Процессы формирования микроклимата

Как упоминалось выше, микроклимат помещения характеризуется комплексом параметров, определяющих тепловое состояние помещения и газовый состав воз­духа в нем. Параметры микроклимата формируются под воздействием на поме­щение потоков теплоты, влаги, газовых примесей.

Перечисленные потоки поступают в помещение через наружные ограждения из наружной среды, через внутренние ограждения из соседних помещений здания и от внутренних источников, действующих в технологическом процессе. При взаимодействии с объемом помещения потоки трансформируются и преобразу­ются, вызывая изменение соответствующих параметров микроклимата. Отклоне­ние параметров от заданных значений компенсируется системами отопления- охлаждения и вентиляции, которые в свою очередь также подают в помещение потоки тепла, влаги и свежий воздух, нейтрализующие вредные воздействия на микроклимат.

При этом потоки, вызывающие отклонение параметров от заданных величин называются возмущающими воздействиями, а потоки, приводящие параметры к норме - регулирующими воздействиями.

Процессы трансформации потоков тепла, влаги и воздуха, в результате которых происходит изменение параметров микроклимата, и есть процессы формирования микроклимата. Можно выделить три группы физических про­цессов формирования микроклимата, протекающих в помещении - это процессы теплообмена, процессы перемещения потоков воздуха и процессы молекулярной диффузии газовых примесей в воздухе помещения.

Совокупность процессов формирования отдельных параметров или групп па­раметров называют режимом. При рассмотрении задач обеспечения микрокли­мата обычно имеет дело с тепловым, влажностным, воздушным и газовым режи­мом помещения или здания.

Теплообмен в помещении обусловлен поступлением в него тепловых потоков, которые принято условно разделять по их природе на лучистые и конвективные. Конвективный теплообмен протекает между поверхностями ограждений и обо­рудования и воздухом помещения. Помимо этого в помещение поступают кон­вективные тепловые потоки с нагретым (охлажденным) воздухом в основном от систем вентиляции и кондиционирования воздуха. В лучистом теплообмене уча­ствуют поверхности, обращенные в помещение.

Источниками тепла в помещении, как правило, являются тепловыделения от технологического оборудования, людей, искусственного освещения, отопитель­ных приборов и теплопоступления от солнечной радиации через окна. Реже теп­ловые потоки, направленные внутрь помещения, проходят через непрозрачные наружные ограждения - в основном через бесчердачные покрытия, нагреваемые солнечной радиацией.

Стоки тепла (тепловые потоки, направленные из помещения), как правило - теплопотери через наружные ограждения и тепловые потоки с охлажденным воз­духом. Источники и стоки могут быть чисто конвективными и смешанными - лучисто-конвективными. Следует иметь в виду, что потоки разной природы по- разному формируют температурные условия в помещении. Так, лучистые потоки поглощаются поверхностями ограждений и мебели и приводят к их нагреву. Рас­пределение лучистых потоков в помещении носит, как правило, неравномерный или ассиметричный характер, что приводит к неравномерному нагреву отдельных поверхностей. Нагретые поверхности передают за счет естественного конвектив­ного теплообмена тепло воздуху помещения. Если температура воздуха выше температуры поверхности, конвективный теплообмен имеет другое направление. Так как поверхности ограждений обладают тепловой инерцией, теплообмен про­текает в нестационарном режиме. Подвижность воздуха несколько интенсифици­рует естественный теплообмен на поверхностях.

Конвективное тепло поступает непосредственно в воздух , который не обладает тепловой инерцией, что приводит к быстрому изменению температуры воздуха

В помещениях большого объема происходит медленное перемешивание возду­ха, что приводит к неравномерному распределению температуры воздуха.

Перемещение потоков воздуха имеет место как между помещениями в преде­лах здания, так и в пределах одного помещения. Помимо этого в помещение через наружные ограждения поступает наружный или удаляется внутренний воздух.

Потоки воздуха, попадающие в помещение из других помещений, несут с собой газовые примеси, загрязняющие воздух помещения. Наружный воздух, как пра­вило, охлаждает помещение.

 

Рис.1.2.Схема вертикального перемещения потоков воздуха в здании

Перемещение воздуха между помещениями по вертикали здания обу­словлено вертикальным распределением разности давления снаружи и внутри здания при разности объемного веса наружного и внутреннего воздуха. В боль­шинстве случаев объемный вес наружного воздуха больше, поэтому потоки воз­духа имеют направление снизу вверх.

Горизонтальное перемещение воздуха связано с действием ветра на здание. При этом воздух инфильтруется в помещение через неплотности наружных ограждений с наветренной стороны здания, а эксфильтруется наружу - в помещении на заветренной стороне здания.

 

Рис.1.3.Перемещение потоков в помещении

Движение потоков воздуха внутри помещения возникает около нагретых поверхностей отопительных приборов и технологического оборудования и охла­жденных поверхностей наружных ограждений (так называемые конвективные источники, формирующие конвективные струи) . Наиболее интенсивное движение воздуха в помещении связано с действием вентиляционных струй. В ре­зультате перемещения потоков воздуха в объеме помещения имеет место нерав­номерное распределение газовых примесей, температуры, влажности и подвиж­ности воздуха. В пределах рабочей зоны помещения возникают застойные зоны с вихреобразным движением воздуха, в которых могут накапливаться вредные примеси, что недопустимо.

Молекулярная диффузия паров и газов в воздухе имеет место за счет разности парциального давление в непосредственной близости от источника примесей и в удалении от него. Вследствие подвижности воздуха скорость распространения вредных примесей в объеме помещения во много раз превышает скорость диффу­зии . Поэтому этот процесс не оказывает существенного влияния на формирова­ние параметра микроклимата - концентрации газовой вредности в той мере, как например перемещение потоков воздуха в помещении