1. Komfort cieplny pomieszczeń

Transkrypt

1 1. Komfort ceplny pomeszczeń Przy określanu warunków panuących w pomeszczenu używa sę zwykle dwóch poęć: mkroklmat komfort ceplny. Przez poęce mkroklmatu wnętrz rozume sę zespół wszystkch parametrów fzycznych chemcznych danego pomeszczena, wyweraący wpływ na organzm człoweka. Do głównych parametrów mkroklmatu zalczyć można: temperaturę powetrza, średną temperaturę powerzchn przegród, prędkość ruchu powetrza, wlgotność powetrza. Zespół czynnków pozatermcznych to: zaneczyszczene powetrza, onzaca powetrza, pozom hałasów, ośwetlene tp., których wpływ est mneszy mne poznany. Komfortem ceplnym określa sę warunk dobrego samopoczuca, t. tak stan otoczena, w którym est zachowana równowaga ceplna organzmu ludzkego. Odczuwane cepła lub zmna przez człoweka, czyl stopeń obcążena układu termoregulacynego organzmu, zależy od wymenonych głównych parametrów mkroklmatu. System regulac termczne człoweka, którego zadanem est utrzymywane stałe temperatury cała, wynoszące ok. 37 C, oddzałue na lość cepła oddawanego przez organzm przez promenowane, konwekcę, przewodzene odparowane wlgoc. Ponadto lość oddawanego cepła zwązana est z wydatkem energetycznym organzmu, a węc zależy od rodzau wykonywanych czynnośc. Równocześne straty cepła organzmu zależą od zolacynośc ceplne odzeży. Zwązk te można wyrazć ogólnym równanem blansu ceplnego organzmu S M W E R C (1) gdze: S - strumeń cepła zwązany ze wzrostem temperatury cała (w warunkach równowag ceplne S = O), M - strumeń cepła produkowanego przez organzm w wynku przemany mater (metabolzm), W - strumeń cepła zwązany z wykonywanem pracy zewnętrzne, E - strumeń cepła traconego w wynku odparowana wody, R - strumeń cepła tracony przez wypromenowane do otoczena, C - strumeń cepła traconego przez konwekcę. Organzm człoweka może samoczynne przystosować sę tylko w pewnych newelkch grancach do zman warunków otoczena. Przekroczene tych granc prowadz do zachwana równowag ceplne organzmu, co groz zdrowu, a nawet życu człoweka. Dlatego w pomeszczenach przeznaczonych do meszkana, pracy wypoczynku,. należy stwarzać optymalne warunk, w zależnośc od rodzau ch użytkowana. Strumeń ceplny produkowany przez organzm w wynku przemany mater M zależy od rodzau wykonywanego zaęca est proporconalny do ntensywnośc oddychana. Przykładowo, dla człoweka odpoczywaącego w bezruchu (w pozyc sedzące) strumeń cepła produkowanego przez organzm M est w przyblżenu stały wynos ok. 58 W na 1 m 2 powerzchn cała w cągu 1 godzny. Przy cężke pracy fzyczne strumeń cepła wzrasta do welkośc ok W/( m 2 h). Przy maksymalnym chwlowym wysłku strumeń cepła może przekroczyć welkość nawet klku tysęcy W/( m 2 h). Dodatne wartośc E, R, C we wzorze (1) odpowadaą wzrostow temperatury, a uemne e spadkow. Pracę W wykonywaną, przez organzm traktue sę ako dodatną. Czynnkem decyduącym o odczucu komfortu ceplnego est temperatura powetrza średna temperatura powerzchn przegród otaczaących. Dla pomeszczeń, w których

2 powetrze znadue sę w bezruchu można przyąć, że temperatura odczuwalna t M est równa średne arytmetyczne temperatury powetrza t powerzchn otaczaące pomeszczene t r t tr t M (2) 2 W okrese zmowym w pomeszczenach meszkalnych oraz przeznaczonych na pracę umysłową odpoczynek za nawłaścwszy pozom temperatury odczuwalne przymue sę 20 C. Natomast w pomeszczenach, w których wykonue sę pracę fzyczną, temperatura ta est zróżncowana, w grancach C, w zależnośc od ntensywnośc pracy. W pomeszczenach ogrzewanych, w których temperatura powetrza wynos18 23 C, wpływ wlgotnośc względne powetrza est newelk. Zróżncowane wlgotnośc powetrza w grancach 30 60%, które występue naczęśce w pomeszczenach ogrzewanych, ne est odczuwalne przez ludz w sposób stotny. Równeż wpływ prędkośc przepływu powetrza ponże 0,2 m/s, co przeważne ma mesce w pomeszczenach meszkalnych użytecznośc publczne, ne ma stotnego znaczena na odczuce komfortu ceplnego. W okrese letnm, oprócz temperatury powetrza temperatury przegród otaczaących, równeż wlgotność powetrza oraz prędkość ego ruchu wpływaą w stotny sposób na odczuce komfortu ceplnego. Wzrost wlgotnośc powetrza w temperaturze ponad 23 C powodue utrudnone odparowane potu est odczuwalny ak wzrost temperatury. Natomast wzrost prędkośc ruchu powetrza w temperaturze ponże 30 C odczuwa sę ako spadek temperatury otoczena. Wyklucza sę gwałtowne ruchy powetrza (przecąg), które mogą być szkodlwe dla zdrowa. W Polsce ne normue sę temperatury w pomeszczenach w okrese letnm, mmo że przy dużych przeszklenach elewac zysk cepła od nasłonecznena może podneść temperaturę w pomeszczenach znaczne ponad odczuce komfortu ceplnego. Według wymagań zagrancznych temperatura w pomeszczenach latem ne pownna przekraczać 27 C. W stane spoczynku lub pracy umysłowe za nawłaścwszą przymue sę temperaturę C, a przy cężke pracy fzyczne w grancach C. 2. Stablzaca temperatury wewnętrzne w okrese zmowym Ampltudę temperatur w pomeszczenu będące mędzy nnym statecznośc ceplne przegród, można wyznaczyć z uproszczone zależnośc: gdze: 0,7mQ śr B P - Warunek Statecznośc w okrese zmowym ampltuda temperatury powetrza wewnętrznego w pomeszczenu, 0,7 współczynnk wynkaący z wzaemnego przesunęca fazowego temperatury strumena ceplnego, m współczynnk nerównomernego ogrzewana - 2 -

3 m Q max Q max, Q mn odpowedno maksymalna lub mnmalna wartość strumena cepła wydzelana przez urządzena grzewcze Q śr średna wartość strumena cepła wydzelonego przez urządzena grzewcze B wartość wyrażaąca wpływ poemnośc ceplne przegrody określana z zależnośc Y B Y Y współczynnk przyswaana cepła przez wewnętrzną powerzchnę przegrody zależny od współczynnka przenkana cepła, cepła właścwego c gęstośc materału przegrody, współczynnk przemowana cepła przez wewnętrzną powerzchnę przegrody. 3. Warunk w pomeszczenach ogrzewanych w okrese zmowym W naszym klmace natrudneszym okresem z punktu wdzena zapewnena warunków komfortu ceplnego dla ludz est zma. Wąże sę to ne tylko z ochroną od wpływu czynnków atmosferycznych, ale główne z zapewnenem odpowedno wysoke temperatury w pomeszczenach. W warunkach ustalonego przepływu cepła, przy stneące różncy temperatur powetrza wewnątrz pomeszczeń powetrza zewnętrznego, o zapewnenu warunków komfortu ceplnego decyduą: zolacyność termczna przegród (główne zewnętrznych) oraz wydatek urządzeń grzenych. W każde chwl pownna sę blansować lość wytworzonego cepła z loścą traconego z pomeszczena. Straty cepła z pomeszczena do powetrza zewnętrznego są sumą strat cepła przez przenkane na ogrzane powetrza wentylacynego. Przy zmenne w czase temperaturze powetrza zewnętrznego, stnee koneczność zapewnena stałe temperatury w pomeszczenu. Drugm podstawowym czynnkem kształtuącym warunk komfortu ceplnego est zolacyność termczna ścan stykaących sę z powetrzem zewnętrznym Wszystke te ogranczena maą na celu zmneszene energ zużywane na ogrzewane, ak równeż przyczynaą sę do stablzac optymalnych parametrów komfortu ceplnego w okrese zmowym. 4. Stablzaca temperatur w okresach letnch gdze: J c =J B +J R - Całkowte natężene promenowana słonecznego J B promenowane rozproszone J R - promenowane bezpośredne Stateczność ceplną w okrese letnm określa sę przyrostem temperatury powetrza w pomeszczenu ponad temperaturę odnesena (średna temperatura 2Q Q śr mn - 3 -

4 powetrza zewnętrznego w rozpatrywanym przedzale czasowym). Przyrost ten, a bardze ogólne mówąc zysk cepła w pomeszczenu, zależą przede wszystkm od: - welkośc powerzchn przeszklonych, - współczynnka przepuszczalnośc energ ceplne, - orentac elewac z powerzchnam przeszklonym względem stron śwata. 5. Warunk w pomeszczenach w okrese letnm Zmany temperatury powetrza w pomeszczenach w okrese letnm zachodzą główne pod wpływem promenowana słonecznego, przedostaącego sę do pomeszczeń przez okna. Przy wyelmnowanu wpływu nasłonecznena, temperatura w pomeszczenach est praktyczne wyrównana zblżona do średne temperatury powetrza zewnętrznego w rozpatrywanych klku lub klkunastu dn, traktowane ako temperatura odnesena. Od te temperatury można lczyć wzrost temperatury spowodowane nasłonecznenem. Natężene promenowana słonecznego, padaącego na płaszczyznę prostopadłą do promen na górne umowne grancy atmosfery, est w przyblżenu stałe równe średno I o = 1355 W / m 2 K (tzw. stała słoneczna). Po prześcu przez warstwę powetrza natężene promenowana malee wskutek absorpc promenowana przez parę wodną oraz rozpraszana go na stałych cekłych zawesnach w powetrzu. W wynku tego rozpraszana atmosfera stae sę dodatkowym źródłem tzw. promenowana rozproszonego. W atmosferze nasycone dymam, pyłam parą wodną promenowane bezpośredne malee, natomast promenowane rozproszone wzrasta. Natężene promenowana słonecznego z kerunku wschodnego zachodnego są ednakowe symetryczne względem połudna. W rzeczywstośc przegrzane pomeszczeń est bardze odczuwalne przy orentac zachodne, co wynka z faktu, że równeż temperatura powetrza osąga maksmum po połudnu (ok. godzny pętnaste). W wynku pokryca neba chmuram może następować zank promenowana bezpośrednego, skompensowany tylko częścowo ednoczesnym wzrostem natężena promenowana rozproszonego. Wpływ zachmurzena umowany est w stacach klmatologcznych przez obserwace nasłonecznena, t. czasu trwana promenowana bezpośrednego. Nasłonecznene względne, lczone w procentach, dla okresu letnego przykładowo wynos: na obszarze Polsk 50 60%, w Sztokholme 57%, w Atenach 85%, a w Edynburgu 41%. Temperatura powetrza zewnętrznego w okrese letnm wykazue znaczną zmenność w cągu doby przy ednoczesnych dużych różncach mędzy poszczególnym dobam.. 6. Reżm ceplny pomeszczeń w warunkach letnch O le reżm ceplny pomeszczeń w warunkach zmowych określony est przez właścwośc przegród (główne zewnętrznych) dzałane urządzeń ogrzewczych, to w okrese letnm uzależnony est on przez właścwośc przegród otaczaących pomeszczene ewentualne, dzałane urządzena klmatyzacynego. Zasadncza różnca polega na tym, że pomeszczena wymagaące ochrony ceplne zmą są przeważne ogrzewane, natomast stosowane urządzeń klmatyzacynych, dla zapewnena odpowednch warunków latem ne est tak powszechne nawet w kraach wysoko rozwnętych. Stąd też należy odróżnć dwa odrębne przypadk:.. a) pomeszczeń klmatycznych, w których zakłada sę naczęśce stałość temperatury wewnętrzne, b) pomeszczeń neklmatyzowanych, w których powstaą dość znaczne wahana tem

5 peratury wewnętrzne pod wpływem zewnętrznych czynnków klmatycznych.. W perwszym przypadku przy założone stałe temperaturze powetrza wewnętrznego oblcza sę zysk cepła eksploatacyne od czynnków klmatu zewnętrznego (główne promenowana słonecznego). Nabardze nekorzystne zysk cepła przymue sę ako granczne obcążene nstalac klmatyzacyne, a dopasowane e wydanośc do chwlowych rzeczywstych wartośc zysków cepła stae sę zadanem urządzeń regulac automatyczne. Przyęce stałe temperatury powetrza wewnętrznego ( tym samym przegród wewnętrznych elementów wyposażena wnętrz) powodue pomnęce wpływu poemnośc ceplne przegród. W rzeczywstośc dopuszczene pewnych newelkch wahań temperatury wewnętrzne (co est możlwe np. w obektach budownctwa ogólnego) poprzez częścowe wykorzystane poemnośc ceplne przegród wewnętrznych wpływa na zmneszene nezbędne wydanośc urządzeń klmatyzacynych. Przy wększym ogranczenu wahań temperatury powetrza wewnętrznego (co może być podyktowane względam technolog produkc np., w przemyśle elektroncznym) wpływu poemnośc ceplne przegród ne uwzględna sę. Odwrotne, w przypadku pomeszczeń neklmatyzowanych poemność ceplna przegród, zwłaszcza wewnętrznych, ma zasadncze znaczene. Im masywneszy budynek m mnesze okna, tym uzyskue sę bardze stablną temperaturę pomeszczeń. Ogranczymy sę do omówena w zasadze tylko zagadneń dotyczących pomeszczeń neklmatyzowanych, a węc wahań temperatur wewnętrznych pod wpływem zewnętrznych czynnków klmatycznych. Wahana te zachodzą główne pod wpływem promenowana słonecznego przedostaącego sę do pomeszczeń przez okna. Przy wyelmnowanu wpływu nasłonecznena temperatura w pomeszczenach est wyrównana zblżona do średne temperatury powetrza zewnętrznego w rozpatrywanym okrese klku lub klkunastu dn, traktowane ako temperatura odnesena. Od te temperatury możemy lczyć wzrost temperatury spowodowany nasłonecznenem. Intensywność promenowana słonecznego padaącego na powerzchnę ponową I rv podano w postac funkc uwzględnaące chód dobowy Słońca, orentacę elewac stopeń, zapylena atmosfery. Zmenność temperatury powetrza zewnętrznego przyęto wg krzywe harmonczne o ampltudze 8 C maksmum o 3-e godzne czasu słonecznego lcząc od połudna. PRZYROST TEMPERATURY POWIETRZA WEWNĘTRZNEGO można oblczyć ze wzoru: gdze: F o powerzchna okna, F p powerzchna podłog, t F F S TRI według PN-B-02025: współczynnk przepuszczalnośc energ ceplne zależny od rodzau lośc szyb rodzau szkła oraz stosowana nnych zabezpeczeń typu żaluze zewnętrze, żaluze wewnętrzne, rolety materałowe lub wertkale. o p S - 5 -