Теплообмен в помещении

При эксплуатации зданий определяющим является тепловой режим помещений, от котopoгo зависит ощущение теплового комфорта людей, нормальное протекание производственных процессов, состояние и долговечность конструкций здания и eгo оборудования. Тепловая обстановка в помещении определяется совместным действием ряда факторов: температуры, подвижности и влажности воздуха помещения, наличием струйных течений, распределением параметров воздуха в плане и по высоте помещения, а также радиационным излучением окружающих поверхностей, зависящим от их температуры, геометрии и радиационных свойств. Под действием конвективного и лучистого теплообмена и процессов массопереноса температуры воздуха и поверхностей в помещении взаимосвязаны и оказывают воздействие друг на друга.

Для изучения формирования микроклимата, eгo динамики и способов воздействия на нeгo нужно знать законы теплообмена в помещении.

Общая схема теплообмена в помещении приведена на рис. 1.2. Из нее следует, что в помещении в обмене теплом участвует ряд элементов. Это воздух основного (не занятого струйными течениями) объема помещения, поверхности, обращенные в помещение, объемы струй воздуха, внешние среды (наружный воздух, теплохладоноситель в приборах системы отопления - охлаждения). Между перечисленными элементами происходят следующие виды обмена теплом. Конвективный (К) теплообмен возникает между воздухом и поверхностями ограждений и приборов системы отопления - охлаждения, лучистый (Л) теплообмен - между отдельными поверхностями. В результате турбулентного перемешивания неизотермических струй воздуха с воздухом основнoгo объема помещения происходит «струйный» (С т) теплообмен. Внутренние поверхности наружных ограждений в основном теплопроводностью (Т) через толщину конструкций и теплообменом передают тепло наружному воздуху, а поверхности приборов также теплопроводностью и теплообменом - теплохладоносителю системы отопления - охлаждения.

Рис. 1.2 – Общая схема теплообмена в помещении:

1 - воздух основного объема помещения; 2 – поверхности, обращенные в помещение; 3 - струи воздуха; 4 - внешняя среда; 5 - конвективный теплообмен; 6 - лучистый теплообмен; 7 - струйный теплообмен; 8 - теплообмен теплопроводностью; I - наружное ограждение; II - панель (отопительный прибор) системы отопления (охлаждения); III - неизотермическая струя приточного воздуха

Важной составляющей сложного процесса, формирующего тепловой режим помещения, является теплообмен на поверхностях. Тепловой баланс любой поверхности i в помещении (рис. 1.2) в стационарных и нестационарных условиях может быть представлен на основе закона сохранения энергии уравнением:

(1.1)

Лучистая , конвективная и кондуктивная (теплопроводностью) составляющие теплообмена на поверхностях в помещении могут изменяться во времени, иметь различную величину и знак, но уравнение (1.1) остается неизменным для всех поверхностей в стационарных и нестационарных условиях теплообмена. Исключение составляют поверхности, на которых происходят явления, связанные с дополнительным выделением и поглощением тепла (испарение воды или конденсация водяного пара, облучение сосредоточенным источником тепла и пр.). Для таких условий в уравнение теплового баланса (1.1) необходимо ввести слагаемые, учитывающие наличие дополнительных источников или стоков тепла.

Температуры поверхностей в помещении неодинаковы. Обычно зимой и летом наружные ограждения и приборы систем отопления - охлаждения бывают более нагретыми или охлажденными по сравнению с внутренними стенами, которые имеют температуру, близкую к температуре воздуха в помещении. Между поверхностями происходит теплообмен излучением, подчиняющийся общим физическим закономерностям, пользоваться которыми в инженерных расчетах сложно. Лучистый теплообмен в помещении происходит в условиях ограниченного диапазона значений температур, определенных радиационных свойств поверхностей, геометрии их расположения и пр.

Рассмотрим особенности излучения поверхностей и лучистого теплообмена в помещении, с тем, чтобы упростить задачу и получить достаточно точную и простую методику для инженерного расчета.

Дата добавления: 2014-01-05