - действительное парциальное давление пара; - максимально возможное давление (парциальное) при той же температуре.

Таким образом, относительную влажность воздуха можно определить и как отношение действительного парциального дав­ления пара к максимально возможному парциальному давлению пара при той же температуре:

(2.7)

Парциальное давление пара по сравнению с барометрическим давлением воздуха незначительно, поэтому обычное состояние водяного пара в воздухе - перегретый пар.

Температурой точки росы t_р называется температура воздуха, которая в изобарном процессе охлаждения равна температуре насыщения при данном парциальном давлении.

Паровым влагосодержанием называют отношение массы пара , к массе сухого воздуха , что соответствует отношению их массовых долей:

(2.8)

Массовые доли и можно выразить через молярныедоли и :

где = 18,016 г/моль - молярная масса пара; = 28,95 г/моль - молярная масса сухого воздуха; - молярная масса влажного воздуха.

Таким образом, учитывая что молярные доли равны объёмным долям

,

паровое влагосодержание

(2.9)

Из выражения (2.9) следует:

(2.10)

Энтальпия влажного воздуха определяется как сумма энтальпии сухого воздуха

и водяного пара

.

Энтальпия 1 кг сухого воздуха, выраженная в , численно равна его температуре t, так как теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении равна . Следовательно,

.

Энтальпия одного килограмма водяного пара определяется по формуле

.

Таким образом, энтальпия влажного воздуха

, (2.11)

где проставляется в г/кг.

Если влагосодержание воздуха увеличивается за счет испарения воды, то такой процесс называют адиабатным испарением воды, так как теплота, необходимая для испарения, берется из окружающего воздуха. Температура воздуха при этом понижается, причем, если процесс продолжается до полного насыщения воздуха, тo температура его понижается дотак называемой температуры мокрого термометра – температуры адиабатного насыщения воздуха.

2.1. Определить относительную и абсолютную влажность, влагосодержание и энтальпию влажного воздуха, если парциальное давление водяного пара Р_п мм рт. ст., температуру точки росы t_р ^оС Температура и давление влажного воздуха t ^оС и Р мм рт. ст.

2.2. Пользуясь id -диаграммой (прил.3), определить параметры влажного воздуха и температуру мокрого термометра t_мА ^оС, если показания сухого t_А= t ^оС.

Таблица 4.

№ варианта (две последние цифры зачетной книжки)	Рп мм рт.ст.	t ^оС	Р мм рт. ст.	№ варианта (две последние цифры зачетной книжки)	Рп мм рт. ст.	t ^оС	Р мм рт. ст.
		0,77					4,57
		4,57					6,60
		6,60					9,23
		9,23					12,80
		12,80					17,48
		17,48					23,78
		23,78					30,23
		30,23
							55,28
		55,28					73,77
		73,77					92,25
		92,25
							4,57

		4,57					6,60
		6,60					9,23
		9,23					12,80
		12,80					17,48
		17,48					23,78
		23,78					30,23
		30,23
							55,28
		55,28					73,77
		73,77					92,25
		92,25
		7,7					4,57

Задание 3. Определение максимального расхода тепла на отопление,

Дата добавления: 2014-12-10