МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Е.С. Козлов

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ МИКРОКЛИМАТА ЗДАНИЙ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекциям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы)

для обучающихся по дисциплине Б.1.В.37 Микроклимат зданий, направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Теплогазоснабжение и вентиляция

Нижний Новгород

2022

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Е.С. Козлов

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ МИКРОКЛИМАТА ЗДАНИЙ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекциям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы)

для обучающихся по дисциплине Б.1.В.37 Микроклимат зданий, направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Теплогазоснабжение и вентиляция

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

3

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………. 5

1.Предмет, цель и задачи курса………………………………………... 6

2.Свойства влажного воздуха………...…………...……………………. 10

2.1Параметры, характеризующие состояние влажного

воздуха…………………………………………………………………. 10

2.2.I-d – диаграмма влажного воздуха…………………………………… 15

3.Расчетные параметры воздушной среды……………………………. 23

3.1.Расчетные параметры наружного воздуха…………………………... 23

3.2. Расчетные параметры внутреннего воздуха………………………… 27

4.Приточные струи……………………………………………………… 30

4.1.Классификация приточных струй……...…………………………….. 31

4.2.Свободные изотермические струи…………………………………… 35

4.3.Свободные неизотермические струи………………………………… 37

5.Выбор и обоснование способа организации воздухообмена………. 41

6.Воздухораспределение в помещении…………….…………..……… 45

6.1.Общие сведения о воздухораспределении………..……………..…... 45

6.2.Схемы воздухораспределения в помещении………………………... 49

7.Конвективные струи……………...…………………………………... 62

8.Движение воздуха вблизи всасывающих отверстий………...……... 67

8.1.Общие сведения об элементарных стоках………………………….. 67

8.2.Движение воздуха вблизи всасывающих отверстий круглой

формы……………………………………….…………………………. 69

8.3Движение воздуха вблизи всасывающих отверстий

прямоугольной формы…………………………...………………...…. 72

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………. 76

4

ВВЕДЕНИЕ

Учебный курс «Микроклимат зданий » является базовым для изучения дисциплин: «Отопление», «Вентиляция», «Вентиляция промышленных зданий», «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение».

Учебное пособие содержит основные теоретические сведения по свойствам влажного воздуха, построениям на I-d-диаграмме процессов изменения состояния воздуха в помещении при его обработке в приточной установке и кондиционере, расчетам потоков вредных выделений в помещениях, определению основных параметров приточных вентиляционных струй и спектров всасывания у вытяжных отверстий и др.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение и вентиляция.

5

1.ПРЕДМЕТ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСА

Внастоящее время дисциплина “Микроклимат зданий” выделена в самостоятельную дисциплину из базовых курсов “Отопление”, “Вентиляция”, “Кондиционирование воздуха” и др. Это обусловлено следующими основными причинами:

1.Современное состояние строительной индустрии позволяет создавать здания сложной архитектуры и высоким уровнем комфорта среды обитания человека. Это вызывает необходимость совершенствования как методов оценки и расчета параметров микроклимата в помещениях, так и самих инженерных систем, предназначенных для создания и поддержания заданных условий воздушной среды. Это, в свою очередь, требует углубленного изучения закономерностей формирования микроклимата помещений под воздействием определяющих внешних и внутренних факторов.

2.В последней четверти 20-го века рядом отечественных и зарубежных ученых проводились исследования именно в части теоретических основ формирования микроклимата.

Целью исследований являлось выявление концепции рационального развития инженерного оборудования для создания и поддержания оптимальных параметров микроклимата при обязательном соблюдении требований по энергосбережению.

Предметом курса является “микроклимат помещений”.

Под микроклиматом помещения понимают комплекс взаимосвязанных физических факторов, определяющих характер теплового взаимодействия человека с окружающей средой (теплообмен, влагообмен …) и влияющих на самочувствие, работоспособность и здоровье.

Целью изучения дисциплины является: овладение теоретическими и практическими знаниями основ расчета и проектирования систем кондиционирования микроклимата (СКМ), предназначенных для создания и поддержания требуемых параметров микроклимата.

6

Системой кондиционирования микроклимата называют комплекс инженерного оборудования, предназначенный для обработки наружного воздуха и его распределения в помещении с целью обеспечения и поддержания требуемых температурно-влажностных параметров воздушной среды.

Для решения поставленной цели необходимо решение ряда практических задач:

1.Изучение требований к воздушной среде зданий;

2.Порядок выбора исходных данных для расчета СКМ;

3.Изучение закономерностей формирования микроклимата в помещении;

4.Основы расчета воздухообмена в помещении;

5.Изучение закономерностей движения воздуха вблизи вентиляционных отверстий;

6.Изучение закономерностей формирования и распространения вентиляционных струй;

7.Изучение основ расчета вентиляционного оборудования и др.

Базовыми дисциплинами для предмета являются:

Здание – совокупность помещений, составляющих замкнутый объем, в пределах которого проходит жизнедеятельность человека. Пребывание человека в помещениях здания сопровождается взаимодействием с окружающей его средой помещения.

Современное здание представляет собой сложную архитектурноконструктивную систему, состоящую из множества элементов ограждающих конструкций и инженерного оборудования, в которой на протяжении всего периода эксплуатации непрерывно происходят следующие основные процессы тепломассообмена.

7

1.Под воздействием разности температур внутреннего и наружного воздуха ( t = tв – tн, оС) происходит теплообмен между воздухом помещения и наружным воздухом;

2.Под воздействием разности парциальных давлений водяного пара ( p = pпв – pпн, Па) происходит влагообмен между внутренним и наружным воздухом;

3.Под воздействием разности статических давлений воздуха на внутренней и наружной поверхностях ограждений ( p = pв – pн, Па)

воздухообмен.

Состояние параметров микроклимата зависит от интенсивности и характера (направления) перечисленных процессов.

Трансформацию потоков теплоты, влаги и воздуха, в результате которых происходит изменение параметров микроклимата называют процессом формирования мокроклимата.

Для оценки процессов ТМО необходимо знать:

1.Параметры, характеризующие внутренний и наружный воздух и требования, предъявляемые к ним;

2.Закономерности ТМО между внутренним и наружным воздухом через разделяющие их ограждения;

3.Закономерности ТМО в устройствах тепловлажностной обработки

СКМ.

Взависимости от назначения здания к микроклимату могут предъявляться различные требования:

1.Санитарно-гигиенические (“комфортный микроклимат”).

Данная категория требований является приоритетной для зданий, где основной задачей является обеспечение комфортных условий для пребывания людей в помещениях (большинство жилых и общественных зданий);

2. Технологические (“технологический микроклимат”). Технологические требования являются приоритетными для

производственных зданий, где количество участвующих в технологическом

8

процессе людей минимально. Требуемые параметры микроклимата продиктованы обеспечением условий, необходимых для осуществления технологического процесса (производственные здания с автоматизированными технологическими линиями).

3. Комфортно-технологические (“комфортно-технологический микроклимат”).

Применимы для зданий, где в производственном процессе участвуют люди.

Рис. 1.1 Структурная схема формирования микроклимата

Внешняя, внутренняя среда, технологический процесс и СКМ являются “активными факторами” формирования параметров микроклимата.

К “пассивным факторам” относят тепловую защиту и архитектурнопланировочные характеристики здания.

Повышение уровня тепловой защиты здания позволяет значительно поднять показатели энергетической эффективности здания и, как результат, снижение расхода и температуры теплоносителя в системе отопления. Понижение температуры греющих поверхностей в помещении приводит к улучшению состояния теплового комфорта и качества воздушной среды.