Тема 1: Процессы формирования микроклимата помещений. Занятие №3: Аналоговое моделирование

Занятие №3: Аналоговое моделирование.

План занятия:

1. Определение величины лучистого тепла.

2. определение охлаждающей способности окружающей среды.

3. Радиацинно-эффективная температура.

1. Для измерения ощущений не имеется объективной единицы, задача создания функциональной зависимости тепловых ощущений человека и величин характеризующих состояние среды очень сложна. Известны несколько направлений исследований, одно из которых – стремление к построению такого прибора, который являлся бы аналогом человеческого тела. Вместе с тем необходимо отметить, что тепловые ощущения в значительной степени определяются привычными условиями. Поэтому, главная задача исследований – накопление фантастических данных, которые могут быть положены в основу того или иного метода учета тепловых ощущений.

Метод учета радиации посредством этого прибора измеряетсяинтенсивность тепловой радиации поверхности (рис.3). АктинометрН.В.Носкова (ЛИАТ) состоит из блестящих и зачерненных алюминиевых пластинок, расположенных в шахматном порядке на стороне прибора, обращенной к излучающей поверхности. К обратной стороне пластинок присоединена термобатарея из медь – константа. В результате различного поглощения блестящих и зачерненных пластин лучистого тепла возникает термоток, который отклоняет стрелку гальванометра шкала градуирована в …..

Глобустомер Сопоставляя по сух.t с показаниями глобустомера можно сделать качественный вывод о лучистом тепловыделении в помещении. Показания глобустомера. Эту среднюю температуру называют результирующей сухой температурой. Глобустомер, разработанный в институте отопления и вентиляции технического университета в Берлине (рис.24) представляет собой резиновый шар, надутый воздухом, в который вставлен термометр. Теплоемкость шара ничтожно мала 15см Диаметр шарика термометра 0.6см. Если, то резиновый шар нагревается конвективным теплом. Воздух внутри шара будет отдавать тепло термометру. Оболочка шара частично проницаема для тепловых лучей. Поэтому между термометром с оболочкой шара и окружающими поверхностями происходит лучистый теплообмен. Таким образом, шар глобустомера будет отдавать окружающим поверхностям тепло, которое он лучистым путем получает от термометра. По результатам исследований получена зависимость: где - температура термометра; - температура воздуха; - средняя температура злучающих поверхностей. То есть

2. Метод кататермометрии – метод представляет тепловые ощущения как равносильную или охлаждающую способность окружающей среды, которая определяется при помощью кататермометра – спиртового термометра со шкалой от 35÷38. Его подогревают до температуры выше 38 до тех пор, пока спирт не заполнит приблизительно половину объема верхнего резервуара кататермометра. После этого кататермометр помещают в исследуемое пространство и следят за его остыванием. Когда мениск упадет до температуры 38 включают секундомер и регистрируют период времени Zсек, по истечении которых мениск опустится до показаний 35 и термометр охладится до ∆t = 3 Средняя температура термометра за период его остывания в указанных пределах показаний 36,5, что приблизительно равно температуре человеческого тела, поэтому прибор можно рассматривать в качестве его аналога. По скорости остывания можно судить об охлаждающем действии исследуемой среды на человека. Скорость остывания кататермометра

Ф – фактор кататермометра, количество тепла, отдаваемое резервуаром при остывании на 1 и приходящееся на 1 поверхности, эта величина постоянна для каждого прибора. В указанных условиях прибор охлаждается только в результате конвективной и радиационной теплоотдаче. Для учета охлаждающего действия испарения влаги вместо указанного сухого прибора применяется мокрый кататермометр.

На нижний резервуар мокрого кататермометра натягивают чехол из тонкой х/б ткани. Перед измерением прибор погружают в горячую воду 70÷80. После того как часть верхнего резервуара заполнится спиртом, кататермометр устанавливают в исследуемом помещении и повторяют те же операции, что и с сухим.

Остывание мокрого прибора обусловлено совместным влияние радиации и испарения, по этой причине скорость остывания мокрого термометра выше, чем сухого. Из сопоставлений показаний, можно определить относительную роль влажности воздуха в процессе отведения тепла от человеческого тела. Показания обоих приборов отражают влияние … на скорость отведения тепла. Чтобы показания кататермометра характеризовали тепловые ощущения, на основании статистических наблюдений создали шкалу значений и с одной стороны и тепловых ощущений с другой. (табл.3)

То обстоятельство, что средняя температура кататермометра равна температуре тела недостаточно, чтобы рассмотреть кататермометр в качестве аналога тела человека. Окружающая среда оказывает на человека определенное тепловое воздействие через поверхность одежды. Это условие не учитывается кататермометром. Радиационный теплообмен между кататермометром и окружающей поверхностью не аналогичен радиационному теплообмену человеческого тела. По эти соображениям показания кататермометра не могут смерить количественным выражением тепловых ощущений.

3. Метод радиационно-эффективных температур. Шкала эффективных температур не учитывает влияния температурного излучения на тепловые ощущения человека. Кататермометрия недостаточно учитывает влияние т/о излучения.

Решающее влияние на тепловые ощущения оказывает совокупное действие температура воздуха и окружающих поверхностей.

При данной температуре поверхности одежды потеря тепла может быть одной и той же при различных сочетаниях температуры воздуха и окружающих поверхностей стен, оборудования. Чем ниже температура воздуха, тем сильнее конвективная теплоотдача, и для того чтобы тепловые ощущения оставались на определенном уровне, необходимо снизить теплоотдачу излучением, то есть повысить температуру окружающих поверхностей. Таким образом, данной интенсивности мускульной работы соответствует множество сочетаний температуры воздуха и окружающих поверхностей, создающих тождественные тепловые ощущения. Каждое такое сочетание может быть выражено одной величиной – радиационно-эффективной температурой (РЭТ). Очевидно также, что температура поверхности одежды всегда соответствует интенсивности мускульной работы и величине РЭТ. Этому в свою очередь соответствуют определенные тепловые ощущения.

Например, для условий в Харькове (В.А.Яковенко) комфортное тепловое ощущение людей, занятых спокойной работой, наступает при температуре поверхности одежды: зимой – 27.5; летом – 31.1. Этим значениям соответствует определенная величина теплоотдачи 1 поверхности – Qккал/мг*час.

Действительную величину Q при определенных значениях температуры воздуха и окружающих поверхностей показывает специальный прибор – эвпатеоскоп (рис. 26). (автор – Бойко Украинский Институт Экспериментальной Медицины)

Основная часть прибора медный полый цилиндр (Ц) d=190.5мм, h=569мм. Боковой и торцевые поверхности цилиндра зачернены. Внутри установлены 2 лампы (М), нагревающие поверхность цилиндра до требуемой температуры поверхности одежды. Эта температура удерживается на поверхности прибора в течение всего времени его работы терморегулятором (Т), периодически включающим лампы. Прибор снабжен счетчиком электроэнергии (С), часами (В), трансформатором (А), реле (Р), конденсатором (К), вольтметром (Н) и соленоидом (О).

Прибор работает следующим образом: терморегулятор устанавливают на требуемую температуру поверхности. При включенных лампах следят за показаниями счетчика электроэнергии и часов. Измерение считается законченным, когда определено время Z мин, в течение которого израсходовано 10В энергии. Далее определяют количество тепла, которое теряет 1 поверхности цилиндра при заданной его температуре и данном сочетании температур температуры воздуха и окружающих поверхностей. Эта потеря тепла соответствует определенной интенсивности мускульной работы.

Шкала радиационно-эффективных температур (рис. 27): на оси абсцисс – температура воздуха, оси ординат –. Масштаб температур одинаков на обеих осях, следовательно, перпендикуляры к одноименным точкам на осях пересекутся на биссектрисе угла, образованного осями. В этих точках пересечения записаны градусы шкалы РЭТ, равные этим температурам. Прямые, идущие вниз и вправо с одной стороны биссектрисы и вверх и влево с другой, представляют собой представляют собой геометрическое место сочетаний температур воздуха и поверхностей при постоянной РЭТ.

Если при данной интенсивности мускульной работы комфортному тепловому ощущению соответствует 16° РЭТ это может быть обеспечено при или равноценным сочетанием окажется при. Гигиенисты отдают предпочтение таким сочетаниям, при которых в зимнее время выше.

Л2 стр.53-59