Обеспеченность расчетных внутренних условий теплового состояния помещения. Параметры, характеристики и расчетные сочетания показателей наружного климата холодного периода года

Кроме санитарно-гигиенических и технологических требований, определяющих диапазон условий, который должен быть выдержан в течение отопительного периода, во всех случаях важной является степень обеспеченности поддержания заданных внутренних условий. Обеспеченность устанавливает, как часто или насколько продолжительны могут быть отклонения внутренних условий от заданных расчетных.

Такие здания, как больницы, родильные дома, детские ясли, а также некоторые цехи с жесткими технологическими режимами, требуют высокой степени обеспеченности расчетных условий. Заданные условия в них должны выдерживаться практически при любой погоде, какая может быть в районе строительства. В зданиях общего назначения (жилые дома, общежития, залы музеев, книгохранилища, цехи с фиксированными рабочими местами и т. д.) возможны разовые кратковременные отклонения от расчетных условий. В зданиях второстепенного назначения, периодически функционирующих, с кратковременным пребыванием людей (торговые и выставочные залы, залы ожидания для пассажиров, монтажные цехи и др.) степень обеспеченности расчетных внутренних условий может быть еще более низкой.

Таким образом, для помещений различного назначения должны быть заданы не только расчетные внутренние условия, но и показатели степени их обеспеченности.

Обеспеченность условий характеризуется коэффициентом обеспеченности К_ОБ. Величина коэффициента обеспеченности по числу n случаев К_ОБ показывает в долях единицы или процентах число случаев, когда недопустимо отклонение от расчетных условий. Зная К_{ОБ n} можно сказать, в скольких случаях (в процентах или долях) возможно отклонение от расчетных условий. Например, если К_ОБ = 0,92, это означает, что только в четырех зимах из 50 (или 8 из 100) в периоды наибольших зимних похолоданий могут быть отклонения условий в помещении от расчетных. Коэффициент обеспеченности характеризует и продолжительность возможных отклонений.

Коэффициент обеспеченности расчетных условий для холодного периода года

Для зимнего периода задача определения расчетных наружных условий в основном сводится к определению расчетного сочетания зависимых событий tn и Vn с учетом заданного коэффициента обеспеченности К_oб.

В СНиП расчетные параметры наружного воздуха для теплотехнического расчета ограждений даны с коэффициентом обеспеченности 0,92 и 0,98 (приблизительно соответствуют уровню требований В и П), для расчета систем отопления—0,92.

Характеристики наружного климата холодного периода года. Основным показателем холодного периода года является изменение температуры наружного воздуха t_н. Зимы заметно отличаются в разных районах и в отдельные годы. Но в видимой хаотичности есть довольно устойчивая закономерность в постоянном понижении температуры по мере приближения к наиболее холодному периоду. В это время четко обозначается (на фоне устойчивых зимних температур) период peзкого похолодания.

Для ряда климатических пунктов с учетом различных коэффициентов обеспеченности построены расчетные кривые изменения температуры наружного воздуха в период резкого похолодания. Эти кривые для разных районов имеют характерную и близкую по очертанию форму (рис 2.l): сравнительно медленное равномерное понижение температуры до начала периода резкого похолодания, затем резкое понижение температуры с последующим повышением. При медленном понижении температуры, как это наблюдается на начальном участке кривой, распределение температуры в сечении ограждения в каждый момент времени практически соответствует стационарному. При быстром похолодании процесс теплопередачи через ограждение становится нестационарным и для его расчета нужно иметь полную характеристику динамики изменения температуры. В период резкого похолодания расчетные кривые для разных географических пунктов и при разных коэффициентах обеспеченности могут быть определены тремя параметрами: температурой начала периода резкого похолодания t_но , амплитудой A_tH изменения температуры в этот период от t_но до минимальной температуры t_{н мин} (A_tH = t_но - t_{н мин}) и продолжительностью периода резкого похолодания z_рп (время понижения температуры oт t_но до t_{н мин} )

Рис. 2.1. Характерная расчетная кривая изменения температуры наружного воздуха в период резкого похолодания

1 — период резкого похолодания; 2 — период устойчивой зимней температуры

В СНиП приняты следующие значения расчетной наружной температуры для каждого географического пункта: средняя температура наиболее холодных суток t_н1 при К_об=0,92 и 0,98 и средняя температура наиболее холодной пятидневки t_н5 при К_об=0,92. Эти температуры определены по восьми и соответственно двум суровым зимам последних 50 лет.

Расчетная скорость ветра по СНиП принимается равной максимальной скорости из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, с корректировкой на высоту здания.

Рис. 2.2. Схема изменения тепловой нагрузки (а) и определения параметров отопительного сезона (б)

1 — теплопотери помещением, 2 — технологические и бытовые тепловыделения (потери) в помещении; 3 - дефицит теплоты в тепловом балансе помещения; 4 — затраты теплоты на отопление, 5 — продолжительность работы системы отопления; 6 —изменение температуры наружного воздуха в зимний период года; 7 —средняя температура t_ос и продолжительность z_ос отопительного сезона

Отопление в течение всего холодного периода года должно обеспечивать расчетные внутренние условия. Продолжительность отопительного периода зависит от географического места расположения и соотношений составляющих теплового баланса зданий. Начало и конец работы системы отопления связаны с появлением дефицита (недостатка) теплоты в тепловом балансе помещений. Годовые затраты теплоты на отопление зависят от продолжительности z_ос и средней температуры t_ос отопительного сезона, т. е. определяются градусо-сутками периода, когда наружная температура устойчиво становится ниже температуры начала и конца отопительного сезона t_нос. На рис. 2.2 приведена схема изменения тепловой нагрузки и параметров отопительного сезона.