Тепловой режим здания

При наличии разности температур и происходит передача тепла через ограждения (наружные стены, окна, покрытия и перекрытия). ЗИМОЙ тепло передается от внутреннего воздуха помещения наружу и для компенсации теплопотерь необходимо устройство отопления. ЛЕТОМ тепловой поток направлен внутрь здания и, если необходимо поддерживать внутреннюю температуру в определенных пределах, то устраивают системы кондиционирования воздуха.

Воздух в помещении должен обладать определенными физическими свойствами: температурой, влажностью, скоростью движения – совокупность которых создает те или иные метеорологические условия.

Установлено, что тело человека сохраняет (в определенных пределах) постоянство своей температуры, независимо от температуры окружающего воздуха, т.е. обладает способностью к терморегуляции. Это возможно только в том случае, если тепло, выделяемое человеком, будет постоянно и равномерно отдаваться окружающей среде.

Общий тепловой баланс человека имеет вид

, (2.1)

где - общее количество энергии, вырабатываемой организмом;

- тепло, отводимое конвекцией (или получаемое);

- тепло, отводимое лучеиспусканием;

- тепло, отводимое за счет испарения влаги с поверхности кожи и через легкие;

- расход тепла на работу;

- расход тепла на физиологические процессы;

- избыток или недостаток тепла в организме.

ТЕРЯЕМОЕ человеком количество тепла зависит от параметров, окружающей среды и от категории выполняемой работы. Человек в покое выделяет 87-116 Вт, при физической работе – 292-488 Вт (землекоп), швея – 116 Вт, лектор – 198-314 Вт. Существуют эмпирические формулы для расчета составляющих тепловой баланс человека.

Потери тепла происходят через кожу (80%), легкие (14%) и с выдыхаемым воздухом (6%). В свою очередь теплопередача кожей происходит тремя путями: конвекцией, лучеиспусканием и испарением влаги с поверхности кожи. Чем выше температура окружающего воздуха, тем больше потеря тепла испарением и тем меньше она за счет конвекции и лучеиспускания.

По исследованиям доктора Маршака для людей, находящихся в покое, предел терморегуляции соответствует 30-31 º С при φ = 85% относительной влажности или 40 º С при φ = 30%.

При определенных комбинациях t, φ и υ достигаются комфортные метеорологические условия.

КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА, теряемое человеком путем лучеиспускания, зависит от температуры окружающих его ограждений.

Например: = +15 º С , = 94 Вт, = 18 º С;

= +10 º С , = 123 Вт, = 18 º С.

При понижении температуры внутренних поверхностей стен увеличиваются потери тепла за счет лучеиспускания и нарушаются условия комфорта. Поэтому температура внутренней поверхности наружных стен нормируется в определенных пределах, и это должно быть соответственно учтено в строительных конструкциях.

С другой стороны, повышение температуры поверхностей стен требует повышения термической стойкости ее конструкций, а это связано с перерасходом средств.

В холодное время года теряют тепло через наружные ограждения. Поступает же тепло от людей, оборудования и систем отопления. При установившемся (стационарном) режиме потери тепла равны теплопоступлениям.

Кроме общего теплового баланса организма, на самочувствие человека существенно влияет, в каких условиях находятся отдельные части тела, особенно голова и ноги. Поэтому при проектировании панельного отопления нормируется температура поверхности потолка и пола. Таким образом, задача состоит в создании комфортных условий с учетом процессов теплообмена, происходящих в помещении и на поверхностях ограждений.

ПОЛНЫЙ ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС помещения складывается с учетом всех поступлений и потерь тепла.

От внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждений передача тепла происходит путем конвекции и лучеиспускания .

Поступление тепла происходит от людей, оборудования, нагревательных приборов, с вентиляционным воздухом, от систем кондиционирования воздуха.

В процессе передачи тепла наружу из помещения участвуют три вида теплообмена: теплопроводность, конвекция и лучеиспускание.