RU2636807C1 - Estimation method of microclimate comfort in premises of habitable, public and office buildings - Google Patents

Estimation method of microclimate comfort in premises of habitable, public and office buildings Download PDF

Info

Publication number
RU2636807C1
RU2636807C1 RU2016126249A RU2016126249A RU2636807C1 RU 2636807 C1 RU2636807 C1 RU 2636807C1 RU 2016126249 A RU2016126249 A RU 2016126249A RU 2016126249 A RU2016126249 A RU 2016126249A RU 2636807 C1 RU2636807 C1 RU 2636807C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
comfort
formula
room
coefficient
Prior art date
Application number
RU2016126249A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Викторович Бухмиров
Мария Владимировна Пророкова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ)
Priority to RU2016126249A priority Critical patent/RU2636807C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2636807C1 publication Critical patent/RU2636807C1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D10/00District heating systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K17/00Measuring quantity of heat
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/56Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1919Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/17District heating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Abstract

FIELD: ventilation.
SUBSTANCE: in the described method, which consists in measuring the indoor air temperature, relative humidity, air mobility, ambient temperature, preliminarily determine the preferred type and characteristics of the work performed, as well as the thermal conductivity resistance of the people's clothing preferred type, additionally measure the person clothing surface temperature, the carbon dioxide concentration in the air of the premise under examination and in the outdoor air, calculate the components of the person heat balance equation, determine the coefficient of human thermal condition comfort coefficient k1, the radiative cooling coefficient k2, the radiation fluxes asymmetry coefficient k3, the air medium quality coefficient k4. Calculate the comfort level of the microclimate according to the formula: W = k1⋅k2⋅k3⋅k4, and estimate the comfort level of the microclimate according to the following scale: <-0.5 - cold, discomfort, -0.3÷-0.5 - cool, light discomfort, 0÷-0.3 - cool, but comfortable, 0 - comfort, 0÷0.3 - heat, but comfortable, 0.30÷0.5 - heat, slight discomfort.
EFFECT: increasing the accuracy of determining the comfort level in the premises of habitable, public and office buildings.
1 cl

Description

Изобретение относится к системам контроля эффективности работы систем отопления, вентиляции и кондиционирования жилых, общественных и административных зданий и может быть использовано при проектировании, реконструкции и оптимизации режимов работы указанных систем, а также при разработке и внедрении энергосберегающих мероприятий.The invention relates to systems for monitoring the efficiency of heating, ventilation and air conditioning systems in residential, public and administrative buildings and can be used in the design, reconstruction and optimization of the operating modes of these systems, as well as in the development and implementation of energy-saving measures.

Широко известны способы определения комфортности микроклимата, включающие измерения и оценки отдельных его составляющих: температуры, подвижности, относительной влажности воздуха помещений, а также характеристик теплового излучения. Примером может служить ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», а также СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».Widely known methods for determining the comfort of a microclimate, including measuring and evaluating its individual components: temperature, mobility, relative humidity of indoor air, as well as the characteristics of thermal radiation. An example is GOST 30494-2011 “Residential and public buildings. The microclimate parameters in the premises ", as well as SanPiN 2.2.4.548-96" Hygienic requirements for the microclimate of industrial premises ".

Существенным недостатком данных способов является пренебрежение качеством воздуха, а также взаимным влиянием факторов микроклимата друг на друга и на организм человека.A significant drawback of these methods is the neglect of air quality, as well as the mutual influence of microclimate factors on each other and on the human body.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ оценки комфортности рабочей зоны по параметрам микроклимата (патент на изобретение RU №2509322, МПК G01W 1/02, 2012 г.), принятый за прототип. Указанный способ заключается том, что сначала осуществляют замер температуры воздуха по психрометру, затем замеряют влажность воздуха по стационарному психрометру и определяют скорость движения воздуха по анемометрам, затем на основании полученных параметров - температуры воздуха в рабочей зоне, его влажности и скорости движения, а также температуры окружающих поверхностей в рабочей зоне - рассчитывают степень комфортности по следующей формуле:Closest to the technical nature of the claimed is a method for assessing the comfort of the working area according to the microclimate parameters (patent for invention RU No. 2509322, IPC G01W 1/02, 2012), adopted as a prototype. The indicated method consists in first measuring the air temperature using a psychrometer, then measuring the air humidity using a stationary psychrometer and determining the air speed using anemometers, and then, based on the obtained parameters, the air temperature in the working area, its humidity and speed, as well as the temperature surrounding surfaces in the working area - calculate the degree of comfort according to the following formula:

S=7,83-0,1tB-0,0968tO-0,0372Р+0,18v(37,8-tB),S = 7.83-0.1t B -0.0968t O -0.0372P + 0.18v (37.8-t B ),

где tB - температура воздуха в рабочей зоне производственного помещения; tO - температура окружающих поверхностей в рабочей зоне; v - скорость движения воздуха, м/с;where t B - air temperature in the working area of the production room; t O is the temperature of the surrounding surfaces in the working area; v is the air velocity, m / s;

Р - парциальное давление водяных паров, рассчитываемое по формуле:P is the partial pressure of water vapor, calculated by the formula:

Р=0,01ϕ×Рнас, мм рт.ст.,P = 0.01ϕ × P us , mmHg,

где ϕ - относительная влажность воздуха, %; Рнас - парциальное давление водяного пара в насыщенном состоянии, после чего оценивают комфортность параметров микроклимата по следующей шкале: 1 - очень жарко; 2 - слишком тепло; 3 - тепло, но приятно; 4 - чувство комфорта; 5 - прохладно, но приятно; 6 - холодно; 7 - очень холодно; отличающийся тем, что при этом осуществляют замеры: температуры воздуха и его влажности по стационарному психрометру типа ВИТ-2, скорости движения воздуха по цифровому анемометру ATE-1034, а температуры окружающих поверхностей в рабочей зоне - с помощью контактного термометра с погружаемым зондом типа ТК5.01М.where ϕ is the relative humidity,%; P us - the partial pressure of water vapor in a saturated state, after which they evaluate the comfort of the microclimate parameters on the following scale: 1 - very hot; 2 - too warm; 3 - warm, but nice; 4 - a sense of comfort; 5 - cool, but nice; 6 - cold; 7 - very cold; characterized in that they measure: air temperature and its humidity using a stationary VIT-2 psychrometer, air velocity using an ATE-1034 digital anemometer, and the temperature of surrounding surfaces in the working area using a contact thermometer with an immersion probe of the TK5 type. 01M.

Недостатком указанного решения является применимость исключительно к помещениям производственного назначения и отсутствие учета взаимного влияния параметров друг на друга и на комфортность микроклимата.The disadvantage of this solution is its applicability exclusively to industrial premises and the lack of consideration of the mutual influence of parameters on each other and on the comfort of the microclimate.

Технический результат заключается в повышении точности определения уровня комфортности помещений жилых, общественных и административных зданий за счет расширения спектра параметров, учитываемых при оценке уровня комфортности микроклимата, а также анализа вредностей, характерных только для помещений жилых, общественных и административных зданий.The technical result consists in increasing the accuracy of determining the level of comfort of premises of residential, public and administrative buildings by expanding the range of parameters taken into account when assessing the level of comfort of the microclimate, as well as analyzing the hazards that are typical only for premises of residential, public and administrative buildings.

Технический результат достигается тем, что в способе оценки комфортности микроклимата в помещениях жилых, общественных и административных зданий, заключающемся в измерении в помещении температуры воздуха, относительной влажности, подвижности воздуха, температуры окружающих поверхностей, предварительно определяют преимущественный тип и характеристики выполняемой работы, а также сопротивление теплопроводности преимущественного типа одежды людей, дополнительно измеряют температуру поверхности одежды человека, концентрацию диоксида углерода в воздухе обследуемого помещения и в наружном воздухе, вычисляют составляющие уравнения теплового баланса человека, рассчитывают коэффициент комфортности теплового состояния человека k1 по формуле: k1=(qн-qф)/qн,The technical result is achieved by the fact that in the method of assessing the comfort of the microclimate in the premises of residential, public and administrative buildings, which consists in measuring the indoor air temperature, relative humidity, air mobility, temperature of the surrounding surfaces, the preferred type and characteristics of the work performed, as well as resistance, are preliminarily determined thermal conductivity of the predominant type of people's clothing, additionally measure the surface temperature of human clothing, the concentration of dioxide and carbon in the air of the test room and in the outdoor air, calculate the components of the equation of the heat balance of a person, calculate the coefficient of comfort of the heat state of a person k 1 by the formula: k 1 = (q n -q f ) / q n ,

где qн - количество тепловой энергии, которое необходимо удалить с поверхности тела человека для обеспечения его комфортного теплового состояния при заданном типе выполняемой в помещении работы, qф - количество теплоты, фактически удаляемое с поверхности тела человека (Вт/м2).where q n is the amount of thermal energy that must be removed from the surface of the human body to ensure a comfortable thermal state for a given type of work performed in the room, q f is the amount of heat actually removed from the surface of the human body (W / m 2 ).

Рассчитывают значение асимметрии радиационного излучения по формуле:Calculate the value of the asymmetry of radiation by the formula:

Δta=tp,max-tp,min,Δt a = t p, max -t p, min ,

где tp,max - максимальная температура окружающих поверхностей помещения, °С;where t p, max - the maximum temperature of the surrounding surfaces of the room, ° C;

tp,min - минимальная температура окружающих поверхностей помещения, °С;t p, min - the minimum temperature of the surrounding surfaces of the room, ° C;

Определяют значение коэффициента радиационного охлаждения k2:The value of the coefficient of radiation cooling k 2 is determined:

при tв-tp,min>2 вычисляют по формуле: k2=(qн-qл,т)/qн, где qл,т - лучистый тепловой поток, уходящий с поверхности тела человека на самую холодную окружающую поверхность помещения, tв - температура воздуха в помещении, °С,at t in -t p, min > 2 is calculated by the formula: k 2 = (q n -q l, t ) / q n , where q l, t is the radiant heat flux leaving the surface of the human body to the coldest surrounding surface premises, t in - air temperature in the room, ° С,

при tв-tp,min≤2 принимают k2=1.when t in -t p, min ≤2 take k 2 = 1.

Определяют значение коэффициента асимметрии радиационных потоков k3:The value of the asymmetry coefficient of the radiation flux k 3 is determined:

при Δta>3,9+1,8 R0, где R0 - сопротивление теплопроводности преимущественного типа одежды людей в помещении, клоwhen Δt a > 3.9 + 1.8 R 0 , where R 0 is the thermal conductivity resistance of the predominant type of clothing of people in the room,

вычисляют по формуле: k3=1-0,01(0,17Δta 2+0,72Δta-2,12),calculated by the formula: k 3 = 1-0.01 (0.17Δt a 2 + 0.72Δt a -2.12),

при Δta≤3,9+1,8 R0 принимают k3=1.when Δt a ≤3.9 + 1.8 R 0 take k 3 = 1.

Рассчитывают избыточную концентрацию С диоксида углерода в помещении по формуле: С=Спо,The excess concentration of carbon dioxide C in the room is calculated according to the formula: C = C p -C o ,

где Сп - концентрации двуокиси углерода в воздухе помещения, ppm; Сo - концентрации двуокиси углерода в наружном воздухе, ppm.where C p is the concentration of carbon dioxide in the room air, ppm; With o - the concentration of carbon dioxide in the outdoor air, ppm.

Определяют значение коэффициента качества воздушной среды k4:The value of the air quality factor k 4 is determined:

при С>400 вычисляют по формуле: k4=-0,00045С+1,18,at C> 400, it is calculated by the formula: k 4 = -0,00045C + 1.18,

при С≤400 принимают k4=1.when C≤400 take k 4 = 1.

Вычисляют уровень комфортности микроклимата по формуле:The microclimate comfort level is calculated by the formula:

W=k1⋅k2⋅k3⋅k4,W = k 1 ⋅k 2 ⋅k 3 ⋅k 4 ,

и оценивают уровень комфортности микроклимата по следующей шкале:and evaluate the level of microclimate comfort on the following scale:

Figure 00000001
Figure 00000001

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Сначала определяют преимущественный тип и характеристики работ, выполняемых в обследуемом помещении (метаболистическую теплоту, отнесенную к 1 м2 поверхности тела человека - qмт, Вт/м2; коэффициент полезного действия механической работы - η; относительную скорость движения в неподвижном воздухе - v0, м/с).First, the preferred type and characteristics of the work performed in the examined room are determined (metabolic heat, referred to 1 m 2 of the surface of the human body - q mt , W / m 2 ; the efficiency of mechanical work - η; the relative speed of motion in still air - v 0 , m / s).

Определяют сопротивление теплопроводности R0, кло, преимущественного типа одежды людей в помещении.Determine the thermal conductivity resistance R 0 , clo, the predominant type of clothing of people in the room.

Проводят измерения температуры воздуха tв, °С; относительной влажности воздуха ϕ, %; температуры поверхности одежды человека tо, °С; подвижности воздуха - ν, м/с; температуры окружающих поверхностей tp,i, °С, в трех точках, удаленных друг от друга более чем на 0,5 м; концентрации двуокиси углерода (СО2) в воздухе обследуемого помещения Сп, см33 (ppm) и концентрации двуокиси углерода (СО2) в наружном воздухе - Сo, см33 (ppm). Измерения проводятся, например, многофункциональным измерительным прибором testo-435-1 либо иными сертифицированными измерительными средствами, внесенными в Государственный реестр средств измерений. Выбирают максимальную tp,max и минимальную tp,min температуры окружающих поверхностей помещения.Measure the air temperature t in , ° C; relative humidity ϕ,%; surface temperature of human clothing t o , ° C; air mobility - ν, m / s; the temperature of the surrounding surfaces t p, i , ° C, at three points remote from each other by more than 0.5 m; the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) in the air of the inspected room With p , cm 3 / m 3 (ppm) and the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) in the outside air - With o , cm 3 / m 3 (ppm). Measurements are carried out, for example, with the testo-435-1 multifunction measuring instrument or other certified measuring instruments entered in the State Register of Measuring Instruments. Choose the maximum t p, max and minimum t p, min temperatures of the surrounding surfaces of the room.

Вычисляют составляющие уравнения теплового баланса человека.The components of the heat balance equation of a person are calculated.

Тепловой поток, который необходимо удалять излучением и конвекцией с поверхности тела человека для обеспечения его комфортного теплового состояния, рассчитывают по формуле:The heat flux, which must be removed by radiation and convection from the surface of the human body to ensure its comfortable thermal state, is calculated by the formula:

qн=qтп-qдп-qип-qдс-qдя,q n = q mp -q dp -q un -q ds -q qa ,

где qтп - внутренняя теплопродукция тела человека, Вт/м2;where q tp is the internal heat production of the human body, W / m 2 ;

qдп - теплопотери через кожу за счет диффузии паров, Вт/м2;q DP - heat loss through the skin due to vapor diffusion, W / m 2 ;

qип - теплопотери с поверхности кожи при испарении влаги, Вт/м2;q ip - the heat loss from the skin surface by evaporation of moisture, W / m 2;

qдс - скрытые теплопотери при дыхании, Вт/м2;q ds - latent heat loss during breathing, W / m 2 ;

qдя - явные теплопотери при дыхании, Вт/м2.q AH - explicit heat loss during breathing, W / m 2.

Внутреннюю теплопродукцию тела человека рассчитывают какThe internal heat production of the human body is calculated as

qтп=qмт(1-η),q mp = q mt (1-η),

где qмт - метаболистическая теплота (энергия процесса окисления, происходящего в теле человека), отнесенная к единице поверхности тела человека, Вт/м2;where q mt is the metabolic heat (energy of the oxidation process occurring in the human body), referred to the unit surface of the human body, W / m 2 ;

η - коэффициент полезного действия механической работы.η is the efficiency of mechanical work.

Теплопотери через кожу человека за счет процесса диффузии паров qдп вычисляют по формуле:Heat loss through human skin due to the vapor diffusion process q dp is calculated by the formula:

qдп=0,41(1,92tк-25,3-рв),q dp = 0.41 (1.92t to -25.3-p in ),

где tк - температуры кожи человека;where t to - human skin temperature;

tк=35,7-0,032⋅qтп=35,7-0,032⋅qмт(1-η);t k = 35.7-0.032⋅q mp = 35.7-0.032⋅q mt (1-η);

рв - парциальное давление водяных паров во влажном воздухе, мм рт.ст.:p in - the partial pressure of water vapor in moist air, mm Hg:

Figure 00000002
Figure 00000002

Количество теплоты, затрачиваемое на испарение жидкости с поверхности тела человека, рассчитывают по выражению:The amount of heat spent on the evaporation of liquid from the surface of the human body is calculated by the expression:

qип=0,49(qтп-50)=0,49(qМТ(1-η)-50).q un = 0.49 (q mp -50) = 0.49 (q MT (1-η) -50).

Скрытую теплоту, выделяемую в процессе дыхания, рассчитывают по формуле:The latent heat released during breathing is calculated by the formula:

qдс=0,0027qмт(44-рв).q ds = 0.0027q mt (44-p in ).

Явную теплоту, выделяемую в процессе дыхания, рассчитывают по формуле:The apparent heat released during breathing is calculated by the formula:

qдя=0,0014qмт(34-tв).q = 0,0014q AH MT (34 a-t).

Тепловой поток, фактически удаляемый с поверхности тела человека конвекцией и излучением, вычисляют как:The heat flux actually removed from the surface of the human body by convection and radiation is calculated as:

qф=qл+qк,q f = q l + q k ,

где qл - потери теплоты с поверхности одежды и непокрытой одеждой поверхности тела человека за счет излучения, Вт/м2;where q l is the loss of heat from the surface of clothing and uncoated clothing on the surface of the human body due to radiation, W / m 2 ;

qк - потери теплоты с поверхности одежды и непокрытой одеждой поверхности тела человека за счет конвекции, Вт/м2.q to - heat loss from the surface of clothes and uncoated clothing of the surface of the human body due to convection, W / m 2 .

Тепловой поток, уходящий с поверхности одежды человека за счет излучения, рассчитывают по формуле:The heat flux leaving the surface of a person’s clothing due to radiation is calculated by the formula:

qл=3,629⋅10-8⋅[(tо+273)4-((tp,о+273)4],q l = 3,629⋅10 -8 ⋅ [(t о +273) 4 - ((t p, о +273) 4 ],

где tp,о - средняя радиационная температура помещения, которую для приближенных расчетов принимают на 2°С ниже температуры воздуха:where t p, о is the average radiation temperature of the room, which for approximate calculations is taken 2 ° C below air temperature:

tр,о=tв-2.t p, o = t in -2.

Рассчитывают конвективный тепловой поток, уходящий с поверхности тела человека:Calculate the convective heat flux leaving the surface of the human body:

- в неподвижном воздухе (v=0 м/с):- in still air (v = 0 m / s):

qк=2,4(tо-tв)1,25; to q = 2,4 (t a -t b) 1.25;

- при вынужденной конвекции и 0,1<ν<2,6 м/с:- with forced convection and 0.1 <ν <2.6 m / s:

Figure 00000003
Figure 00000003

Вычисляют коэффициент комфортности теплового состояния человека k1:The comfort coefficient of a person’s thermal state k 1 is calculated:

Figure 00000004
Figure 00000004

Далее учитывают влияния на уровень комфортности радиационного охлаждения. Для этого вычисляют лучистый тепловой поток, уходящий с поверхности тела человека на самую холодную поверхность помещения:Further, the effects on the comfort level of radiation cooling are taken into account. To do this, calculate the radiant heat flux leaving the surface of the human body on the coldest surface of the room:

qл,т=0,605⋅10-8[(to+273)4-((tp,min+273)4].q l, t = 0.605 × 10 -8 [(t o +273) 4 - ((t p, min +273) 4 ].

Коэффициент радиационного охлаждения k2:The coefficient of radiation cooling k 2 :

- при tв-tp,min≤2:- at t in -t p, min ≤2:

k2=1;k 2 = 1;

- при tв-tр,min>2:- at t in -t p, min > 2:

Figure 00000005
Figure 00000005

Рассчитывают влияние на уровень комфортности асимметрии радиационного излучения. Для этого вычисляют значение асимметрии радиационного излучения по формуле:Calculate the effect on the comfort level of the asymmetry of radiation. To do this, calculate the value of the asymmetry of radiation according to the formula:

Δta=tp,max-tp,min.Δt a = t p, max -t p, min .

Коэффициент асимметрии радиационных потоков k3:The asymmetry coefficient of the radiation flux k 3 :

- при Δta≤3,9+1,8R0:- at Δt a ≤3.9 + 1.8R 0 :

k3=1;k 3 = 1;

-при Δta>3,9+1,8R0:at Δt a > 3.9 + 1.8R 0 :

Figure 00000006
Figure 00000006

Далее определяют влияние на уровень комфортности качества воздушной среды. С этой целью рассчитывают избыточную концентрации СО2 в помещении:Next, determine the effect on the comfort level of air quality. To this end, calculate the excess concentration of CO 2 in the room:

С=Спо.C = C p -C about .

И определяют коэффициент качества воздушной среды k4:And determine the air quality factor k 4 :

- при С<400:- at C <400:

k4=1;k 4 = 1;

- при C>400:- at C> 400:

k4=-0,00045⋅С+1,18.k 4 = -0,00045 ° C + 1.18.

Затем вычисляют уровень комфортности микроклимата по формулеThen calculate the comfort level of the microclimate according to the formula

W=k1⋅k2⋅k3⋅k4.W = k 1 ⋅k 2 ⋅k 3 ⋅k 4 .

Соответствующую уровню степень комфортности определяют по шкале.The level of comfort corresponding to the level is determined on a scale.

Figure 00000007
Figure 00000007

Пример реализации предложенного способаAn example implementation of the proposed method

Требуется определить уровень комфортности в помещении учебной лаборатории, если:It is required to determine the level of comfort in the premises of the training laboratory if:

метаболистическая теплота, характерная для данного типа работ, - qмт=93 Вт/м2, КПД механической работы - η=0; относительная скорость в неподвижном воздухе - v0=0 м/с. Присутствующие в помещении учащиеся одеты в легкие брюки и рубашки с коротким рукавом, ориентировочное сопротивление теплопередаче одежды - Ro=0,5 кло.the metabolic heat characteristic of this type of work is q mt = 93 W / m 2 , the efficiency of mechanical work is η = 0; relative speed in still air - v 0 = 0 m / s. Students present in the room are dressed in light trousers and short-sleeved shirts, the estimated resistance to heat transfer of clothing is R o = 0.5 clo.

Экспериментальные значения параметров микроклимата определяем при помощи многофункционального измерительного прибора testo-435-1:The experimental values of the microclimate parameters are determined using the multifunctional measuring device testo-435-1:

температура воздуха в помещении tв,=24°С;indoor air temperature t in , = 24 ° С;

относительная влажность воздуха в помещении ϕ=15%;relative humidity in the room ϕ = 15%;

подвижность воздуха в помещении ν=0,05 м/с;indoor air mobility ν = 0.05 m / s;

средняя температура поверхности одежды учащихся to=29°С;the average surface temperature of students ’clothing t o = 29 ° C;

минимальная температура окружающих поверхностей tp,min=14°С,the minimum temperature of the surrounding surfaces t p, min = 14 ° C,

максимальная температура окружающих поверхностей tp,max;=20°С;maximum temperature of surrounding surfaces t p, max ; = 20 ° С;

концентрация диоксида углерода в воздухе помещения Сп=350 ppm;the concentration of carbon dioxide in the air of the room With p = 350 ppm;

концентрация диоксида углерода в наружном воздухе Со=30 ppm.the concentration of carbon dioxide in outdoor air With about = 30 ppm.

Внутренняя теплопродукция тела человека:Internal heat production of the human body:

qтп=qмт(1-η)=93⋅(1-0)=93 Вт/м2.q mp = q mt (1-η) = 93⋅ (1-0) = 93 W / m 2 .

Температура кожного покрова человека:Human skin temperature:

tк=35,7-0,032⋅qтп=35,7-0,032⋅qмт(1-η)=35,7-0,032⋅93=32,7°С.t k = 35.7-0.032⋅q mp = 35.7-0.032⋅q mt (1-η) = 35.7-0.032⋅93 = 32.7 ° С.

Парциальное давление водяных паров во влажном воздухе:Partial pressure of water vapor in moist air:

Figure 00000008
Figure 00000008

Потери теплоты через кожу человека за счет диффузии паров:Heat loss through human skin due to vapor diffusion:

qдп=0,41(1,92tк-25,3-рв)=0,41(1,92⋅32,7-25,3-27,09)=4,26 Вт/м2.q dp = 0,41 (1,92t -25.3 to-r) = 0,41 (1,92⋅32,7-25,3-27,09) = 4,26 W / m 2.

Количество теплоты, затрачиваемое на испарение жидкости с поверхности тела:The amount of heat spent on the evaporation of liquid from the surface of the body:

qип=0,49(qтп-50)=0,49(qмт(1-η)-50)=0,49(93-50)=21,07 Вт/м2.q un = 0.49 (q mp -50) = 0.49 (q mt (1-η) -50) = 0.49 (93-50) = 21.07 W / m 2 .

Скрытая теплота, выделяемая в процессе дыхания:Latent heat released during breathing:

qдс=0,0027qмт(44-рв)=0,0027⋅93(44-27,09)=4,25 Вт/м2.q ds = 0.0027q mt (44-p in ) = 0.0027⋅93 (44-27.09) = 4.25 W / m 2 .

Явная теплота, выделяемая в процессе дыхания:Explicit heat released during breathing:

qдя=0,0014qмт(34-tв)=0,0014⋅93(34-24)=1,302 Вт/м2.q = 0,0014q AH MT (34 a-t) = 0,0014⋅93 (34-24) = 1,302 W / m 2.

Тепловой поток, который необходимо удалять излучением и конвекцией с поверхности тела человека для обеспечения его комфортного теплового состояния:The heat flux that must be removed by radiation and convection from the surface of the human body to ensure its comfortable thermal state:

qн=qтп-qдп-qип-qдс-qдя=93-4,26-21,07-4,25-1,302=62,12 Вт/м2.q = q mn n -q dp -q un -q x = -q AH 93-4,26-21,07-4,25-1,302 = 62.12 W / m 2.

Тепловой поток, уходящий с поверхности одежды человека за счет излучения:The heat flux leaving the surface of a person’s clothing due to radiation:

qл=3,629⋅10-8⋅[(to+273)4-(tp,o+273)4]=3,629⋅10-8⋅[(29+273)4-(22+273)4]=33,78 Вт/м2;q l = 3,629⋅10 -8 ⋅ [(t o +273) 4 - (t p, o +273) 4 ] = 3,629⋅10 -8 ⋅ [(29 + 273) 4 - (22 + 273) 4 ] = 33.78 W / m 2 ;

где средняя радиационная температура помещения:where is the average radiation temperature of the room:

tp,o=tв-2=24-2=22°С.t p, o = t in -2 = 24-2 = 22 ° C.

Конвективный тепловой поток, уходящий с поверхности тела человека за счет конвекции:Convective heat flux leaving the surface of the human body due to convection:

Figure 00000009
Figure 00000009

Тепловой поток, удаляемый фактически с поверхности человеческого тела посредствам конвекции и теплового излучения:The heat flux that is actually removed from the surface of the human body through convection and heat radiation:

qф=qл+qк=33,78+13,53=47,31 Вт/м2.q f = q L + q k = 33.78 + 13.53 = 47.31 W / m 2 .

Показатель комфортности теплового состояния человека k1:The comfort indicator of a person’s thermal state k 1 :

Figure 00000010
Figure 00000010

Лучистый тепловой поток, уходящий с поверхности тела человека на самую холодную поверхность помещения:Radiant heat flux leaving the surface of the human body to the coldest surface of the room:

qл,т=0,605⋅10-8⋅[(to+273)4-((tp,min+273)4]=0,605⋅10-8⋅[(29+273)4-(14+273)4]=9,46.q l, t = 0.605⋅10 -8 ⋅ [(t o +273) 4 - ((t p, min +273) 4 ] = 0.605⋅10 -8 ⋅ [(29 + 273) 4 - (14 + 273 ) 4 ] = 9.46.

tв-tp,min=24-14=10°C.t at -t p, min = 24-14 = 10 ° C.

Коэффициент радиационного охлаждения при tв-tp,min>2:The coefficient of radiation cooling at t in -t p, min > 2:

Figure 00000011
Figure 00000011

Асимметрия радиационного излучения Δta:Asymmetry of radiation Δt a :

Δta=tp,min-tp,min=20-14=6°C.Δt a = t p, min -t p, min = 20-14 = 6 ° C.

3,9+1,8R0=3,9+1,8⋅0,5=4,8.3.9 + 1.8R 0 = 3.9 + 1.8⋅0.5 = 4.8.

Коэффициент асимметрии радиационного излучения при Δta>3,9+1,8R0:The asymmetry coefficient of radiation at Δt a > 3.9 + 1.8R 0 :

Figure 00000012
Figure 00000012

Рассчитываем избыточную концентрацию СО2 в помещении:We calculate the excess concentration of CO 2 in the room:

С=Спо=350-30=320 ppm.C = C p -C o = 350-30 = 320 ppm.

При С<400 k4=1.When C <400 k 4 = 1.

Вычисляем уровень комфортности микроклимата по формуле:We calculate the microclimate comfort level by the formula:

W=k1⋅k2⋅k3⋅k4=0,24⋅0,85⋅0,92⋅1=0,19.W = k 1 ⋅k 2 ⋅k 3 ⋅k 4 = 0.24⋅0.85⋅0.92⋅1 = 0.19.

Делаем вывод об уровне комфортности, по шкале уровень комфортности, равный W=0,19, соответствует состоянию человека «тепло, но комфортно».We conclude about the level of comfort, on a scale the level of comfort equal to W = 0.19, corresponds to the state of a person “warm, but comfortable”.

Claims (18)

Способ оценки комфортности микроклимата в помещениях жилых, общественных и административных зданий, заключающийся в измерении в помещении температуры воздуха, относительной влажности, подвижности воздуха, температуры окружающих поверхностей, отличающийся тем, что предварительно определяют преимущественный тип и характеристики выполняемой работы, а также сопротивление теплопроводности преимущественного типа одежды людей, дополнительно измеряют температуру поверхности одежды человека, концентрацию диоксида углерода в воздухе обследуемого помещения и в наружном воздухе, вычисляют составляющие уравнения теплового баланса человека, рассчитывают коэффициент комфортности теплового состояния человека k1 по формуле: k1=(qн-qф)/qн,A method for assessing the comfort of a microclimate in residential, public and administrative buildings, which consists in measuring indoor air temperature, relative humidity, air mobility, temperature of surrounding surfaces, characterized in that the preferred type and characteristics of the work performed, as well as the thermal conductivity of the preferred type are preliminarily determined clothes of people, in addition measure surface temperature of clothes of the person, concentration of carbon dioxide in air obs eduemogo premises and the outside air is calculated equates human thermal balance coefficient is calculated human thermal comfort condition by the formula k 1: k 1 = (q n -q p) / q n, где qн - количество тепловой энергии, которое необходимо удалить с поверхности тела человека для обеспечения его комфортного теплового состояния при заданном типе выполняемой в помещении работы, Вт/м2; qф - количество теплоты, фактически удаляемое с поверхности тела человека, Вт/м2,where q n - the amount of thermal energy that must be removed from the surface of the human body to ensure its comfortable thermal condition for a given type of work performed in the room, W / m 2 ; q f - the amount of heat actually removed from the surface of the human body, W / m 2 , рассчитывают значение асимметрии радиационного излучения по формуле Δta=tp,max-tp,min, где tp,max - максимальная температура окружающих поверхностей помещения, °C, tp,min - минимальная температура окружающих поверхностей помещения, °C;calculate the asymmetry of radiation radiation by the formula Δt a = t p, max -t p, min , where t p, max is the maximum temperature of the surrounding surfaces of the room, ° C, t p, min is the minimum temperature of the surrounding surfaces of the room, ° C; определяют значение коэффициента радиационного охлаждения k2:determine the value of the coefficient of radiation cooling k 2 : при tв-tp,min>2 вычисляют по формуле: k2=(qн-qл,т)/qн, где qл,т - лучистый тепловой поток, уходящий с поверхности тела человека на самую холодную окружающую поверхность помещения, tв - температура воздуха в помещении, °C,at t in -t p, min > 2 is calculated by the formula: k 2 = (q n -q l, t ) / q n , where q l, t is the radiant heat flux leaving the surface of the human body to the coldest surrounding surface premises, t in - air temperature in the room, ° C, при tв-tp,min≤2 принимают k2=1,when t in -t p, min ≤2 take k 2 = 1, определяют значение коэффициента асимметрии радиационных потоков k3:determine the coefficient of asymmetry of the radiation flux k 3 : при Δta>3,9+1,8 R0, где R0 - сопротивление теплопроводности преимущественного типа одежды людей в помещении, кло вычисляют по формуле: k3=1-0,01(0,17Δta 2+0,72Δta-2,12), при Δta≤3,9+1,8R0 принимают k3=1,when Δt a > 3.9 + 1.8 R 0 , where R 0 is the thermal conductivity resistance of the predominant type of clothing of people in the room, the clo is calculated by the formula: k 3 = 1-0.01 (0.17Δt a 2 + 0.72Δt a -2,12), when Δt a ≤3.9 + 1.8R 0 take k 3 = 1, рассчитывают избыточную концентрацию С диоксида углерода в помещении по формуле:calculate the excess concentration of carbon dioxide in the room according to the formula: С=Спо,C = C p -C o , где Сп - концентрации двуокиси углерода в воздухе помещения, ррm; Сo - концентрации двуокиси углерода в наружном воздухе, ррm,where C p - the concentration of carbon dioxide in the room air, ppm; With o the concentration of carbon dioxide in the outdoor air, ppm, определяют значение коэффициента качества воздушной среды k4:determine the value of the air quality factor k 4 : при С>400 вычисляют по формуле: k4=-0,00045 С+1,18,at C> 400, it is calculated by the formula: k 4 = -0,00045 C + 1.18, при С≤400 принимают k4=1,when C≤400 take k 4 = 1, вычисляют уровень комфортности микроклимата по формуле:calculate the comfort level of the microclimate according to the formula: W=k1⋅k2⋅k3⋅k4,W = k 1 ⋅k 2 ⋅k 3 ⋅k 4 , и оценивают уровень комфортности микроклимата по следующей шкале:and evaluate the level of microclimate comfort on the following scale:
Figure 00000013
Figure 00000013
RU2016126249A 2016-06-29 2016-06-29 Estimation method of microclimate comfort in premises of habitable, public and office buildings RU2636807C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016126249A RU2636807C1 (en) 2016-06-29 2016-06-29 Estimation method of microclimate comfort in premises of habitable, public and office buildings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016126249A RU2636807C1 (en) 2016-06-29 2016-06-29 Estimation method of microclimate comfort in premises of habitable, public and office buildings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2636807C1 true RU2636807C1 (en) 2017-11-28

Family

ID=60581593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016126249A RU2636807C1 (en) 2016-06-29 2016-06-29 Estimation method of microclimate comfort in premises of habitable, public and office buildings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2636807C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108917095A (en) * 2018-06-13 2018-11-30 苏州若依玫信息技术有限公司 A kind of energy-saving type air conditioner regulating system based on human body resistance
RU2682872C1 (en) * 2018-04-20 2019-03-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Method for determining the parameters of heat comfort in rooms
CN113624918A (en) * 2021-07-14 2021-11-09 南京东旭智能科技有限公司 Indoor air quality evaluation method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2029927C1 (en) * 1990-05-30 1995-02-27 Одесская государственная морская академия Device for determining microclimate thermal comfort conditions
RU2442934C2 (en) * 2010-05-21 2012-02-20 Олег Савельевич Кочетов Method to assess comfort of working zone due to microclimate parameters
RU2509322C1 (en) * 2012-08-16 2014-03-10 Олег Савельевич Кочетов Method to assess comfort of working area by parameters of microclimate
RU2511022C2 (en) * 2011-12-08 2014-04-10 Олег Савельевич Кочетов Method of multi-criteria assessment of comfort of working area in production premises
US20140358294A1 (en) * 2013-05-30 2014-12-04 Honeywell International Inc. Perceived comfort temperature control

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2029927C1 (en) * 1990-05-30 1995-02-27 Одесская государственная морская академия Device for determining microclimate thermal comfort conditions
RU2442934C2 (en) * 2010-05-21 2012-02-20 Олег Савельевич Кочетов Method to assess comfort of working zone due to microclimate parameters
RU2511022C2 (en) * 2011-12-08 2014-04-10 Олег Савельевич Кочетов Method of multi-criteria assessment of comfort of working area in production premises
RU2509322C1 (en) * 2012-08-16 2014-03-10 Олег Савельевич Кочетов Method to assess comfort of working area by parameters of microclimate
US20140358294A1 (en) * 2013-05-30 2014-12-04 Honeywell International Inc. Perceived comfort temperature control

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 30494 - 2011, ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ. Параметры микроклимата в помещениях, с.1-9. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2682872C1 (en) * 2018-04-20 2019-03-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) Method for determining the parameters of heat comfort in rooms
CN108917095A (en) * 2018-06-13 2018-11-30 苏州若依玫信息技术有限公司 A kind of energy-saving type air conditioner regulating system based on human body resistance
CN108917095B (en) * 2018-06-13 2020-12-11 江苏南极机械有限责任公司 Energy-saving air conditioner adjusting system based on human body resistance
CN113624918A (en) * 2021-07-14 2021-11-09 南京东旭智能科技有限公司 Indoor air quality evaluation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Krajčík et al. Air distribution and ventilation effectiveness in an occupied room heated by warm air
RU2636807C1 (en) Estimation method of microclimate comfort in premises of habitable, public and office buildings
Wang et al. Can the PHS model (ISO7933) predict reasonable thermophysiological responses while wearing protective clothing in hot environments?
Tomasi et al. Experimental evaluation of air distribution in mechanically ventilated residential rooms: Thermal comfort and ventilation effectiveness
Bedford et al. The globe thermometer in studies of heating and ventilation
US9597038B2 (en) Apparatus for monitoring a subject during exercise
CN107102022B (en) Thermal environment comfort evaluation method based on warm-body dummy
Bernard et al. Empirical approach to outdoor WBGT from meteorological data and performance of two different instrument designs
Huang et al. Applicability of whole-body heat balance models for evaluating thermal sensation under non-uniform air movement in warm environments
Moss Heat and mass transfer in buildings
Polidori et al. Should whole body cryotherapy sessions be differentiated between women and men? A preliminary study on the role of the body thermal resistance
Kabanov et al. Determination of thermal-physical properties of facilities
Uchiyama et al. Estimation of core temperature based on a human thermal model using a wearable sensor
Wang et al. Evaluation of the feasibility of using skin temperature to predict overall thermal sensation in non-uniform thermal environments
RU115472U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THERMAL RESISTANCE OF A SEPARATE HEATING SYSTEM
Daniel et al. A model for the cooling effect of air movement
Bouzidi et al. Assessment of thermal comfort of frail people in a sitting posture under non-uniform conditions using a thermal manikin
Bartal et al. Analysis of the static thermal comfort equation
JP2016017692A (en) Hyperthermia comfortable feeling evaluation method and hyperthermia environment control system
JP2021096084A (en) Measurement instrument
CN106979819B (en) The measuring method and device of indoor mean radiant temperature
Otani et al. Solar radiation and the validity of infrared tympanic temperature during exercise in the heat
CN205426383U (en) Temperature measurement probe and system
Flouris et al. The validity of tympanic and exhaled breath temperatures for core temperature measurement
von Baeyer et al. Water circulation and turbulence in the cold pressor task: Unexplored sources of variance among experimental pain laboratories

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180630