Диссертация (1141539), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Кроме того, в [69] выделяютсяследующие значимые положения:1. Нагрузка на системы отопления и охлаждения зависит от внутреннихтеплопоступлений и графика работы офиса в течение суток.2. Чем больше величина внутренних тепловыделений и продолжительностьрабочего времени, тем короче отопительный период и больше время работы системы холодоснабжения.Учет тепловыделений в своей работе [42] рассматривали В.И. Костин иБ.А.

Федоров. Теплонапряженность, создаваемая тепловыделением от оборудования и от людей в промышленном здании, принималась равной q=4 Вт/м3. Дляварианта трехсменной работы брались и более высокие уровни внутренних тепловыделений: 8, 10, 15, 20 Вт/м3. Но замечалось, что теплонапряженность порядка20 Вт/м3 характерна для промышленных зданий. В административных, общественных, офисных зданиях она меньше.Интересно сравнить, оценки теплонапряженности рабочего пространстваразных авторов. Если принять высоту офисного помещения 3,6 м, то в пересчетена 1 м2 расчетной площади теплонапряженностям 4, 8, 10, 15, 20 Вт/м3 соответ-13ствуют 14,4; 28,8; 36; 54; 72 Вт/м2. Как видно, оценки достаточно хорошо корреспондируются друг с другом.В [42] говорится о том, что стационарный тепловой режим помещений втеплый период года нарушается суточными изменениями климатических условий(температуры наружного воздуха, интенсивности солнечной радиации) и внутренних теплопоступлений, которые сглаживаются тепловой инерцией ограждающих конструкций.

И как показано в работе [42] учет теплоустойчивости являетсяодним из весьма эффективных путей снижения затрат на системы климатизации.В своей работе [39] О.Я. Кокорин обращает внимание на создание энергосберегающих систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях, сооружаемых в России. Он считает, что необходимо максимально возможноиспользовать внутренние тепловыделения и холод наружного воздуха для обслуживания внутренней зоны здания зимой.Даже зимой наблюдаются тепловыделения [90], которые могут превышатьтрансмиссионные теплопотери, в рабочие часы в помещениях.Если в течение суток в помещении поддерживать не одну и ту же температуру, а допускать повышение ее в течение и к концу рабочего дня до максимальных значений, при этом снижение температуры допускать к началу работы до минимально допустимой величины, то, аккумулируя часть теплоизбытков в помещении, можно не только в рабочее время, но и в нерабочее снизить теплоподачуот системы отопления.

Некруглосуточная работа офисов, а, значит, и некруглосуточные тепловыделения, объясняют нестационарность теплового процесса. Такимобразом, необходим расчет нестационарного теплового режима помещений.Выводы:1. Так как теплоизбытки имеют место только в рабочее время, а сами помещения обладают тепловой инерцией, для определения необходимой нагрузкина системы поддержания микроклимата в помещениях следует рассчитывать нестационарный тепловой режим в течение представительных суток в каждом сезоне года.2. Для проведения расчетов тепловой нагрузки на системы отопления и ох-14лаждения надо определить, при каких наружных погодных условиях в течение года следует выполнять эти расчеты.3. Важной задачей является выбор метода расчета нестационарного теплового режима помещений и создание инструмента исследования – программы расчета на ЭВМ нестационарного теплового режима помещения4.

Важно сделать экономическую оценку вариантам теплозащиты зданийвместе с системами поддержания микроклимата, для чего необходимо выбратьметод экономической оценки.1.2 Климатические характеристики для расчета годовогонестационарного теплового режимаСуществуют различные модели климата, предназначенные для различноготипа задач.Для выбора установочной мощности систем приняты расчетные значенияклиматических параметров наружной среды. Эти значения приведены в [85].В климатическом справочнике под редакцией В.К.

Савина [87] для многихгородов РФ приведена средняя продолжительность периода с температуройнаружного воздуха различных градаций. Эти таблицы составлены с интервалом в2 оС. По ним можно определить продолжительность наблюдения любого интервала значений температуры. Эти данные отражают продолжительность наблюдениялюбого двухградусного интервала температур безотносительно к части суток, когда они зафиксированы.Для расчета годового потребления энергии безынерционными системамиобработки приточного воздуха была А.М.

Сизовым [84] предложена вероятностная модель, которая предоставляет сочетания температуры и влажности наружного воздуха с указанием вероятности повторяемости или продолжительности в часах наблюдения этих сочетаний в среднем многолетнем разрезе. А.М. Сизов своюмодель восстановил с помощью нормального закона вероятностей по вероятностным характеристикам, полученным климатологами. Эта модель явилась прорывом в обеспечении инженеров по отоплению и вентиляции для сравнения энерго-15затрат различными системами. Однако, она относилась к суткам в целом, и с еепомощью нельзя было вычленить параметры, относящиеся к какому-то временному периоду суток.

Так как сейчас появилась возможность отцифровывать данные первичных климатологических наблюдений на метеостанциях и выполнятьобработку этих данных на ЭВМ, Е.Г. Малявина и О.Ю. Крючкова [55] предложили вероятностно-статистическую модель, которая базируется на прямой обработке многолетней климатической информации и относится к различным периодамсуток.Для расчета нестационарных тепловых режимов помещений в настоящеевремя наиболее распространенной является модель «типового» года [59]. В нейпредставлены почасовые значения метеорологических и актинометрических параметров наружной среды за целый год.

Для Москвы «типовой» год тоже разработан [61]. Месяцы «типового» года берутся из реально наблюденных месяцев.Этим достигается реальное сочетание всех климатических параметров. Выбор месяца основан на специальной статистической процедуре, обеспечивающейнаибольшее из принятого многолетнего ряда приближение к ежедневным среднестатистическим значениям всех представленных параметров и разбросу этих значений в течение суток и месяца.В рассматриваемой работе требуется оценить затраты на поддержание микроклимата при разных погодных условиях при нестационарном тепловом режиме,формируемом внутренними условиями. Во-первых, представляется, что для предстоящей задачи достаточно в качестве наружного параметра принять только температуру наружного воздуха, так как солнечная радиация в офисных помещениях,как правило, затеняется, чтобы исключить блики на компьютерах и снизитьнагрузку на системы охлаждения. Влажность наружного воздуха необходима привыявлении энергозатрат на обработку приточного воздуха, которая в нашей задаче не рассматривается, так как является самостоятельной серьезной задачей.Выбор переменных значений параметров наружного климата только усложнит задачу.

Кроме того это не добавит точности к оценке энергозатрат, так какпринятые в «типовом» году изменения температуры все-таки случайны и при16оценке энергопотребления системами охлаждения приводят к ошибкам, так как неохватывают все имевшие место за многолетний период значения параметров [55].Самым простым и информативным способом задания температуры в течение годаможет быть расчет при постоянных за сутки температурах наружного воздуха.Каждое принятое для расчета значение температуры наружного воздуха следуетсчитать серединой временного интервала.

Число таких интервалов с расчетнымиуровнями температуры должно определяться с учетом начала и окончания отопительного периода и значения температуры наружного воздуха, при которой осуществляется переход от отопления к свободному охлаждению и затем к машинному охлаждению. При этом каждую температуру можно увязать со временем года и сопроводить ее, при необходимости, определенным суточным ходом солнечной радиации.Вывод: Необходимо по имеющимся климатическим источникам в качествеисходной информации для оценки энергозатрат на поддержание микроклимата вофисных помещениях разделить год на несколько интервалов с известной продолжительностью и принять значение температуры в середине интервала.

Совокупность этих значений температуры наружного воздуха с известной продолжительностью наблюдения в течение года составит описание годового хода температуры наружного воздуха, которое будет принято в качестве исходной климатической информации.1.3Методы расчета теплового нестационарного режимапомещения1.3.1 Дифференциальное уравнение нестационарной теплопроводностиБольшинство задач о тепловом режиме ограждения и помещения связано срешением задач нестационарной теплопередачи.Для описания процесса теплопроводности в материальном слое ограждающей конструкции используется закон Фурье:17c ( x )  ( x)t  t    ( x)  ,z x x (1.1)где с(x), (x), (x) – постоянные в каждом слое теплоемкость Дж/(кг·оС),плотность, кг/м3, и теплопроводность, Вт/(м·оС ), материалов, из которых состоятслои ограждения;t – температура стенки, меняющаяся во времени и по толщине конструкции,оС;z – текущее время, с;x– координата по толщине конструкции, м.Существует несколько методов решения: метод конечных разностей, методна основе теории теплоустойчивости, метод респонс-фактора.1.3.2 Метод теории теплопроводностиТеория теплоустойчивости, основоположниками которой являются О.Е.Власов [11, 12, 13], А.М.

Шкловер [101, 102], С.И. Муромов [68], Л.А. Семенов[83] позволяет решать периодические задачи. Теория теплоустойчивости хорошопроработана применительно к гармоническим и прерывистым колебаниям тепловых воздействий. Решение выполняется в комплексных переменных.Разработки теория теплоустойчивости для инженерного применения получила в работах В.Н. Богословского [6, 7, 8] и его школы Ю.Я. Кувшинова [49], Е.Г.Малявиной [60] и других.Применение метода теплоустойчивости в настоящей работе не целесообразно, потому что в нем считаются постоянными коэффициенты теплообмена наповерхностях ограждающих конструкций во времени, в то время как в рассматриваемой задаче изменение этих коэффициентов может играть существеннуюроль, несмотря на проработанность этого метода.181.3.3 Метод респонс-фактораМетод респонс-фактора, то есть метод расчета нестационарного тепловогорежима ограждения, широко использовался начиная с 60-х годов в США и Канаде.В своих работах использовали принцип суперпозиции такие авторы, как G.P.Mitalas, S.A.

Характеристики

Список файлов диссертации