Лекции по “Промышленная вентиляция и кондиционирование воздуха ”

 

Таблица 2.2. – Таблица точки росы влажного воздуха (сделать!).

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        

 

 

        

 

       Точка росы  является пределом возможного  охлаждения влажного воздуха  при неизменном влагосодержании.  Для определения точки росы  необходимо найти такую температуру,  при которой влагосодержание  воздуха                                   d будет равно его влагоемкости d_н .

 

          Пример.  Температура в помещении -  +23 ^оС, относительная влажность – 60%. Определить, до какой температуры могут охлаждаться стены помещения в зимний период, чтобы на стенах не выделялась влага.

          Решение.  Для решения задачи необходимо найти точку росы при заданных условиях.  Находим влагосодержание воздуха в помещении:

                                          φ                60

                                 d  = ---- * d_н =  ----- * 17,9 = 10,8 г/кг.

100. 100

 

       Величину d_н  находим по таблице физических характеристик влажного воздуха (таблица 2.1). Условие конденсации (точка росы) d = d_н. По этой же таблице находим температуру при которой d_н = 10,8 г/кг. Эта температура t_р = 15,2 ^оС. То есть при температуре в помещении ниже 15,2 ^оС на стенках будет выделяться влага.

                       

                     

2.2. І - d Диаграмма влажного воздуха.

       Для облегчения расчетов уравнение теплосодержания влажного воздуха (2.11) представляют в виде графика, получившего название І-d диаграмма.

       При помощи І-d диаграммы графическим методом просто решаются задачи, решение которых аналитическим путем требует хотя бы простых, но кропотливых вычислений.

                              

                                                                                                              Приложение 1

Перечень основной нормативной  документации по системам вентиляции

и кондиционирования  воздуха, действующих в Украине

 

1. СНиП 2.04.05-91* “Отопление, вентиляция и кондиционирование”.

2. Изменение №1 СНиП 2.04.05-91 “Отопление, вентиляция и кондиционирование”.

3. Изменение №2 СНиП 2.04.05-91 “Отопление, вентиляция и кондиционирование”.

4. ДНБ А.2.2-2-96 “Технічний захист інформації. Загальні вимоги до організації проектування і проектної документації для будівництва”.

5. ДНБ А.2.2-3-97 “Склад, порядок розроблення, погодження та затведження проектної документації для будивництва”.

6. ДНБ В.2.5-13-98 “Пожежна автоматика будинків і споруд”.

7. ДНБ А.1.1.-2-93 “Порядок розробки, вимоги до побудови, викладу та оформлення нормативних документів”.

8 ДСТУ Б А.2.4-9-95 (ГОСТ 21.408-93) “СПДБ. Правила виконання робочої документації технологічних процесів”.

9. ДСТУ Б А.2.4-9-95 (ГОСТ 21.405-93) “Правила виконання робочої документації теплової ізоляції обладнання і трубопроводів”.

10. ДСТУ Б А.2.4-11-95 (ГОСТ 21.114-95) “СПДБ. Правила виконання ескізних креслень загальних видів нетипових виробів”.

11. ДСТУ Б В.2.7-56-96 (ГОСТ 10499-95) “Вироби теплоізоляційні зі скляного штапельного волокна. Технічні умови”.

12. ДСТУ Б А.2.4-4-99 (ГОСТ 21.101-97) “Основні вимоги до проектної та робочої документації”.

13. ДСТУ Б В.2.7-38-95 (ГОСТ 17177-94) “Матеріали і вироби будівельні теплоізоляційні. Методи випробувань”.

13. СНиП 2.04.14-88* “Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов”.

14. ДСН 3.3.6.042-99 “Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень”.

15. ГСТУ 101.00174088.001-2003. Системи кондиціонування рудникового

повітря. Вимоги безпеки. К.: Мінпаливенерго України, 2003. – 28 с.

16. Правила безпеки у вугільних шахтах (ДНАОП 1.1.30-1.01.-00) Київ, 2000. – 484 с.

17. Збірник інструкцій до Правил безпеки у вугільних шахтах. Т.1. Київ, 2003. – 478 с.

18. ДСП 3.3.1.095-2002. Державні санітарні правила та норми “Підприємства вугільної промисловості”.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 2. Тепловое взаимодействие человека с окружающей средой

1. Значение вентиляции  и кондиционирования воздуха

1. Тепловые комфортные  условия

2. Тепловой баланс  человека и пути выделения  тепла с организма

3. Параметры воздушной  среды, влияющие на комфортное  состояние человека

 

1. Тепловые  комфортные условия

 

       На теплоощущения человека оказывают влияние, в основном, следующие четыре фактора: температура, влажность, скорость движения воздуха и температура ограждающих поверхностей. При различных комбинациях этих параметров тепловые ощущения человека могут оказаться одинаковыми.

       Необходимо  иметь в виду, что, хотя, теплоощущение  и определяется перечисленными параметрами, не любое их сочетание обеспечивает комфортные условия. Каждый из этих параметров может быть изменен не произвольно, а только в некоторых определенных условиях комфортных теплоощущений.

       Знание  допустимых пределов колебаний  температуры, влажности и скорости движения воздуха позволяет регламентировать применение тех или иных видов систем кондиционирования воздуха (СКВ).

       Если человек  не ощущает ни тепла (перегрева), ни холода (переохлаждения), ни движения воздуха около тела, метеорологические кондиции окружающей его воздушной среды (с учетом температуры поверхности ограждений) считаются в тепловом отношении комфортными.

       Иными  словами, он чувствует себя  комфортно в том случае, когда  от него нормально (без форсирования теплоотдачи) отводится столько тепла, сколько вырабатывает его организм, т.е. комфортное теплоощущение человека зависят от баланса между теплогенерацией и теплопотерями в окружающую среду. В результате теплогенерации и теплопотерь внутренняя температура человеческого тела поддерживается на уровне 36,6–36,8 ⁰С и управляется довольно сложным механизмом автоматической терморегуляции организма: уменьшением или увеличением потока крови через кожный покров, а также усиленным или заторможенным обменом веществ (расходом энергии). Температура кожного покрова человека зависит от параметров окружающего воздуха и, в среднем, равна 33 ⁰С.

       На  рис.1. показаны кривые изменения  температуры кожного покрова  различных участков тела человека, откуда видно что между различными зонами существуют некоторые отличия температурных условий.

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Изменение температуры кожного покрова различных участков тела

в условиях покоя в  зависимости от изменения температуры  окружающей среды

       Традиционно средней температурой считается температура лба, составляющая примерно 32 ^оС при температуре окружающей среды 20-21^оС.

       Благодаря естественной терморегуляции организма человек приспособляется к изменению параметров окружающего воздуха. Однако эта терморегуляция эффективна лишь при медленных и малых отклонениях параметров от нормальных, необходимых для хорошего самочувствия. При больших и быстрых отклонениях параметров воздушной среды нарушаются физиологические функции организма: терморегуляция, обмен веществ, работа сердечно-сосудистой и нервной системы и т.п. При этом могут наблюдаться и серьезные отклонения в организме человека. Например, у людей, попавших в условия “перегрева”, повышается температура тела, резко снижается работоспособность, появляется повышенная раздражительность и т.п.

       На  диаграмме (рис.2) показана зависимость  производительности (работоспособности) труда от изменения температуры окружающей среды. Как видим из графика, наблюдается резкое падение показателей производительности при превышении температуры более 26 ⁰С.

 

 

Рис.2. Зависимость производительности труда от изменения температуры

окружающей среды.

 

       Задача кондиционирования  воздуха состоит в поддержании  таких параметров воздушной среды, при которых каждый человек благодаря своей индивидуальной системе автоматической терморегуляции организма чувствовал бы себя комфортно, т.е. не замечал влияния этой среды.

       С  гигиенической точки зрения наиболее  благоприятный уровень температуры, поддерживаемой в производственном помещении, составляет 22 ⁰С, а допустимые колебания от 21 до 23 ⁰С. Более низкая температура воздуха, например 18 ⁰С, рекомендуемая в нормативных документах при проектировании отопительных систем, оценивается как “прохладно” и “холодно”.

       При этом следует отметить, что в микроклиматических условиях, которые принято считать «нормальными», обычно до 10% людей ощущают различную степень дискомфорта. Это объясняется разными социальными условиями жизни: привычным климатом, одеждой, питанием и пр.

 

2. Тепловой баланс человека  и пути выделения тепла с  организма

 

       Известным  исследователем параметров комфорта  и качества воздушной среды Оле Фангером предложена формула теплового баланса между человеческим телом и окружающей средой. В этой формуле принимается за основу теплообмен человека, находящегося в покое, в состоянии температурного баланса с внешней средой. При этом безразлично, какова точно его температура. В этих условиях вырабатываемое количество тепла равно теплу, отводимому во внешнюю среду, из чего следует:

                                                     М = W + Q_д +Q_к,                                                   (1)

 

где М – количество тепла, вырабатываемого организмом, Вт/м²; W – объем производимой механической работы, Вт/м²; Q_д – общее количество тепла, выделяемого при дыхании, Вт/м², Q_к – общее количество тепла, отводимого через кожу, Вт/м².

       Количество отводимого  от человеческого тела тепла  зависит от нескольких переменных параметров и, главным образом, от следующих:

–   разницы температур (положительной или отрицательной) между телом и окружающей воздушной средой;

• потерь (или получения) тепла от окружающих стен;
• кожных испарений (охлаждения при испарении);
• явных и скрытых потерь тепла при дыхании, соответственно за счет теплопроводности и испарения.

       Теплота,  выделяемая организмом человека, передается в окружающую среду через кожный покров радиационным теплообменом, конвекцией, теплопрводностью (явная теплота) и испарением (скрытая теплота), а также путем выдыхания теплого воздуха.

      Радиационный теплообмен происходит между человеком и поверхностями ограждений, его величина и направление зависят от температуры этих поверхностей. Теплота, передаваемая конвекцией и теплопроводностью, зависит от температуры, влажности и скорости воздуха, вида и теплопроводности одежды.

       Испарение влаги  с поверхности тела человека (скрытый  теплоотвод) осуществляется за счет разности парциальных давлений водяных паров в насыщенном слое у поверхности тела и в воздухе помещения (горной выработки). При этом расходуется теплота (энергия) организма, идущая на испарение влаги. Теплоотдача испарением бедет всегда тем больше, чем ниже значение относительной влажности при данной температуре воздуха в помещении (выработке). Уменьшение относительной влажности приводит к увеличению разности парциальных давлений пара у поверхности тела человека и в окружающуем воздухе и тем самым к увеличению испарения.

       Комфортные кондиции  воздушной среды могут иметь  различные значения и зависят главным образом от интенсивности труда, совершаемого человеком, и его одежды.

       В  зависимости от состояния организма  (сон, отдых, умственная работа, мускульная работа различной  интенсивности) и параметров окружающей  воздушной среды каждый человек в течение часа выделяет 330-1050 теплоты, 40-415 г влаги и 18-36 л углекислого газа.

       При  постоянной температуре воздуха  и поверхностей ограждений с  ростом физической нагрузки на организм человека увеличиваются общие тепловыделения и доля теплоты, отводимой испарением влаги. При неизменной нагрузке и повышении температуры окружающей среды уменьшается доля явного теплоотвода, а теплоотвод испарением возрастает при практически неизменных общих тепловыделениях.

Пример анализа  теплового комфорта

 

       В  качестве примера рассмотрим, как  в практике зарубежного проектирования систем кондиционирования воздуха дается анализ теплового комфорта.

       Для  тог, чтобы определить количество  тепла, выделяемого организмом  человека при различных видах деятельности, вводится специальный показатель, получивший название “Меt” (от “метаболизм” - выделение тепла внутри организма. При спокойном (нейтральном) состоянии человека он равняется величине 58 Вт/м². В табл. 1 приведены показатели “Меt” при различных видах деятельности.