Розрахунок коефіцієнтів теплопроникності b

Бетон – ; .

Дерево –. : .

3. Теплова енергія. Теплова енергія визначається за формулою:

Q = m' · c · Δ t,

де m' = ρ·d – поверхнева маса, кг/м²; c – коефіцієнт питомої теплоємкості, Дж/кг · К; Δ t – різниця температур, ^оС або К.

Розмірність: – Дж/м² (кВт · год/м²).

Приклад

Стіна товщиною d = 24 · см із пустотілої цегли з питомою вагою ρ = 1200 кг/м³ має в середньому температуру 14^оС. Температура повітря в приміщенні – 20^оС.

Q = m' c Δ t;

Q = 1200 0,24 1000 (20 - 14) = 1728000 Дж/м².

Q = 1728/3600 = 0,48 кВт год/м².

4. Теплонагромаджувальна здатність. Теплонагромаджувальна здатність відіграє велику роль як для літнього, так і для зимового теплозахисту будівель.

Влітку: Конструкції, що захищають приміщення, протягом дня нагромаджують частину теплової енергії і віддають її ввечері та вночі в охолоджене повітря приміщення. Це дозволяє уникнути так званого «барачного» клімату. Теплонагромаджувальна здатність тим більша, чим більша поверхнева щільність конструкції (в кг/м²), та чим більша різниця температур між конструкцією і повітрям.

Взимку: Конструкції, що захищають приміщення в період роботи опалення, нагромаджують тепло і можуть віддавати його в повітря приміщення при відключенні опалення. Крім того, за рахунок теплонакопичення досягається те, що поблизу стін не виникає відчуття протягів, і стіна може випромінювати тепло. Таким чином, поліпшується самопочуття людини поблизу стіни.

Лекція № 3. Тепловий мікроклімат приміщень та критерії його оцінки

Навчальна мета: розглянути створення регульованого мікроклімату в приміщеннях, теплотехнічну класифікацію приміщень та нормування огороджувальних конструкцій, основні поняття теплового проектування будівель.

Час: 70 хвилин.

Метод: лекція.

Місце: навчальна аудиторія.

Навчальні питання:

1. 15 хв.

2. 15 хв.

3. 15 хв.

4. 15 хв.

5. Заключна частина – 10 хв. (підсумок лекції, відповіді на запитання).

Матеріально-технічне забезпечення: схеми, рисунки, збірники задач та матеріалів.

Джерела та література:

Л – 2, 3, 6.

План

3.1. Роль архітектурно-кліматичних чинників у формуванні якості архітектури.

3.2. Регулювання мікроклімату в приміщеннях.

3.3. Класифікація приміщень за ознакою якості мікроклімату

3.1. Роль архітектурно-кліматичних чинників у формуванні якості архітектури

Мікроклімат – це комплекс фізичних факторів навколишнього середовища в обмеженому просторі, який впливає на тепловий обмін людини. Формування сприятливого мікроклімату в житловій забудові можливо при дотриманні наступних умов:

- Збереження в первозданному вигляді ландшафту, рельєфу і зеленого покриву;

- Застосуванні відповідних архітектурно-планувальних прийомів забудови (захист від вітру, добре провітрювання та інсоляція);

- Використання малих архітектурних форм для організації комфортних інтер'єрів, а також при озелененні і використанні рельєфу;

- Застосуванні конструктивних і технічних засобів.

Взаємозв'язок архітектурного і природного середовищ проявляється через потреби людини:

- по-перше, людина прагне захистити себе від шкідливих чи небажаних впливів середовища;

- по-друге, використовує корисні для нього властивості природної природи.

Натуральні мікрокліматичні дослідження на території житлової забудови показують, що навіть у помірному кліматі середньої смуги можливі дискомфортні за тепловідчуттям людини, мікрокліматичні умови при несприятливій орієнтації житлових будинків, планувальної структури, що не забезпечує оптимальні режими інсоляції, аерації та захисту від вітру. Інсоляція території житлової забудови складається в залежності від орієнтації фасадів будівель за сторонами горизонту, взаємне розташування будівель і відстані між ними, поверховості та загальної планувальної структури. Мінімальна відстань між житловими будинками визначається в залежності від поверховості, а також від характеру орієнтації та взаємного розташування.

Значний вплив на якість навколишнього середовища робить аераційний режим, який в кожному конкретному випадку має свій специфічний характер. Аераційний режим може регулюватися залежно від того, чи потрібно захищати територію подвір'я від зайвого продування або, навпаки, провітрювати його. Поліпшенню мікроклімату і підвищення комфорту житлового середовища сприяє вміле використання елементів озеленення. Зелений покрив зменшує нічну радіацію (віддачу землею накопичену за день теплоту), при цьому температурні коливання близьких до грунту верств стають більш помірними. Поблизу зелених масивів температура повітря взимку вище, а влітку нижче, ніж на забудованій території навколо будинків. Великий вплив зелені насадження роблять і на вітровий режим – механічно перешкоджають поширенню вітрів (особливий ефект повинен бути на відстані, рівній 15…20-кратній висоті дерев). В екстремальних кліматичних умовах регулювання архітектурного середовища з природним середовищем здійснюється в основному кардинальними змінами мікрокліматичних параметрів житлового середовища за допомогою об'ємно-просторових, конструктивних та технічних засобів. Спільними у цих концепціях є архітектурні прийоми, спрямовані на покращення мікроклімату всередині будинків і на прилеглих територіях. До них відносяться типи замкнутої вітрозахисної, безперервної та об'ємно-просторової забудови (пряме блокування будинків або об'єднання їх критими переходами), а також різновиди типів забудови: сонцеакумулюючоі на півночі та сонцезахисної – на півдні. Специфіка клімату тієї чи іншої місцевості завжди вирішальним чином визначає форму споруди, особливо в кліматичних районах, розташованих північніше та південніше середньої смуги, тобто місцевостей з помірним кліматом. Дуже істотним фактором є залежність зберігання конструктивних елементів будівель від кліматичних умов.

Забезпечення найбільш сприятливих умов сонячного освітлення досягається в першу чергу орієнтацією будівель за сторонами світу. Захист від надмірного освітлення сонцем потрібний тільки в районах з жарким кліматом, де сонячна радіація дуже значна. У північних районах для збільшення впливу сонячної радіації потрібно збільшити освітлювані сонцем поверхні, що досягається не тільки орієнтацією будівлі, але і побудовою еркерів і скляних ліхтарів. Досягнення сприятливих світлових і теплових умов в інтер'єрі вимагає створення віконних прорізів відповідної величини, що нависають над елементами будівлі (карнизів, козирків і т.п.), жалюзі та вертикальних ребер. Ефективним заходом сонцезахисту невеликих споруд і вулиць є озеленення, яке широко використовується в південних районах. Високий рівень зовнішнього освітлення дозволяє робити приміщення більш глибокими.

Рішення плану та об'єму будинку знаходиться в прямій залежності від середньорічних зовнішніх температур. На температурний режим зовнішнього середовища, крім кліматичних особливостей та орієнтації, впливає затінення будинками один одного і вулиць, тепловий вплив виробничих комплексів, якщо вони знаходяться поблизу. Варто також враховувати вплив на зміну зовнішньої температури кольору забарвлення будівель і мощення вулиць та площ, а також вплив матеріалів огороджених конструкцій, що володіють хорошими термоізоляційними властивостями.

При проектуванні міст, архітектурних комплексів та окремих будинків необхідно враховувати напрямок пануючих вітрів та їх швидкості. Як і інші кліматичні чинники, вітер може впливати на архітектурні об'єкти як позитивно, так і негативно Крім того, при розрахунку конструкцій слід враховувати вітрове навантаження. При проектуванні слід також враховувати вплив опадів (снігу, дощу, граду, туманів). У планувальному рішенні міського середовища передбачають ефективний стік води, захист будівель від снігу (загородження проти снігу на відкритих просторах) та оптимальну щодо напрямку вітру орієнтацію будинків там, де можливі снігові замети. У громадських і торговельних центрах, в районах з дуже вологим кліматом, у місцях найбільш інтенсивного пішохідного руху доцільно влаштовувати навіси-галереї. Будинки захищаються від опадів нависаючими елементами і хорошою гідроізоляцією, що, крім застосування спеціальних гідроізоляційних матеріалів, досягається і формою даху. Наприклад, у місцевостях, де випадає велика кількість опадів, здавна будувалися будинки з крутими високими дахами. Всі ці способи необхідні для забезпечення внутрішнього простору будинків від надмірного зволоження і, як наслідок – переохолодження приміщень.

3.2. Регулювання мікроклімат у в приміщеннях

Мікроклімат визначається основними фізичними параметрами:

· температурою;

· швидкістю руху і вологістю повітря;

· температурою навколишніх поверхонь;

· променистою енергією.

Вивчення теплообміну людини в різних умовах мікроклімату дозволило розробити санітарні норми мікроклімату, визначити ступінь пристосування організму і розробити міри захисту від надмірного впливу тепла, холоду та променистої енергії.

Комфортний мікроклімат у будинках створюється природними і штучними засобами. До природних засобів відносяться архітектурно-планувальні та конструктивні рішення будинків (композиційне рішення, орієнтація будинків, розміри і герметичність заповнення світлопрорізів, теплоізоляція огороджень), що визначають експлуатаційну ефективність та економічність штучних засобів (опалення, вентиляція і кондиціювання повітря). Тепловий комфорт приміщення сприяє регуляції температури тіла людини на постійному рівні. Досягти цього можна наступними факторами:

· температурою повітря;

· радіаційною температурою;

· обсягом вологи в повітрі;

· швидкістю руху повітря.

Крім фізичної терморегуляції, на людину впливають хімічна терморегуляція, тобто вплив навколишнього середовища на споживання кисню, а отже, теплотворення в організмі людини. У терморегуляції людини чималу роль відіграє і психологічний фактор.

Регульований мікроклімат у приміщеннях створюється:

1. Мірами архітектурно-планувального або будівельного проектування. Мається на увазі не тільки захист від атмосферних впливів, але і найкраще використання природних ресурсів енергії (променистої, вітру, та ін.), тобто погодженість архітектури і клімату.

2. Застосуванням штучних способів кліматизації приміщень: опалення, вентиляції і кондиціювання внутрішнього повітря. Ця задача вирішується в тісній взаємодії з обираними характеристиками огороджувальних конструкцій: стін, покриття, підлоги.

Санітарні норми мікроклімату поділяють на: оптимальні (зона теплового комфорту) і припустимі.

Оптимальні норми дотримуються на об'єктах з підвищеними вимогами теплового комфорту: в лікарнях, дитячих установах, театрах, клубах та інших.

Припустимі норми мікроклімату забезпечують працездатність людини при деякому напруженні системи терморегуляції організму. Цих норм дотримуються у тих випадках, коли з ряду причин рівень сучасної техніки ще не може забезпечити оптимальних норм.

Температура повітря є одним з основних факторів у комплексі метеорологічних умов, що визначають теплообмін і теплову рівновагу організму людини та зовнішнього середовища. Вентиляція – напрямок потоків повітря з місць з найменшим забрудненням у місця з найбільшим забрудненням. Оптимальна температура повітря в приміщеннях коливається від 18°С до 24°С при відносній вологості 40·–·60% залежно від призначення приміщень. У північних районах температура повітря в приміщеннях повинна бути на 2…3°С вище (більш низька температура зовнішніх стін).

3.3. Класифікація приміщень за ознакою якості мікроклімату

Теплотехнічна класифікація приміщень є наступною:

1. житлові, лікувально-профілактичні і дитячі установи, школи та інтернати;

2. громадські, крім зазначених вище, адміністративні та побутові, за винятком приміщень з вологим або мокрим режимом;

3. виробничі із сухим і нормальним режимами;

4. виробничі й інші приміщення з вологим або мокрим режимом;

5. виробничі будинки із значними залишками явного тепла (більше 23 Вт/м²).

До найважливіших чинників, які створюють великий вплив на людей, що знаходяться в приміщенні, відносяться: температура і вологість повітря та їх зміни залежно від періодів року і особливостей технологічних процесів; розподіл у просторі аеродинамічних тисків і пов'язаний з цим природний повітрообмін та аерація приміщення; дія сонячної радіації (через вікна, покриття, легкі стіни), головним чином, впливає на якість мікроклімату в літній період.

Більшість цивільних будівель (адміністративні, навчальні, житлові і т.п.) відносяться до категорії приміщень з незначними виділеннями тепла, що вимагають опалювання в холодний період року.

Гігієнічними нормами для цих будівель встановлені межі природної вентиляції у вигляді мінімальної кратності повітрообміну N. Під кратністю повітрообміну мають на увазі відношення об'єму повітря, що поступає в приміщення протягом 1 години V до кубатури приміщення , тобто

  

(N – має фізичну розмірність 1/год; чисельне значення N у цивільних будівлях зазвичай складає не більше двох повітрообмінів у 1·год; у виробничих будівлях N· = · 10…15 і більше).

У літній період кратність повітрообміну значно підвищується; це потрібно мати на увазі при проектуванні приміщень і вибирати необхідну площу стулкових палітурок (фрамуг, кватирок та ін.); при цьому для припливу свіжого повітря потрібні отвори в нижній зоні приміщення, а для видалення забрудненого повітря – у верхній.

Градації виділення вологи в приміщеннях різного призначення приведені в табл. 3.1.

 

 

Таблиця 3.1

Градації виділення вологи в приміщеннях

Виділення вологи	Приміщення	Вологовиділення при нормальній температурі 15-20°С, г/(м^3·год)
Незначні	Адміністративні житлові приміщення і тому подібне	До 5
Середні	Зали для глядачів, цехи з великим кількостям робітників	6-20
Великі	Цехи електролізу міді, нікелю, відділення флотації	21-50

 

На самопочуття людини і стан захисних конструкцій великий вплив чинять: середня температура повітря в приміщенні та її зміна протягом доби; вологість і швидкість руху повітря в приміщенні. Швидкість руху повітря набуває вирішального значення в літній період у приміщеннях без штучного охолодження. Усереднена або радіаційна температура внутрішніх поверхонь приміщення має найважливіше гігієнічне значення, оскільки велика частина втрат тепла організмом людини (від 45 до 60% сумарних тепловтрат) обумовлюється нижчою температурою внутрішніх поверхонь приміщення.

Рисунок 3.1 – Визначення ділянки температур, що забезпечують тепловий комфорт в опалювальному приміщенні: 1 - зона можливого перегрівання; 2 - зона комфорту; 3 - зона можливого охолодження

Рисунок 3.2 – Номограма для визначення ефективних температур у літній період

 

Усереднена температура внутрішніх поверхонь визначається за формулою:

, ,

де ; t _п та S – відповідно температура і площі огороджувань (стелі, стін, підлоги та ін.); Σ S – сумарна площа огороджень.

При пониженій радіаційній температурі t _{п .сеp} температура повітря повинна підвищуватися для створення в приміщенні комфортного теплового середовища. І, навпаки, при високій радіаційній температурі внутрішню температуру повітря необхідно зменшувати.