Где выше температура воздуха в отапливаемом помещении: Распределение энергии обогрева различных типов обогревателей. Конвекционное и световое инфракрасное отопление

Распределение энергии обогрева различных типов обогревателей. Конвекционное и световое инфракрасное отопление

Каталог

Производители

При использовании световых инфракрасных обогревателей в разных зонах внутри одного и того же помещения могут поддерживаться различные температуры. В принципе, зачастую вовсе не нужно, чтобы во всех частях помещения была одинаковая температура. С точки зрения теплового комфорта для выполнения различных работ требуется различная температура. Зональный обогрев можно сравнивать с зональным освещением: как правило, больше света и тепла требуется в непосредственной близости от рабочего места. В любом случае обогрев таких неиспользуемых площадей, как потолок и верхние границы стен, является совершенно бесполезным. Более подробно эта ситуация показана на рис.3, на котором показано распределение тепловых потоков в помещении при использовании различных типов нагревателей. Из приведённой схемы видно, что обычные обогреватели конвекционного типа расходуют большую часть энергии на обогрев верхней части помещения, в то время как обогреватель Infra-Tec позволяет осуществить зональный обогрев.

Таким образом, обогреватель Инфра-Тек не затрачивает энергию на обогрев неиспользуемого объёма помещения.

Рис.3. Распределение тепловых потоков в помещении при использовании различных типов обогревателей.

Практически во всех случаях в действительности необходимо обогревать объекты не более 2 метров в высоту, поэтому разница между необходимыми зонами обогрева и общей площадью помещений является экономией тепла и электроэнергии. Обогреватели Infra-Tec способны осуществлять подобный точный зональный обогрев, а, следовательно, значительно уменьшить расходы на энергопотребление без ущерба для комфорта.

Уменьшение до минимума разницы температур между полом и потолком

При использовании традиционных конвекционных систем возникает разность температур в нижней и верхней части помещения (ведь мы все привыкли думать, что чем ближе к потолку, тем выше температура воздуха, и что по-другому и быть не может) Это хорошо видно на рис.4. Допустим, если у пола температура воздуха составляет 18С, то на высоте 10 м она будет равна примерно 35С. Но обогреватели Infra-Tec позволяют избежать подобного нерационального распределения температуры по высоте, потому что в буквальном смысле слова они не нагревают воздух, а передают тепло на поверхности и предметы, на которые направлен их свет. Естественно, при этом существенно уменьшается нагревание промежуточного пространства (воздуха) впустую. Разница температур между полом и потолком уменьшается, и вместе с тем появляется возможность уменьшения общей температуры помещения с одновременным увеличением «ощущаемой» температуры. При использовании световых обогревателей разность температур между полом и потолком (С/м) очень незначительна и составляет примерно 70,4С/м (при условии отсутствия в помещении принудительных потоков воздуха). При обогреве помещения путем подачи теплого воздуха тепловентиляторами или конвекторами эта разность гораздо выше и составляет 72,5С/м и 71,7 С/м, соответственно.

Рис.4. Распределение тепла между полом и потолком при конвекционном и инфракрасном способах обогрева.

Более подробно зависимость температуры воздуха в помещении от высоты помещения показана на рис. 5, при этом сравниваются обогреватели конвекционного типа и Infra-Tec.

Рис.5. Зависимости температуры воздуха в помещении от его высоты:

1 – при непосредственном направлении лучей Infra-Tec на предметы;

2 – при равномерном распределении лучей Infra-Tec в помещении;

3 – при использовании обогревателя конвекционного типа.

Из приведённого графика видно, что при использовании обогревателей конвекционного типа (линия 3) наилучшим образом обогревается потолок и вся верхняя часть помещения. При использовании же световых инфракрасных обогревателей Infra-Tec ситуация в корне меняется, так как в первую очередь нагреваются предметы в помещении, а только затем само помещение (линия 1 и 2). Таким образом существенно снижается затраты тепловой энергии на обогрев помещения и, как следствие, снижается расход потребляемой электроэнергии.

Отдельно следует отметить, что во всех последующих расчётах связанных со световым инфракрасным обогревателем Infra-Tec, рассматривалась усреднённая зависимость температуры в помещении от его высоты.

Данная зависимость была получена путём усреднения линий 1 и 2.

Другой важной проблемой при сравнении систем отопления различного типа является теплоизоляция помещения. В нашем случае под теплоизоляцией мы будем понимать совокупность факторов, препятствующих выведению тепла из обогреваемого помещения. К таким факторам относится вид и размер строительного материала, герметичность помещения, его расположение, конструктивные особенности и др. Чем выше степень теплоизоляции помещения, тем легче его обогреть и наоборот, чем степень теплоизоляции ниже, тем сложнее произвести обогрев.

Таблица 1.

Сравнение световых обогревателей Infra-Tec с обогревателями конвекционного типа

Площадь обогрева, в % от всей площади помещения	24 KCal/м3		30 KCal/м 3		37,5 KCal/м 3		47 KCal/м 3		58,6 KCal/м 3		73 KCal/м3		91 KCal/м 3
	Помещение с очень хорошей Тепло-изоляцией		С хорошей Тепло-изоляцией 1 степени		С хорошей Тепло-изоляцией 2 степени		С плохой Тепло-изоляцией 1 степени		С плохой Тепло-изоляцией 2 степени		Помещение без изоляции		Открытая площадка в без-ветренную погоду
	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2	Традиционный обогреватель, W/м2	UFO, W/м2
10 %	—	270	—	276	—	282	—	288	—	294	—	300	—	320
25 %	—	200	—	211	—	232	—	243	—	254	—	255	—	320
50 %	—	140	—	153	—	166	—	179	—	192	—	205	—	320
75 %	—	100	—	113	—	126	—	139	—	152	—	168	—	320
100 %	84	77	104	88	131	102	164	115	204	127	255	140	—	320

Примечания:

1. За наружную атмосферную температуру принято 0C, за внутреннюю температуру принято + 20C.

2. Высота потолка принята равной 3 м.

В таблице 1 приведены значения тепловых калорий, затрачиваемых разными источниками для обогрева различных частей отапливаемого помещения. Из приведённых данных следует, что если рассматривать точечный обогрев (отапливаемая площадь меньше площади всего помещения), то обогреватели конвекционного типа вообще не годятся для использования. Поэтому в соответствующей ячейке таблицы стоит прочерк. То же самое можно сказать и об открытых или полуоткрытых помещениях. Традиционные системы отопления в данном случае малоэффективны и, в принципе, не могут сравниваться с обогревателями Infra-Tec.

В случае же обогрева всего помещения в целом световые инфракрасные обогреватели Infra-Tec дают значительный выигрыш энергии. Так, например, если рассматривать помещения в г. Москве, то значительная часть используемых жилых и производственных площадей относится к помещениям с плохой теплоизоляцией 1-й степени.

Следовательно, в таких помещениях, световые обогреватели Infra-Tec на 43% эффективнее традиционных обогревателей. Если же рассматривать помещение без теплоизоляции, то эффективность Infra-Tec достигает 82% по сравнению с конвекционными обогревателями. Таким образом, система обогрева светом Infra-Tec значительно превосходит по своим параметрам традиционные системы отопления в помещениях с плохой теплоизоляцией.

 

Выбрать лучший инфракрасный обогрев и купить ИК-обогреватель световой по лучшей цене в СПб по тел.: +7 (812) 702-76-82 оптом и в розницу.

Правовые вопросы отопления – Группа компаний «Жилищный стандарт»

Каждый год с приходом осени весь город разделяется на два лагеря: тех, кто замерзает в своих квартирах и требует немедленного включения отопления и тех, кто любит похолоднее и считает, что нечего улицу отапливать. Наступление очередного отопительного периода — хороший повод поговорить о том, когда и почему включают тепло, сколько градусов должно быть в квартире по нормативу и как сократить свои расходы на эту услугу. Итак, начало и конец отопительного периода для централизованных систем отопления устанавливается решением органов местного самоуправления. При этом начало отопительного периода устанавливается при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже плюс восьми градусов Цельсия, а конец – при среднесуточной температуре наружного воздуха выше плюс восьми градусов в течение пяти суток подряд. Отопительный период должен начинаться или заканчиваться со дня, следующего за последним днем указанных пяти суток. При автономной системе отопления условия определения даты начала и окончания отопительного периода и установление указанных дат осуществляются собственниками помещений в многоквартирном доме самостоятельно и согласуются с исполнителем услуги — ТСЖ, ЖСК или управляющей организацией. Отопление должно быть бесперебойным и круглосуточным в течение отопительного периода. При этом принципиально важным результатом является не степень нагрева отопительного прибора в отапливаемом помещении, а создаваемый при этом температурный режим в помещении. Температура воздуха в жилых помещениях должна составлять не ниже плюс 20 градусов Цельсия и не выше плюс 24 градусов (для угловых помещений – не ниже плюс 22 градусов и не выше плюс 26 градусов). В подъезде многоквартирного дома температура должна быть не ниже плюс 16 градусов, в подвале – не ниже плюс 5 градусов. Указанный температурный режим должен обеспечиваться исполнителем услуги с условием, что потребитель услуги самостоятельно выполняет мероприятия по утеплению окон в жилом помещении.  Обеспечение надлежащего качества услуги (установленного температурного режима) может достигаться регулировкой внутридомовой системы отопления. При этом в выигрышном положении оказываются потребители, которые установили общедомовой прибор учета тепловой энергии, поскольку при конечных расчетах за отопительный период оплата будет произведена по фактическим показаниям такого прибора учета. Необходимо знать, что действующее законодательство предусматривает оплату равными платежами по среднемесячному потреблению за предыдущий отопительный период и корректировку итоговой платы по фактическим показаниям общедомового прибора учета по окончании текущего отопительного периода. Если общедомового прибора учета тепловой энергии нет, то потребители оплачивают по нормативу потребления в течение всего отопительного периода, с сентября по май, даже несмотря на отключение внутридомовой системы отопления и отсутствие расхода тепловой энергии.  Таким образом, в отопительный период могут возникать ситуации, когда внутридомовую систему отопления необходимо отключать в целях обеспечения нормативного температурного режима. При этом чтобы не платить лишнего, выход один: установить общедомовой прибор учета тепловой энергии и вносить платежи согласно его показаний.

02.12.-0001

Разоблачение мифов об увлажнении

Обычно слово «влажность» ассоциируется у нас с чем-то негативным.

В действительности многие наши представления о влажности неверны и основаны исключительно на поверхностных знаниях предмета. 

В настоящем разделе мы приведем некоторые наиболее распространенные заблуждения о влажности, для того чтобы наши читатели смогли понять, что зачастую влажность приносит ощутимую пользу, а иногда даже необходима – в некоторых случаях даже возникает необходимость повышения влажности воздуха при помощи увлажнителей.

 

На улице туманно

В одном кубическом метре наружного воздуха при температуре 0 °C и относительной влажности 75 % содержится 2,9 г водяного пара. Если нагреть этот объем воздуха до 20 °C (средней температуры в помещении) без дополнительного увлажнения, относительная влажность составит всего 20 %, а это слишком мало для комфортного пребывания людей! Минимальной влажностью воздуха, необходимой для нормальной жизни человека, считается влажность порядка 45–50 %.

Относительная влажность воздуха зависит от температуры: чем теплее воздух, тем ниже влажность.

Например, если в зимний день на улице стоит туман и температура воздуха составляет 0 °C (относительная влажность 100 %), то когда этот воздух поступает в помещение и нагревается до температуры 22 °C, его относительная влажность опускается до 23 %.

А если речь идет о странах, где влажность воздуха зимой очень низкая, то поступающий в помещение наружный воздух с температурой 0 °C и относительной влажностью 30 % при нагреве в помещении до температуры 22 °C сохраняет относительную влажность лишь на уровне 7 %.

Поэтому, даже если на улице туманно (высокая влажность), это вовсе не означает, что внутри отапливаемого помещения влажность будет на комфортном уровне. 

Чтобы поддерживать влажность внутреннего воздуха на оптимальном уровне, необходимо его увлажнение. 

 

Влажность и чувство холода

Кроме этого, существует физиологическое влияние влажности на организм человека, которым зачастую пренебрегают – это появляющееся чувство холода или тепла. Всем известно, что потоотделение играет важную роль в терморегуляции организма человека: испаряющиеся капли пота поглощают тепло тела и таким образом охлаждают его. 

Жарким летним днем потоотделение увеличивается, так как организм стремится нормализовать температуру кожного покрова. Высокая влажность воздуха затрудняет процесс испарения (духота), а низкая, напротив, способствует ему и, следовательно, охлаждению тела.

Зимой сухой воздух способствует процессу испарения, поэтому у вас может возникать чувство холода. Поэтому, даже если температура воздуха постоянная, но его влажность низкая, вы будете испытывать чувство холода, и чем ниже влажность воздуха, тем сильнее будет это чувство. При обычной температуре в отапливаемом помещении «ощущаемая температура» (иначе говоря, субъективное восприятие комфортной температуры) будет выше примерно на 2 °C, если относительная влажность будет увеличена с 25 до 50 %. Иными словами, если влажность поддерживается на комфортном уровне, то, помимо всех прочих преимуществ, мы можем экономить на отоплении помещения.

 

Влияние сухого воздуха на человека и предметы

Правильная влажность среды, в которой находится человек, очень важна с точки зрения здоровья.

Одна из проблем, с которой сталкиваются люди в условиях пониженной влажности воздуха, это раздражение глаз, обусловленное пересыхающей роговой оболочкой. Особенно восприимчивы к этому те, кто носит контактные линзы. Состояние кожи также зависит от влажности воздуха и если содержание влаги низкое, появляется чувство сухости и кожа на тех местах, которые находятся в непосредственном контакте с сухим воздухом – в первую очередь на лице и руках, – может начать растрескиваться.

Другой проблемой является сухость слизистой оболочки дыхательных путей. Такие условия особенно тяжело переносят люди, страдающие от астмы и аллергии. Все эти факторы негативно отражаются на здоровье человека.

Можно привести множество примеров влияния низкой влажности воздуха на предметы. Существует понятие «гигроскопичность» – это способность материалов поглощать влагу, приводящая к изменению их геометрических размеров. В качестве примеров таких материалов можно привести бумагу, волокна, некоторые виды пластика, дерево, фрукты, овощи и многие другие материалы и вещества, обладающие способностью поглощать и выделять влагу. Кроме этого, влажность оказывает влияние на физические свойства материалов, в частности вязкость (например, фоторезист в микроэлектронике), механическую прочность/хрупкость (текстильная промышленность, табачное производство, деревообрабатывающее производство и лесозаготовительная промышленность) и вероятность появления электростатических разрядов (бумажное и текстильное производство, электроника).

 

Источники влаги в помещении

В помещениях имеется немало источников влажности: от вывешиваемого на просушку белья до кастрюли, где варятся щи.

Кроме этого, люди часто входят и выходят из помещения, открывают окна, на стенах может образовываться конденсат; кроме того, в любом помещении всегда найдутся незаметные глазу трещины и щели. Немногим известно, что небольшое количество свежего воздуха, проникшего в помещение, к примеру, через приоткрытое окно, почти не влияет на температуру в помещении, но значительно снижает его относительную влажность.

Иными словами, водяной пар «исчезает» гораздо быстрее тепла, что объясняется физическими свойствами газов.

Парадокс, таким образом, состоит в том, что если зимой проветривать помещение без дополнительного увлажнения, это может привести к снижению качества воздуха, так как он станет слишком сухим.

Стоит отметить, что простые решения в виде емкостей с водой, прикрепленных к отопительным приборам, не дают эффекта, так как испарение от них слишком мало.  

Проверить это очень легко – измерив влажность в помещении по обычному настенному гигрометру с водой в емкостях и без нее, вы убедитесь, что разница будет незначительной.

О температуре в квартире зимой

В отапливаемых помещениях жилых зданий, коммунальных гостиниц и прочих коммунальных мест проживания должна быть обеспечена температура воздуха в соответствии с ниже представленной таблицей и требованиями СНиП 2.08.01.

 

ПОКАЗАТЕЛИ МИКРОКЛИМАТА ПОМЕЩЕНИЙ

Помещение	Температура воздуха в помещениях в холодный период года, 0С
Жилая комната квартиры или общежития	18 (20)
То же, в районах с температурой наиболее холодной пятидневки (обеспеченностью 0,92) минус 310С и ниже	20 (22)
Кухня квартиры и общежития, кубовая: а) с электроплитами б) с газовыми плитами	18 18
Ванная	25
Уборная индивидуальная	18
Совмещённое помещение уборной в ванной	25
Вестибюль, общий коридор, передняя в квартирном доме, лестничная клетка	16

 

В угловых помещениях квартир и общежитий температура воздуха должна быть на 2 ⁰С выше указанной в таблице.

 

Температура указана в соответствии с государственным стандартом РФ жилищно-коммунальных услуг. Общие технические условия. ГОСТ Р 51617-2000

Микроклимат в Вашей квартире — ПЗСП Пермь

Правильный микроклимат — это просто, но только в том случае, если досконально понять, откуда берётся влажность и зачем нужны регуляторы на батареях. В этой статье мы постарались дать всю необходимую информацию, чтобы любой житель квартиры мог легко создать для себя правильный микроклимат.

Как устроена система отопления и вентиляции

Отопление

За обеспечение благоприятного микроклимата в Вашей квартире «отвечают» две инженерные системы – отопления и вентиляции.

Работа системы отопления настроена таким образом, чтобы поддерживать «нормированную» температуру в помещении независимо от погодных условий. Это автоматическое регулирование параметров теплоносителя на тепловом пункте в зависимости от температуры окружающей среды, а также установка автоматических терморегуляторов на приборах отопления с возможностью ручной регулировки теплоотдачи радиаторов в пределах от +7°С до +26°С.

Автоматический терморегулятор состоит из термоголовки и регулировочного клапана. У термоголовки имеется 6 пронумерованных положений. Например, в положении №5 термоголовка реагирует на температуру +26°С +2°С. При данной температуре (в районе термоголовки) термоголовка ограничивает поток теплоносителя в радиатор или отключает радиатор. Прибор отопления начнет «греть» только тогда, когда температура в помещении (в районе термоголовки) упадет до +25°С. Таким образом, отключая и включая радиатор, термоголовка поддерживает заданную температуру в помещении. Чтобы получить от терморегулятора ожидаемый эффект, его нужно правильно установить:  не прятать за шторы, за декоративные решётки, в ниши, так как термоголовка реагирует на температуру вокруг себя.

Устанавливать термоголовку в положение №№2,1,* (на температуры ниже +17°С) , якобы из-за экономии, не имеет смысла в связи с тем, что коммерческий учет тепла осуществляется на вводе теплосети в подвале жилого дома, а понижение температуры неизбежно приведёт к нарушению тепловлажностного режима в квартире. Термоголовки предназначены для установки комфортной для проживания температуры воздуха в жилых помещениях, а не для коммерческой регулировки параметров теплоносителя. Ни одна управляющая компания не будет производить расчет тепла по выставленным положениям термоголовки. Разумеется, если температура воды в системе отопления будет недостаточной для нагрева помещения до нужной температуры, любой терморегулятор будет бессилен. Это уже будет проблема системы отопления, а не терморегулятора.

Вентиляция

Согласно проектам, по которым построены наши жилые дома, вентиляция в квартире должна происходить естественным образом, то есть без применения механических вентиляторов – свежий воздух поступает в квартиру через приоткрытые в режиме «микропроветривание» окна, через приоткрытые форточки, перемешивается с внутренним воздухом, вытягивается из комнат в коридор, направляется в санузел и на кухню, откуда выводится наружу через вентиляционный канал. Движение воздуха происходит естественным образом под действием температурных перепадов давления.

Если Ваши пластиковые окна покрываются конденсатом, происходит конденсатообразование на стенах и потолке, то вероятная причина этой проблемы – высокая влажности воздуха в помещении и (или) плохая работа вентиляции. Возможно Вы сами, не зная того, нарушили климатический баланс в собственной квартире, не обеспечив необходимый приток свежего воздуха. Проблема эта комплексная и требует серьёзного профессионального подхода. Часто бывает так, что устранить проблему удаётся «малой кровью», главное – найти её истинную причину.

В 99% случаев образование конденсата на окнах и стенах – это следствие нарушения нормального воздухообмена (вентиляции) в помещении при использовании современных герметичных пластиковых окон, которые превращают квартиру в закупоренную газовую камеру, отрезанную от внешней среды. Дело в том, что в любом жилом помещении обязательно должен происходить постоянный воздухообмен, т.е. замена загрязненного, насыщенного влагой внутреннего воздуха свежим наружным.

Поскольку наружные стены в начальный период эксплуатации дома имеют повышенную влажность из-за «мокрых» процессов строительства (оштукатуривание поверхностей стен, заливка стяжек пола и т.д.), показатели теплопроводности ограждающих конструкций не достигают своих расчетных значений. Независимо от того, из какого материала построено здание, равновесная (постоянная на весь период службы дома) влажность наружных стен достигается примерно в течении двух лет эксплуатации (двух отопительных сезонов). 
В отличие от обычных деревянных окон, пластиковые окна в закрытом состоянии пропускают через себя воздуха в 5-10 раз меньше нормы, нарушается процесс естественной вентиляции, и движение воздуха в сторону вытяжки прекращается, так как вытяжка не может работать без притока.

Последствия очевидны: застойный воздух быстро насыщается углекислым газом и влагой, непрерывно выделяемой человеком, домашними животными, растениями, сохнущим на верёвке бельём, испарениями из аквариума, стиральной машины, чайника и т. д. Всё это приводит не только к ухудшению нашего самочувствия, но и проявлению следующих факторов – воды на окне, образованию плесени в углах помещений, прежде всего в ванных комнатах и кухнях.

Что такое микроклимат

Если Ваши окна покрываются конденсатом, происходит намокание углов наружных стен и потолка необходимо сначала оценить состояние микроклимата в квартире:

Первое, что нужно сделать – замерить температуру воздуха, т.е. убедиться в эффективности системы отопления. Замер делается не у поверхности окна, не под потолком или у пола, а в центре помещения. Если температура ниже +20°C – это уже повод для беспокойства. Ваша система отопления работает недостаточно эффективно и требуется обращение в обслуживающую организацию для выяснения причин.

Второе – делается замер относительной влажности воздуха в помещении (также в центре комнаты). Для этого необходим специальный прибор – гигрометр. Комфортная и безопасная для здоровья человека относительная влажность воздуха при нормальной комнатной температуре 20-22°C – 50%, но в наших строительных нормативах (СНиП 2. 04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», Приложение 5) в качестве нормального уровня влажности в холодное время года прописаны другие цифры – 30-45%. При такой влажности зимой в нормально отапливаемом помещении выпадение конденсата на окнах и ограждающих конструкциях не происходит.

В какой именно момент выпадет конденсат на внутренних поверхностях, можно определить по таблице 1, приведённой ниже. Здесь кроме температуры и относительной влажности воздуха имеется ещё одна величина – точка росы — температура поверхности (в нашем случае поверхности стекла, стены или потолка), выше которой конденсат на неё выпадать не будет. Если температура поверхности окажется ниже или равна точке росы, то возможно образование конденсата. При изменении одного из показателей микроклимата помещения (температуры воздуха или относительной влажности) точка росы меняет своё значение.

Таблица 1.
Температуры точки росы, для различных значений температур и относительной влажности воздуха в помещении:

Предположим, что в данный момент относительная влажность в квартире 50%, а температура воздуха +20°C. Судя по таблице 1, точка росы в этом случае будет равна 8,7°C. Следовательно конденсат сейчас может появиться на тех предметах, чья поверхность будет иметь температуру 8,7°C или ниже. Если на улице в это время мороз -18°C, то вполне вероятно, что по нижнему краю оконного стекла будет конденсироваться влага. Это закономерное явление, так как из-за высокой теплопроводности стекла именно стеклопакет является самым уязвимым для холода местом, причём наиболее сильно остывает нижняя его часть и так называемая краевая зона — линия, идущая вдоль штапиков. В нашем примере показатели температуры на поверхности стеклопакета со стороны помещения будут примерно такими:

Участок стекла с температурой 10°C может запотеть при относительной влажности примерно 53% и выше, участок с температурой 9°C — при 55% и выше, участок с температурой 3,8°C — при 34% и выше, участок с температурой 0,4°C — при 27% и выше. Следовательно, в нашем случае (влажность 50%) нижняя половина стеклопакета будет покрыта конденсатом.
Подобная картина может наблюдаться и на участках стен, особенно примыкающих к наружным углам в начальный период эксплуатации дома из-за недостаточного просушивания ограждающих конструкций, так как для достижения равновесной влажности наружных стен необходимо время.
Из вышеизложенного напрашивается следующий вывод:

Чтобы не намокали стены, на окнах не появлялся конденсат, надо либо не допускать остывания поверхностей наружных стен и окон ниже точки росы, либо понижать влажность в помещении до нормальной (либо и то, и другое вместе).

Итак, физические причины проблемы «плачущих» окон и «мокнущих» углов мы определили: повышенная влажность и недостаточный прогрев поверхностей наружных стен и окон. Наметили мы и два метода борьбы с конденсатом: повышение температуры воздуха в помещении и понижение влажности. Теперь рассмотрим, как осуществить это на практике.

Повышение температуры

Повышая температуру воздуха в помещении, можно поднять температуру поверхностей наружных стен и окон выше точки росы. Как этого добиться? Стравить воздушные пробки из батарей, включить регулятор на батарее в положение «максимум» и обеспечить конвекцию теплого воздуха в помещении (убрать плотные шторы, снять лишние предметы с подоконника, в т.ч. цветы).

Понижение влажности

Понизить влажность до нормы можно, смешивая влажный воздух помещения с сухим уличным, т.е. путём проветривания квартиры. Вы, вероятно, спросите, как уличный воздух может быть суше домашнего, ведь его относительная влажность зимой составляет 70-90%, а в помещении – 50-60%? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте сделаем небольшой экскурс в теорию.

Кроме относительной влажности существует ещё одно понятие – абсолютная влажность. Это – концентрация водяного пара в воздухе, выраженная в граммах на м³. Например, при комнатной температуре абсолютная влажность в норме составляет 8,65 г/м³. При определённых условиях (например, стирка, приготовление пищи) этот показатель может увеличиваться. Но воздух способен насыщаться влагой лишь до какого-то предела, выше которого избыточная влага начинает превращаться в воду. Максимальное насыщение зависит от окружающей температуры: у холодного воздуха этот порог ниже, у тёплого – выше.

Таким образом, абсолютная влажность бывает:

1. фактической
2. максимально возможной при данной температуре.

Если разделить первое значение на второе и умножить на 100, мы получим относительную влажность. Например, если при +20°C фактическая абсолютная влажность окажется 8,65 г/м³, а максимально возможная составляет 17,32 г/м³, то относительная влажность в этот момент будет 8,85/17,32*100 = 49,9% (примерно 50%).

Теперь представьте, если на улице будет мороз -20°C, то абсолютная влажность за окном даже при максимальном насыщении составит не более 1,08 г/м³ (см. рисунок выше). В это время в квартире при +20°C и относительной влажности 50% концентрация водяного пара в воздухе (абсолютная влажность) составляет примерно 9 г/м³. Если открыть окно на проветривание, то внешний воздух, попав внутрь, смешается с внутренним и нагреется до +20°C. Теперь простая математика: смешиваем 2 куба воздуха – внутреннего и внешнего. Один содержит 9 г воды, второй – 1 г. В сумме в 2-х кубометрах воздуха окажется 10 г воды. То есть на 1 м³ тёплого воздуха теперь будет приходиться 5 г воды. А это уже соответствует относительной влажности 30% (5 / 17,32 * 100 = 28,8). Таким образом, проветрив квартиру, мы осушили воздух с 50% до 30%.

Выводы и рекомендации

Итак, принимая во внимание то, что постоянный воздухообмен в жилом помещении должен составлять примерно 30 м³/час на человека (СНиП 41-01-2003), необходимо выполнить несколько шагов, начиная от элементарных:

• Прежде всего необходимо проверить работу вытяжки. Для этого надо открыть окно (достаточно открыть либо форточку, либо установить окно в положение «проветривание») и приложить к вытяжному отверстию в стене на кухне листок бумаги формата А4. Если листок не прилипнет к решётке, значит вытяжка неисправна и требует ремонта (обращайтесь в Вашу управляющую компанию). Таким же образом следует проверить вентиляцию в туалете.
• Обеспечить свободный проход воздуха через двери комнат, ванной и туалета: между полом и низом дверного полотна должен быть зазор 1,5-2 см или в нижней части на них должны быть установлены вентиляционные клапаны (переточные решетки).
• Предоставить возможность теплому воздуху, поднимающемуся от батарей, беспрепятственно вентилировать пространство помещения, для чего избавимся от длинных плотных штор и уберём лишние предметы с подоконников. Сушка вещей на радиаторах отопления также отрицательно сказывается на влажности в помещении и свободной конвекции нагретого воздуха.
• Необходимо исключить источники повышенной влажности, как свищи на трубах, незакрывающиеся до конца краны, большое количество сохнущего на верёвке белья, испарения от бытовых приборов (стиральной машины, чайник, кипячение на плите белья и т.д.). Эти факторы нужно устранить или минимизировать, например, при приготовлении пищи приоткрыть окно на кухне в режим «микропроветривание» или открыть форточку.
• И самое главное — только обеспечив приток свежего воздуха и удаление «отработанного» воздуха через вытяжку, Вы сможете обеспечить нормальную работу системы естественной вентиляции и создать благоприятной микроклимат в своей квартире. Этот самый простой способ борьбы с повышенной влажностью, особенно в первый период эксплуатации Вашей новой квартиры, является основным — несколько раз в день приоткрывать створку (или форточку) на 10-15 минут, а в период, когда Вы не находитесь в помещении — устанавливать окна в положение «микропроветривание». Тем самым Вы «помогаете» дому просохнуть, а следовательно создать, в первую очередь,  для себя, своих родных и близких, нормальный микроклимат в квартире.

P.S. Приток воздуха можно организовать, установив самостоятельно приточные клапана, которые не только имитируют «продувание» старых деревянных окон, но и превосходят его, так как делают дозированным. После этого вообще не нужно будет открывать окна. Причём дозировать приток воздуха клапаны могут как автоматически, так и в ручном режиме, и, заметьте, совершенно не потребляя электроэнергии. Но как показывает практика — в особо морозную погоду приточные клапаны подвергаются обмерзанию, кроме этого, накапливаемая в клапанах пыль постепенно значительно снижает эффективность их работы.

Строительная теплофизика: вентиляция и отопление

Наружная стена дома является границей раздела двух сред, различающихся температурой и газовым составом содержащегося в них воздуха. Ключевое значение для проблемы утепления стен является повышенное содержание во внутреннем воздухе помещений паров воды. Это неудивительно, ведь в помещениях готовят пищу, моют посуду, производят влажную уборку, влагу выделяют люди, животные, комнатные растения. В среднем в течение суток воздух трехкомнатной квартиры может «обогатиться» 10–12 килограммами водяного пара.

Зимой в отапливаемом помещении температура воздуха значительно выше, чем снаружи. Соответствующим образом отличается и температура внутренней и наружной поверхностей стен здания. Тепловая энергия согласно законам физики передается от нагретых участков стены более холодным (наружным). Тепловой поток распространяется сквозь массив стены изнутри наружу, постепенно «растрачивая» энергию.

Подобным же образом ведет себя и водяной пар, диффундируя сквозь стену в стремлении выровнять разницу в парциальных давлениях внутри и снаружи здания. В отличие от температуры, уменьшающейся постепенно, газообразная влага просачивается сквозь стену, не задерживаясь и не изменяя своего агрегатного состояния до тех пор, пока воздух, в котором она содержатся, не охладится настолько, что концентрация пара достигает состояния насыщения, и он конденсируется, оседая в толще стены в виде мелких капель влаги. Как говорят, достигается «точка росы».

При верном для конкретной климатической зоны сочетании стенового материала и толщины стен «точка росы» в зимний период оказывается внутри стены вблизи её наружной поверхности. При замерзании влаги вследствие её расширения будет происходить медленное разрушение стенового материала. А это, в свою очередь, повлечет за собой ухудшение теплоизоляционных свойств стены. Точка росы постепенно год за годом будет смещаться всё ближе к её внутренней поверхности. Это одна из причин, по которой стены в жилище в зимний период отсыревают (намокают), иной раз даже с образованием наледи.

Существует несколько путей избавления от переувлажнения стен:

1. Управление балансом накопления влаги в воздухе помещений.
2. Уменьшение паропроницаемости стен.
3. Уменьшение теплопроводности стен.

Комплексное решение этих задач предусматривает концепция так называемых умных домов.

Она предполагает наличие воздухонепроницаемых стен с очень низким коэффициентом теплопроводности, а также эффективной приточно-вытяжной вентиляцией и системой климат-контроля, не допускающих переувлажнения и перегрева внутренней воздушной среды. В рядовом же отечественном случае наиболее действенным решением является вынос «точки росы» за пределы наружных стен путем их утепления.

Для удаления «точки росы» из толщи стены необходимо выполнение двух условий:

1. Коэффициент теплопроводности и толщина утеплителя должны быть такими, чтобы при определенных уровнях температуры и влажности воздуха внутри помещения (даже при экстремально низких температурах снаружи) температура участков стены не опускалась до температуры «точки росы».
2. Паропроницаемость утеплителя должна быть выше, чем у материала стены. В противном случае водяной пар будет концентрироваться на границе раздела двух сред: стены и утеплителя, поскольку последний станет препятствием для движения паров. Внутренняя поверхность утеплителя и наружная поверхность стены будут непрерывно увлажняться, а влага постепенно распространяться вглубь стен.

Рассмотрим допустимые варианты утепления фасадов для наиболее ходовых случаев, когда стены возведены из железобетонных панелей либо кирпича, а выбор утеплителя ограничивается пенополистиролом и минеральной ватой.

Прежде всего, следует обратить внимание на соотношение коэффициентов паропроницаемости стеновых материалов и утеплителей – величин, показывающих, сколько газообразной влаги пропускает сквозь себя слой того или иного материала определенной толщины в единицу времени. Например, коэффициент паропроницаемости железобетона равен 0,03 мг/(м·ч·Па), а у красного или силикатного кирпича значение этого параметра больше – 0,11 мг/(м·ч·Па).

Приняв к сведению, что коэффициент паропроницаемости вспененного пенополистирола равен 0,05, а у минеральных ват находится в диапазоне 0,3–0,55, можно сделать вывод, что стены из железобетона, обладающего сравнительно невысокой способностью пропускать водяной пар, можно утеплять любым из упомянутых утеплителей. А вот для кирпичных стен вспененный пенополистирол нужно применять с оглядкой, поскольку коэффициент паропроницаемости этого материала меньше, чем у кирпича.

В последнем случае некоторого повышения концентрации водяного пара на границе стены и утеплителя избежать не удастся, но можно предотвратить его конденсацию в этом месте, утеплив стену настолько, что «точка росы» гарантированно будет находиться вне стены даже в самые трескучие морозы. Для этого слой утеплителя должен быть достаточно толстым, что увеличивает общие затраты.

Многие современные пористые стеновые материалы, например, легкие бетоны, наряду с низкой теплопроводностью характеризуются высокой паропроницаемостью. По правилам строительства устройство пароизоляции изнутри для стен из таких материалов считают обязательным. Если внутренней пароизоляции нет, целесообразнее применять утеплители из минеральной ваты, оказывающие малое сопротивление прохождению водяного пара.

Учет такого параметра, как коэффициент паропроницаемости материалов, при облицовке фасадов с утеплением можно «опустить» при условии, что стены защищены от водяного пара изнутри. Установка соответствующих мембран с внутренней стороны стен допустима при наличии в доме управляемых систем приточно-вытяжной вентиляции и климат-контроля. Задача утепления стен при этом значительно упростится, поскольку заботиться придется лишь об уменьшении теплопроводности стен до нужного уровня и защите материала утеплителя от внешних климатических и механических воздействий.  

Достаточно ли теплого пола для обогрева дома?

Тепловая мощность одного квадратного метра теплого пола определяется как разница температур поверхности пола и температуры воздуха в помещении. Разница в один градус равна коэффициенту теплоотдачи от пола к воздуху и составляет примерно 10-12 Вт/(м2*К).

Если температура воздуха в помещении 22°C, а текущая температура пола 28°C, тепловая мощность составит (28-22)*10=60Вт/м2.

 

Далее: мощность пола должна быть равна теплопотерям помещения. Чем больше теплопотери помещения, тем, соответственно, должна быть «горячее» поверхность пола.  Максимальная комфортная температура поверхности 28-29°C. Т.е. мощность 1м2 в помещении с температурой воздуха 20°C будет порядка 80-90 Вт. Теплопотери помещения меняются в зависимости от температуры наружного воздуха, но рассчитываются при температуре, указанной в СНиП «Климатология» для текущего региона. Менеджеры и продавцы отопительного оборудования используют «быстрый» способ расчёта теплопотерь для зданий и сооружений – 100Вт/м2 в морозы. При средней температуре за отопительный период (тоже определена в СНиПе) эта цифра приблизительно в два раза меньше.

 

Хватит ли для отопления дома только системы теплый пол? Если многократно подходить к этому вопросу при различных условиях со стороны заказчика (тепловой расчёт, источник тепла, гидравлическая составляющая системы, шаг пола, пирог пола и т.д.) можно выявить ряд закономерностей, которые объединяют большинство параметров и переводят их в разряд косвенных в опросном листе. Ниже описан простой метод поиска решения «для менеджеров и владельцев домов» по выбору теплого пола в качестве единственного отопительного прибора для помещений различного назначения. Разумеется, всё сказанное ниже верно для современных методов строительства, где особое внимание уделяется снижению тепловых потерь до разумных значений. Регион, где многократно и успешно был проверен данный тезис – Санкт-Петербург и ЛО.

 

Метод

Для определения, можно ли обогреть дом только теплым полом, в первую очередь проверьте каждое отдельное помещение на соответствие следующему условию: Площадь наружных ограждающих конструкций должна быть меньше или равна площади рабочей поверхности пола. Под наружными ограждениями понимают стены, окна, двери, кровлю, т.е. ограждения, контактирующие с противоположной стороны с уличным воздухом. Рабочая поверхность пола это поверхность, не закрытая мебелью – шкафами, кроватью, коврами и т.п.

Если условие выполняется – хорошо, дополнительных отопительных приборов не требуется, даже в морозы (расчётная наружная температура воздуха для региона согласно СНИП 23-01-99 Климатология) теплого пола Вам будет достаточно для поддержания комфортной температуры воздуха, в пределах 20-22°C тепла.

Если условие не выполняется, то Вы должны понимать, что в морозы в этих помещениях будет прохладно. С другой стороны, морозы на улице не каждый день и не всегда целесообразно усложнять систему отопления ради одной-двух недель в году.

 

Ниже будут приведены общие рекомендации по выбору теплого пола в качестве отопительного прибора для помещений различного назначения. Также разберем специфику системы пол применительно к основным помещениям частного дома:

 

Прихожая или тамбур. Имеет, как правило, малую площадь поверхности пола и большие теплопотери. Помещение не жилое, соответственно нет необходимости поддерживать комфортную температуру воздуха. Подавляющему числу людей в тамбуре достаточно только теплого пола – зашли в дом, разделись, ушли в жилые помещения.

 

Коридор. Как правило, не имеет наружных ограждающих конструкций, и, соответственно, теплопотерь. Теплый пол нужен, т.к. коридор зачастую образует единый объем с лестничной клеткой, гостиной и кухней, соответственно мощность теплого пола коридора распределяется по указанным помещениям и вносит свой вклад в тепловой баланс отапливаемой зоны.

 

Гостиная, холл, кухня. Имеют, как правило, площадь пола, превосходящую площадь наружных ограждающих конструкций, соответственно обогрев только теплым полом возможен и предпочтителен. Спорными являются помещения с вторым светом и помещения с большой площадью остекления. Решение в таких случаях принимается по согласованию со специалистом-теплотехником, который должен описать заказчику различные сценарии при отказе от тех или иных отопительных приборов.

 

Спальня. Самое противоречивое помещение в вопросе обогрева теплыми полами. Спальня как раз то место, где комфортный микроклимат наиболее важен для человека, но поддерживать его трудно. Во-первых: около половины площади пола занята мебелью, которая не позволяет снимать необходимую тепловую мощность для поддержания комфортной температуры воздуха. Во-вторых: в виду высокой инерционности, системой теплого пола довольно сложно управлять с необходимой точностью: помещение может продолжать перегреваться после выключения контура термостатом или наоборот, после проветривания, теплый пол начинает отдавать тепло в помещение спустя час-два. Также не стоит забывать и про то, что чем ближе вы к поверхности пола, тем теплее воздух – именно поэтому ночью имеет смысл понижать температуру в помещении, смещая комфортную зону на 1м ниже к полу. За это отвечают программируемые термостаты.

Если в доме уже предусмотрена система радиаторного отопления, радиатор в спальне должен быть установлен обязательно. Если нет, в кладовке желательно хранить один-два электронагревателя по случаю затяжных морозов.

 

Ванная, сан.узел. Комфортная температура воздуха в ванной комнате всегда выше, чем средняя в доме, и составляет обычно 24-26°C. Площадь пола, как правило, небольшая. При наличии наружных стен всегда требуется дополнительный источник тепла, например, полотенцесушитель, подключенный к линии рециркуляции горячей воды. Полотенцесушитель следует подобрать, ориентируясь на требуемую тепловую мощность.

 

Прочие нежилые помещения – гараж, кладовая, гардеробная, котельная, постирочная и т.п. – теплого пола достаточно, если не требуется строго поддерживать комфортную температуру воздуха выше 16-18°C.

Температура воздуха в помещении — обзор

Расположение охлаждающих балок

Рекомендуемое оптимальное расположение активных балок — над рабочими местами, поскольку скорость воздуха ниже всего непосредственно под балкой (если диаграмма направленности балки горизонтальна). Если луч расположен рядом со стеной, рекомендуется регулировать диаграмму направленности или коэффициенты индукции, чтобы снизить скорость воздуха на рабочем месте рядом со стеной. Также следует отметить, что шкафы и перегородки могут оказывать значительное влияние на распределение воздуха.В некоторых случаях шкафы направляют поток воздуха к рабочему месту, снова создавая сквозняки. Данные производителей, программное обеспечение, модели, CFD и макеты могут использоваться для помощи в детальном проектировании.

Можно ли расположить активные балки параллельно или перпендикулярно фасаду, в первую очередь, зависит от области применения и может повлиять на координацию потолка. Обычно при параллельной установке длина балки составляет от 1,2 до 2,4 м; более короткие балки увеличивают гибкость, но также увеличивают количество соединений труб и воздуховодов.При установке перпендикулярной балки типичная длина составляет от 2,4 до 3,0 м, хотя на практике общая длина может достигать 10 м.

Условия с самой низкой скоростью в любое время года могут быть созданы при установке охлаждающих балок перпендикулярно в пространстве. Обычно это означает, что можно использовать более длинные балки, что снижает требования к охлаждающей способности на погонный метр балки. Перпендикулярная установка к фасаду также выгодна в промежуточное время года, когда поверхность окна еще холодная, но из-за внутренних нагрузок в помещении требуется охлаждение.При параллельной установке холодный приточный воздух выпускается к холодной поверхности окна, увеличивая скорость под окном. Летом, когда поверхность окна теплая, тепловой шлейф от окна влияет на распределение воздуха, и струя может повернуться, прежде чем достигнет окна.

Тепловые шлейфы от внутренних источников тепла и теплых поверхностей оказывают значительное влияние на распределение воздуха. Взаимодействие струй и конвективных потоков — сложная проблема; в одном офисе самая высокая скорость воздуха у коридора.Возвратный воздух увеличивает движение воздуха на уровне пола, увеличивая риск сквозняка на уровне лодыжек. В открытом офисе самая высокая скорость воздуха может быть направлена ​​в сторону рабочих, близко к коридору.

Проектирование компоновки

Одним из первых соображений при проектировании компоновки являются архитектурные требования, такие как эстетика и гибкость. Кроме того, требуется согласование с остальной частью плана отраженного потолка, например, с освещением, спринклерами и детекторами дыма. Компоновка оказывает значительное влияние на горизонтальную подачу воздуха в пространство и, таким образом, должна приниматься во внимание на этапе проектирования, поскольку она зависит от размеров помещения или модуля, предполагаемого использования и необходимой гибкости.

Система с охлаждающими балками может также быть спроектирована как саморегулирующаяся система без комнатного контроллера. Температура воды на входе и выходе (обычно 19–22 ° C) выбирается близкой к минимальной температуре воздуха в помещении. Это гарантирует, что при минимальных тепловых нагрузках в помещении не станет слишком холодно. Как только тепловые нагрузки начинают увеличиваться, температура воздуха в помещении повышается. По мере увеличения разницы температур между окружающим комнатным воздухом и входящей водой, охлаждающий выход балки также увеличивается.Система работает надежно, температура в помещении поддерживается в желаемом диапазоне.

Системы с охлаждающими балками

Типичная система с активными балками для охлаждения, включая систему первичного воздуха, будет аналогична системе с индукционным блоком, описанной в главе 7 и проиллюстрированной на рис. 7.2. Вторичный контур охлажденной воды для охлаждающих балок подключен к первичной системе охлажденной воды и непрерывно циркулирует с помощью трехходового смесительного клапана для регулирования температуры проточной воды.Температура воды на входе охлаждающих балок (14–18 ° C), как правило, значительно выше температуры воды на входе охлаждающего змеевика вентиляционной установки для осушения первичного приточного воздуха (7–9 ° C). Однако для минимизации энергопотребления рекомендуется использовать отдельный чиллер для охлаждающих балок и вентиляционной установки. Также в холодном и умеренном климате можно использовать на открытом воздухе и, таким образом, покрыть большую часть энергии охлаждения за счет естественного охлаждения (см. Главу 6).

Там, где охлаждающие балки также используются для обогрева, система имеет два отдельных водяных контура: низкотемпературный (35–40 ° C) контур для охлаждающих балок и высокотемпературный контур для нагревательного змеевика вентиляционной установки.

7 причин температурного дисбаланса в доме | by Keen Home

Мы все были в этом: как бы вы ни старались, по крайней мере в одной комнате в вашем доме либо слишком жарко, либо слишком холодно. В то время как ваша гостиная может иметь именно ту температуру, которую вы хотите, в вашей спальне наверху холодно. Это раздражает и неудобно — вы платите за систему кондиционирования, так почему она не работает должным образом? Температурный дисбаланс может расстраивать, но он также может быть признаком более серьезных проблем.

Вместо того, чтобы запускать термостат или перегружать систему, подумайте, что на самом деле может быть в основе проблемы.

Воздуховоды неподходящего размера или HVAC

Если размер ваших воздуховодов или HVAC не подходит для вашего дома, вы не получите необходимый воздушный поток. Это не только повлияет на баланс отопления и охлаждения в вашем доме, но и может нанести долговременный ущерб вашей системе. В холодные месяцы неправильный поток воздуха может привести к замерзанию змеевиков испарителя вашей системы. В теплые месяцы возникает обратная проблема: ваша система может перегреться и преждевременно выйти из строя.

Герметичные воздуховоды

Воздуховоды могут терять до 30% воздушного потока из-за утечек.Даже небольшие утечки из плохо изолированных воздуховодов могут повлиять на воздушный поток по всему дому. Большие утечки, например, из-за незакрепленных соединений, могут полностью исключить приток воздуха в отдаленные помещения.

Плохая изоляция

Это наиболее распространено в старых домах, но в любых обстоятельствах плохая изоляция и тонкие стены могут иметь большое негативное влияние на общую температуру дома. Если ваш дом не сохраняет тепло или прохладный воздух, вы в конечном итоге потратите впустую энергию и потратите больше на кондиционирование всего дома.Даже если это проблема только определенных комнат, ваша система будет эксплуатироваться дольше, чем необходимо для их нагрева и охлаждения, что в долгосрочной перспективе может оказаться дорогостоящим.

Повышение температуры в многоуровневых домах

В типичном двухэтажном доме разница температур между верхним и нижним этажами составляет 8–10 градусов. Это связано с тем, что тепло естественным образом перемещается с нижнего уровня на верхний, в результате чего в комнатах наверху теплее, чем в нижних. Что еще хуже, большинство систем отопления и охлаждения контролируют температуру только вокруг одного термостата, что может привести к тому, что комнаты, расположенные дальше или выше, будут недостаточно кондиционированными.

Термостаты наиболее эффективны в помещении, в котором они установлены.

Термостаты лучше всего регулируют температуру там, где они находятся. Допустим, ваш установлен в вашей гостиной: когда в этой комнате будет достигнута заданная температура, вся система отключится, чтобы предотвратить перегрев дома. Это происходит независимо от того, доведена ли остальная часть дома до такой же температуры.

Помещения находятся далеко от вашего нагревательного и / или охлаждающего агрегата

Само собой разумеется, но помещения, ближайшие к вашей печи или холодильной установке, естественно, будут получать большую часть кондиционированного воздуха.Те комнаты, которые расположены дальше или на концах воздуховода, получают гораздо меньший поток воздуха и, как следствие, не могут равномерно обогреваться или охлаждаться по сравнению с остальной частью дома.

Факторы, относящиеся к комнате (расположение, окна и т. Д.)

Расположение комнат, размер и количество окон в этих комнатах также могут влиять на температуру. Например, комната, которая большую часть дня обращена к солнцу, естественно, будет теплее, чем комната, обращенная к нему. Если вы живете в особенно теплом или холодном месте, количество и размер окон в данной комнате, а также их герметичность могут повлиять на общую температуру.

На отопление и охлаждение дома может влиять множество факторов. Мы рекомендуем провести энергетический аудит дома, чтобы определить, что влияет на вас, чтобы вы могли начать думать о решениях.

Найти и устранить протечки в воздуховодах

Устранить утечки в воздуховодах довольно просто: найдите источник утечек и заклейте их изолентой.Тем не менее, мы рекомендуем работать с профессионалом. Они будут знать, где искать (обычно на стыки и фитинги вдоль воздуховода), и иметь оборудование для повышения давления, которое поможет им найти и закрыть утечки. Если вы любите заниматься своими руками, то в блоге по обустройству дома This Old House есть отличное видео с практическими рекомендациями, за которым вы можете следить.

Установите лучшую изоляцию

Независимо от температурного дисбаланса, настоятельно рекомендуется добавить лучшую изоляцию в ваш дом. Лучшая изоляция может уменьшить утечки и снизить влияние факторов окружающей среды на температуру внутри вашего дома.Министерство энергетики США дает несколько отличных советов по установке изоляции, но мы снова рекомендуем работать с профессионалом.

Добавить систему зонирования

Системы зонирования помещений позволяют контролировать температуру независимо от термостатов, установленных на каждом этаже. Эти термостаты устанавливаются на панели управления по всему дому и взаимодействуют с заслонками, установленными внутри вашего воздуховода. Заслонки автоматически открываются и закрываются в соответствии с настройками отдельных термостатов.Зонированная система не только помогает сбалансировать температуру на разных этажах, но и позволяет обогревать или охлаждать отдельные комнаты по запросу или полностью закрывать неиспользуемые комнаты. Такие компании, как ZoneFirst, занимаются производством систем зонирования более 50 лет и предлагают решения для дома, которые подрядчик HVAC может помочь вам установить.

Добавьте вторую систему HVAC

Если размер вашей системы HVAC или воздуховодов не подходит для вашего дома, вам может потребоваться добавить вторую систему или полностью заменить существующую.Это самый дорогостоящий вариант, но он дает вам лучший контроль над разными этажами и может быть единственным решением в действительно крайних случаях. Мы рекомендуем, чтобы ваша система была осмотрена профессионалом, чтобы определить, следует ли вам это делать.

Установка Smart Vents

Если вы предпочитаете делать что-то самостоятельно, другой вариант — установить систему Smart Vent. Интеллектуальные вентиляционные отверстия позволяют контролировать вентиляционные регистры в определенных комнатах, аналогично заслонкам в традиционных системах зонирования.С нашей системой вы можете использовать функцию планирования занятости приложения Keen Home, чтобы настроить умные вентиляционные отверстия на открытие и закрытие в определенное время дня в зависимости от того, когда комнаты фактически используются. Или установите Smart Vents в автоматический режим, чтобы автоматически координировать воздушный поток и температуру между комнатами. Интегрируйте Smart Vents с интеллектуальным термостатом, чтобы создать комплексное решение для отопления каждой комнаты, которое может разумно определять ваши потребности, и все это за небольшую часть стоимости добавления стандартной системы зонирования или второго HVAC .Самое приятное: поскольку Smart Vents подключены к Интернету, они со временем становятся лучше. С момента запуска системы Smart Vent мы выпустили множество обновлений прошивки и программного обеспечения, и мы постоянно работаем над интеграцией с другими интеллектуальными устройствами, чтобы расширить возможности системы.

Температурный дисбаланс может быть вызван множеством факторов. К счастью, есть столько же способов их решить. Правильное решение для вас зависит от источника, будь то среда или конфигурация вашей системы.Пройдите энергетический аудит, чтобы определить источник вашего дисбаланса и найти правильное решение для вашего дома. Сейчас идеальное время для этого — начните исправлять проблемы прямо сейчас, пока не наступила зимняя стужа!

Термостат не достигает заданной температуры? | HVAC, отопление и кондиционирование | Вирджиния-Бич

Написано MSCO 2 июля 2018 г. . Размещено в блоге.

Почему мой кондиционер не достигает значения на термостате?

Каждое лето в Вирджиния-Бич жара в среднем поднимается выше 90 градусов.В то время как некоторые храбрые души терпят палящую жару, большинство из нас уединяется в офисах и домах, в безопасности наших кондиционеров. Но что делать, если кажется, что кондиционер не достигает температуры, установленной на термостате?

Это происходит каждый год. Поднимается жар. Наши клиенты в панике. Мы получаем много звонков и писем по электронной почте. Почти каждый из них хочет получить ответ на один вопрос: Почему температура в моем доме выше, чем температура на моем термостате?

Короче говоря, не паникуйте, ! Ваш кондиционер предназначен для поддержания температуры в доме около 75 градусов в дни с 95 градусами и выше.Если вы пытаетесь довести свой дом до 65, но ничего не получается, не волнуйтесь. Необязательно сразу вызывать мастера по ремонту. Несмотря на то, на что способны эти удивительные машины, они имеют ограничения в условиях сильной жары.

Есть шаги, которые вы можете предпринять, чтобы упростить охлаждение вашего дома кондиционерам, но в целом при таких температурах следует ожидать, что ваш кондиционер «борется» за достижение желаемой температуры.

Профессиональное объяснение

В качестве примера приведу сообщение от нашего генерального директора Джеффа Марла заинтересованному клиенту:

«Сегодня сегодня на градуснике на крыльце моего сарая было 102.Сейчас у меня на заднем дворе 97. В моем доме 74 внизу и 76 наверху, что невероятно для такого дня. Конструкция кондиционеров рассчитана на поддержание 75, когда на улице 95. Тот факт, что у вас есть области, поддерживающие 71 (вместо 65), говорит мне, что они работают отлично.

Я могу организовать сервисный звонок, но я считаю, что ваша система работает правильно. Просто в особенно жаркие дни есть некоторые ограничения. Люди могут забыть об этом, потому что обычно не так жарко. Я искренне верю, что ваша система работает очень хорошо, основываясь на ваших цифрах.Сегодня у нас было несколько звонков от людей, чьи дома были в диапазоне 75-80, но кондиционер делал все, что мог. Когда температура опускается ниже 90, ваша температура в помещении должна упасть, но обычно я советую клиентам не ожидать падения более чем на один градус в час. ”

На что заказчик ответил:

«Джефф, спасибо за информацию. Я почувствовал себя намного лучше, когда прочитал ваше объяснение. Я думаю, что на веб-сайте должно быть что-то подобное, чтобы объяснить, видят ли люди свою температуру выше установленной, не для того, чтобы волноваться, а для того, чтобы понять, что это нормально.Когда температура упала, все выровнялось за ночь. Отличная работа!» (Итак, поехали!)

Мы надеемся, что это поможет решить вашу проблему, но если вы считаете, что проблема действительно существует, свяжитесь с нами, и мы ответим на любые ваши вопросы!

Principles of Heating and Cooling

Понимание того, как тепло передается с улицы в ваш дом и от вашего дома к вашему телу, важно для понимания проблемы поддержания прохлады в вашем доме.Понимание процессов, которые помогают сохранять ваше тело прохладным, важно для понимания стратегий охлаждения вашего дома.

Принципы теплопередачи

Тепло передается к объектам и от них — например, к вам и вашему дому — посредством трех процессов: теплопроводности, излучения и конвекции.

Проводимость — это тепло, проходящее через твердый материал. В жаркие дни тепло попадает в ваш дом через крышу, стены и окна. Теплоотражающие крыши, изоляция и энергоэффективные окна помогут снизить теплопроводность.

Излучение — это тепло, распространяющееся в виде видимого и невидимого света. Солнечный свет — очевидный источник тепла для дома. Кроме того, низковолновое невидимое инфракрасное излучение может переносить тепло непосредственно от теплых предметов к более холодным. Благодаря инфракрасному излучению вы можете почувствовать тепло горячего элемента конфорки на плите даже через всю комнату. Старые окна позволят инфракрасному излучению, исходящему от теплых предметов снаружи, проникать в ваш дом; оттенки могут помочь заблокировать это излучение.Новые окна имеют низкоэмиссионные покрытия, которые блокируют инфракрасное излучение. Инфракрасное излучение также будет переносить тепло от стен и потолка прямо к вашему телу.

Конвекция — еще одно средство для достижения тепла от ваших стен и потолка. Горячий воздух естественным образом поднимается вверх, унося тепло от стен и заставляя его циркулировать по всему дому. Когда горячий воздух проходит мимо вашей кожи (и вы вдыхаете его), он согревает вас.

Охлаждение вашего тела

Ваше тело может охладиться посредством трех процессов: конвекции, излучения и потоотделения.Вентиляция усиливает все эти процессы. Вы также можете охладить свое тело с помощью теплопроводности — например, некоторые автокресла теперь оснащены охлаждающими элементами, — но это обычно не практично для использования в вашем доме.

Конвекция возникает, когда тепло уносится от вашего тела через движущийся воздух. Если окружающий воздух холоднее вашей кожи, воздух поглотит ваше тепло и поднимется. По мере того, как нагретый воздух поднимается вокруг вас, более прохладный воздух движется, чтобы занять его место и поглотить больше вашего тепла.Чем быстрее движется конвекционный воздух, тем прохладнее вы чувствуете.

Излучение возникает, когда тепло распространяется через пространство между вами и предметами в вашем доме. Если предметы теплее, чем вы, тепло пойдет к вам. Удаление тепла через вентиляцию снижает температуру потолка, стен и мебели. Чем прохладнее ваше окружение, тем больше тепла вы излучаете на предметы, а не наоборот.

Потливость может быть неудобной, и многие люди предпочли бы сохранять спокойствие без нее.Однако в жаркую погоду и при физических нагрузках пот является мощным охлаждающим механизмом тела. Когда влага покидает поры кожи, она переносит с собой много тепла, охлаждая ваше тело. Если ветерок (вентиляция) пройдет по вашей коже, эта влага испарится быстрее, и вам станет еще прохладнее.

Жарко и холодно: почему зимой вам холодно при одинаковой температуре?

RosemaryRoberts / Alamy

Летом мне комфортно тепло, когда термометр в моей гостиной показывает 20 ° C.Но зимой мне холодно при той же температуре. Что вызывает это?

Ричард Хортон , Уиксли, Северный Йоркшир, Великобритания

Одним из объяснений могут быть конвекционные токи или их отсутствие. Скорее всего, комнатный термостат будет расположен примерно посередине между полом и потолком. Летом при температуре 20 ° C температура в комнате будет в пределах нескольких градусов от температуры на улице, поэтому вы будете чувствовать себя комфортно.

Реклама

Зимой при включенном отоплении радиаторы создают конвекционные токи.Падает более холодный и плотный воздух, вытесняя более теплый воздух.

Если термостат показывает 20 ° C, температура на уровне пола будет значительно ниже. Температура воздуха в слое под потолком будет выше 20 ° C, но вы не почувствуете этого тепла, если не подниметесь по стремянке.

Jan Meulendijk , Haverfordwest, Pembrokeshire, UK

Температура воздуха — это только один из трех параметров, влияющих на тепловой комфорт. Другие — это движение воздуха и лучистая температура окружающей среды.

Зимой вы можете испытывать больший дискомфорт от сквозняков, так как воздух, поступающий в комнату, может быть холоднее. Это дает вам повышенное ощущение холода при той же температуре воздуха, так же как вы чувствуете себя менее комфортно при сильном ветре, чем в безветренный день.

Излучательная температура вашего окружения является функцией температуры всех поверхностей вокруг вас. Зимой они, вероятно, будут ниже, чем летом. Мы чувствуем себя приятно теплыми на ярком солнце и без сквозняков, даже когда температура воздуха невысока.И наоборот, вы, вероятно, испытали «холод», исходящий от прохладных поверхностей, даже в теплой среде. Это похоже на процесс, который может происходить в вашей гостиной зимой.

Это также показывает, почему стоит обеспечить защиту от сквозняков и изоляцию. В сочетании они обеспечивают больший комфорт при той же температуре воздуха и, если все сделано правильно, позволяют уютно жить при более низких температурах воздуха.

Christine Warman , Hinderwell, North Yorkshire, UK

В этом чувстве есть психологический элемент.Было высказано предположение, что наиболее энергоэффективный способ обеспечить комфорт людям в помещении — это не включать отопление, а обеспечить более сильное освещение. Недостаток солнечного света — сильный предиктор сезонного аффективного расстройства. Его симптомы похожи на симптомы клинической депрессии, и чувство холода может быть частью этого состояния.

Winter часто предлагает меньше сенсорной стимуляции и социальных контактов. И наоборот, стимулирующая деятельность, пусть даже только умственная, в некоторой степени отвлекает от холода.Самый яркий пример настроения, влияющего на восприятие, можно увидеть на улицах любого города ночью, когда толпы желающих хорошо провести время молодых людей оказываются совершенно невосприимчивыми к холоду.

Чтобы ответить на этот вопрос или задать новый, напишите по адресу [email protected].

Вопросы должны быть научными вопросами о повседневных явлениях, а вопросы и ответы должны быть краткими. Мы оставляем за собой право редактировать элементы для ясности и стиля.Пожалуйста, укажите почтовый адрес, номер телефона в дневное время и адрес электронной почты.

New Scientist Ltd сохраняет за собой полный редакторский контроль над опубликованным содержанием и оставляет за собой все права на повторное использование материалов вопросов и ответов, представленных читателями, на любом носителе и в любом формате.

Вы также можете отправить ответы по почте по адресу: The Last Word, New Scientist, 25 Bedford Street, London WC2E 9ES.

Действуют положения и условия.

Подробнее по этим темам:

Тепловой комфорт: больше, чем просто температура воздуха

Некоторое время назад я разработал систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для новой начальной школы в Солт-Лейк-Сити. Он был установлен, как указано, и, похоже, работал нормально. Однажды позвонил директор школы и сказал, что ей холодно. На улице было холодно (примерно 20 ° F), но не так холодно, как расчетная зимняя температура, поэтому система HVAC должна была справиться с нагрузкой.

Система, обслуживающая офис директора, была довольно типичной: вентиляторный доводчик над потолком с прямым охлаждением, водяное отопление, минимальное количество наружного воздуха, прямое цифровое управление, подключенное к главной системе управления здания, а также воздушная подача и возврат. -ничего особенного. Офис располагался на первом этаже, с наружной стеной из бетонных блоков, выходящей на восток, одним небольшим окном с двойным остеклением в этой стене и Т-образным потолком с изолированной металлической крышей наверху.

Меня вызвали в кабинет директора (Ооо!).Когда я приехал, я обнаружил, что система HVAC работает правильно. Я сравнил показания температуры помещения системы автоматизации здания с показаниями откалиброванного портативного прибора и обнаружил, что они совпадают: 70 ° F, точно на заданном значении. Тем не менее, директору было холодно. Может, она была сверхчувствительна к температуре. Или плохое самочувствие. Или просто сумасшедший.

Оказалось, что она не из них. После того, как мы еще немного почесали голову, мы измерили температуру поверхности стены, прилегающей к ее столу, и обнаружили, что она намного ниже 70 ° F.Директору стало холодно из-за низкой температуры поверхности стены. Дальнейшее расследование показало, что жесткая изоляция между внешней стеной из бетонных блоков и внутренней стеной из гипсокартона, которая, как было указано, не была установлена. После установки утеплителя температура стен повысилась, и директор снова почувствовал себя комфортно. Задержание предотвращено.

Ситуация научила меня, что тепловой комфорт — это больше, чем просто температура воздуха по сухому термометру. Измеренная нами температура воздуха 70 ° F не была рабочей температурой, которая более характерна для тепловых условий, чем просто температура воздуха.Холодная стена сделала рабочую температуру намного ниже температуры воздуха.

Рабочая температура и тепловой комфорт

Рабочая температура рассчитывается на основе температуры воздуха (по сухому термометру), средней лучистой температуры (MRT) и скорости воздуха. При скорости воздуха ниже 40 футов в минуту это среднее значение MRT и температуры воздуха. MRT в основном представляет собой средневзвешенное значение температуры поверхности, окружающей человека. Это основное определение; см. Стандарт 55 ANSI / ASHRAE, Тепловые условия окружающей среды для проживания человека и Справочник ASHRAE 2013 — Основы для получения дополнительной информации.

РИСУНОК 1. Стандарт 55 ASHRAE, Тепловые условия окружающей среды для человека, диаграмма теплового комфорта. Воспроизведено с разрешения ASHRAE

Почему мы должны заботиться об оперативной температуре? Поскольку приемлемые диапазоны теплового комфорта, указанные в стандарте ANSI / ASHRAE Standard 55, основаны на рабочей температуре, а не на температуре воздуха по сухому термометру. Диаграмма теплового комфорта для помещений с механическим кондиционированием, показанная в стандарте ANSI / ASHRAE 55 (, рис. 1, ), может выглядеть как психрометрическая диаграмма, но есть одно важное отличие: ось x — это рабочая температура, а не воздух (по сухому термометру). ) температура.Используйте эту таблицу с осторожностью и обязательно прочтите текст, напечатанный мелким шрифтом.

Помимо температуры воздуха по сухому термометру, MRT и скорости воздуха, стандарт ANSI / ASHRAE 55 учитывает три других фактора, влияющих на тепловой комфорт: скорость метаболизма, изоляция одежды и влажность. При оценке уровня теплового комфорта в помещении учитывайте все шесть факторов, особенно если у вас есть люди, которые сообщают, что вам холодно или тепло.

Еще одна причина не любить понедельники

В большинстве нежилых зданий нет людей в ночное время и в выходные дни, их системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха отключены, если не будут достигнуты заданные значения пониженной и заданной температуры.Операторы многих из этих зданий запускают системы HVAC в понедельник раньше, чем в другие дни недели. Они делают это, потому что требуется больше времени, чтобы повысить (или понизить) температуру здания после выходных, когда они были отключены. Но даже если заданные значения температуры помещения соблюдаются к началу периода занятости, жалобы на комфорт все равно могут возникать. В офисах PECI в Портленде, штат Орегон, оперативная группа получает больше жалоб на комфорт в понедельник, чем в любой другой день недели, даже несмотря на то, что заданные значения температуры занимаемого помещения соблюдаются.Причиной этого может быть рабочая температура.

После того, как система HVAC была отключена на выходные зимой или когда система HVAC работает только для поддержания пониженной температуры, внутренние поверхности здания обычно остаются холодными. К ним относятся внутренняя сторона наружных стен, полов, потолков и мебели. Поскольку для повышения температуры поверхности требуется больше времени, чем для повышения температуры воздуха (из-за тепловой массы, связанной с поверхностями), температура поверхности может быть низкой в ​​начале периода занятости, даже при более раннем запуске системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.Это может создать неудобные условия для пассажиров, особенно сидящих у внешних стен. То же самое верно и для высоких температур внутренних поверхностей летом: если температура поверхностей намного выше, чем температура воздуха, пассажиры могут чувствовать себя тепло, даже если температура воздуха находится на заданном уровне.

Определение уровней теплового комфорта

ASHRAE предлагает стандарты, руководства и инструменты для помощи в оценке теплового комфорта: ANSI / ASHRAE Standard 55 включает диаграммы и уравнения, которые помогают определить уровень теплового комфорта для конкретных ситуаций, а «Протоколы измерения производительности для коммерческих зданий: Руководство по передовой практике» ¹ описывает методы измерения и оценки теплового комфорта, а версия 2 программного обеспечения ASHRAE Thermal Comfort Tool вычисляет несколько важных значений, связанных с тепловым комфортом.

РИСУНОК 2. Пример MRT-расчета. Перепечатано с разрешения ASHRAE

. Одно из значений, которое рассчитывает ASHRAE Thermal Comfort Tool, — это MRT, учитывающий температуру окружающих поверхностей, расстояние между этими поверхностями и людьми, а также коэффициент излучения поверхностей. На рис. 2 показан снимок инструмента с некоторыми примерами входных значений. В этом примере температура поверхности находится в диапазоне от 65 ° F до 72 ° F, а MRT рассчитывается при 69,1 ° F.

ASHRAE Thermal Comfort Tool также может рассчитать процент недовольных (PPD) людей, которые сочли бы определенные тепловые условия неудовлетворительными.Он рассчитывает это значение на основе вводимых пользователем данных для шести основных факторов, влияющих на комфорт пассажиров. ASHRAE рекомендует PPD менее 10 для приемлемого теплового комфорта.

Примеры сценариев

Ниже приведен пример термически комфортного помещения в соответствии со стандартом ANSI / ASHRAE 55:

.

• Температура воздуха: 70 ° F.

• MRT: 70 ° F.

• Коэффициент влажности: 0,010 фунта воды на фунт сухого воздуха.

• Скорость воздуха: 19,7 футов в минуту.

• Скорость метаболизма: 1.1 встречался (например, работа в офисе).

• Уровень одежды: 0,90 (обычная зимняя домашняя одежда).

РИСУНОК 3. Допустимые тепловые условия. Перепечатано с разрешения ASHRAE

. Включение этих значений в ASHRAE Thermal Comfort Tool приводит к PPD, равному 8, что соответствует диапазону приемлемого теплового комфорта (, рис. 3, ).

РИСУНОК 4. Недопустимые тепловые условия. Перепечатано с разрешения ASHRAEFIGURE 5. Неприемлемые термические условия. Перепечатано с разрешения ASHRAE

. Теперь допустим, что сегодня утро понедельника, а внутренние поверхности холодные.Понижение MRT с 70 ° F до 65 ° F и сохранение других значений такими же приводит к неприемлемому PPD, равному 16 (, рис. 4, ). Даже повышение температуры воздуха до 73 ° F не приводит к приемлемым условиям (PPD 11), когда MRT опускается до 65 ° F (, рис. 5, ).

При определении ожидаемого уровня теплового комфорта вам может потребоваться работа в рамках текущих требований объекта. Я видел требования владельца, которые включают приемлемую температуру и влажность по сухому термометру, но я еще не видел требований владельца, касающихся MRT или скорости воздуха в отношении теплового комфорта пассажиров.Кроме того, помните, что, несмотря на все исследования и литературу по тепловому комфорту, а также диаграммы, уравнения и инструменты, которые предоставляет ASHRAE, не все люди испытывают тепловые условия одинаково.

Измерение теплового комфорта

Как измерить шесть факторов, влияющих на тепловой комфорт?

Скорость метаболизма и изоляция одежды. Оценка этих факторов обычно включает наблюдение. Какие типы задач выполняют обитатели объекта или помещения? Какую одежду носят пассажиры? Стандарт ANSI / ASHRAE 55 перечисляет уровни метаболизма для различных видов деятельности и значения теплоизоляции для различных типов одежды.

Температура, скорость и влажность воздуха. Инструменты для измерения этих факторов широко распространены в индустрии HVAC. Некоторые анемометры могут измерять все три сразу. Проверьте диапазон измерения, точность и разрешение ваших инструментов, чтобы убедиться, что они могут использоваться в данной ситуации с достаточной точностью. Кроме того, не забудьте откалибровать эти инструменты, чтобы вы могли доверять их показаниям.

MRT. Инструменты, способные измерять MRT, немногочисленны, и очень дороги.В своем исследовании я нашел инструмент, который может измерять MRT наряду со многими другими факторами, влияющими на тепловой комфорт, но он стоит более 9000 долларов! Пока не будут разработаны экономически эффективные решения, вот несколько способов определить MRT:

• Вставьте датчик температуры в центр шарика для настольного тенниса, выкрашенного в плоский серый цвет, чтобы сделать свой собственный глобусный термометр. Действительно. (Чтобы узнать больше, см. «Протоколы измерения производительности для коммерческих зданий: Руководство по передовой практике».) Это позволит измерить рабочую температуру, а не только MRT, и может использоваться в большинстве помещений с низким или умеренным движением воздуха.
• Измерьте температуру внутренних поверхностей с помощью инфракрасного термометра и используйте ASHRAE Thermal Comfort Tool для расчета MRT. Инфракрасные термометры широко распространены в индустрии отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и относительно дешевы.

Резюме

При оценке теплового комфорта помещения не ориентируйтесь исключительно на температуру воздуха по сухому термометру; Есть и другие факторы, а именно средняя температура излучения, скорость воздуха, изоляция одежды, скорость метаболизма и влажность, влияющие на тепловой комфорт.Измерение этих факторов и использование стандарта ANSI / ASHRAE 55 для определения ожидаемого уровня теплового комфорта в помещении является объективным методом определения того, существует ли проблема теплового комфорта или это просто плохой понедельник.

Номер ссылки

1) ASHRAE. (2012). Протоколы измерения производительности для коммерческих зданий: руководство по передовой практике . Атланта: ASHRAE.

Дэйв Мозер, ЧП, старший инженер PECI. Сосредоточившись на энергоэффективности коммерческих зданий, он управляет техническими аспектами программ ввода в эксплуатацию коммунальных предприятий, руководит проектами ввода в эксплуатацию внутри зданий и проводит исследования.С ним можно связаться по адресу [email protected] .

Вы нашли эту статью полезной? Присылайте комментарии и предложения исполнительному редактору Скотту Арнольду по адресу [email protected] .

Конвекция | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Обсудите метод передачи тепла конвекцией.

Конвекция вызывается крупномасштабным потоком вещества.В случае с Землей атмосферная циркуляция вызвана потоком горячего воздуха от тропиков к полюсам и потоком холодного воздуха от полюсов к тропикам. (Обратите внимание, что вращение Земли вызывает наблюдаемый восточный поток воздуха в северном полушарии). Автомобильные двигатели охлаждаются потоком воды в системе охлаждения, а водяной насос поддерживает поток холодной воды к поршням. Система кровообращения используется телом: когда тело перегревается, кровеносные сосуды в коже расширяются (расширяются), что увеличивает приток крови к коже, где ее можно охладить за счет потоотделения.Эти сосуды становятся меньше, когда на улице холодно, и больше, когда жарко (поэтому течет больше жидкости и передается больше энергии).

Тело также теряет значительную часть своего тепла в процессе дыхания.

Хотя конвекция обычно сложнее, чем теплопроводность, мы можем описать конвекцию и сделать несколько простых, реалистичных расчетов ее эффектов. Естественная конвекция вызывается выталкивающими силами: горячий воздух поднимается вверх, потому что плотность уменьшается с увеличением температуры.Таким образом, дом на Рисунке 1 поддерживается в тепле, как и горшок с водой на плите на Рисунке 2. Океанские течения и крупномасштабная атмосферная циркуляция передают энергию из одной части земного шара в другую. Оба являются примерами естественной конвекции.

Рис. 1. Воздух, нагретый так называемой гравитационной печью, расширяется и поднимается, образуя конвективную петлю, которая передает энергию другим частям комнаты. По мере того, как воздух охлаждается у потолка и внешних стен, он сжимается, в конечном итоге становится более плотным, чем воздух в помещении, и опускается на пол.Правильно спроектированная система отопления с использованием естественной конвекции, подобная этой, может быть достаточно эффективной для равномерного обогрева дома.

Рис. 2. Конвекция играет важную роль в теплопередаче внутри этого котла с водой. Попадая внутрь, передача тепла другим частям горшка происходит в основном за счет конвекции. Более горячая вода расширяется, уменьшается по плотности и поднимается, передавая тепло другим областям воды, в то время как более холодная вода опускается на дно. Этот процесс повторяется.

Эксперимент на вынос: конвекционные ролики в подогреваемой сковороде

Возьмите две маленькие горшки с водой и с помощью пипетки нанесите каплю пищевого красителя на дно каждой из них. Оставьте один на скамейке, а другой нагрейте на плите. Наблюдайте, как цвет распространяется и сколько времени требуется, чтобы достичь вершины. Наблюдайте, как образуются конвективные петли.

Пример 1. Расчет теплопередачи путем конвекции: конвекция воздуха через стены дома

Большинство домов не герметичны: воздух входит и выходит через двери и окна, через трещины и щели, по проводке к выключателям и розеткам и так далее.Воздух в типичном доме полностью заменяется менее чем за час. Предположим, что дом среднего размера имеет внутренние размеры 12,0 м × 18,0 м × 3,00 м в высоту, и что весь воздух заменяется за 30,0 мин. Рассчитайте теплопередачу в ваттах за единицу времени, необходимую для нагрева входящего холодного воздуха на 10,0 ° C, заменяя тем самым тепло, передаваемое только конвекцией.

Стратегия

Тепло используется для повышения температуры воздуха так, чтобы Q = mc Δ T .Скорость теплопередачи тогда равна [латекс] \ frac {Q} {t} \\ [/ latex], где t — время оборота воздуха. Нам дано, что Δ T составляет 10,0 ° C, но мы все равно должны найти значения массы воздуха и его удельной теплоемкости, прежде чем мы сможем вычислить Q . Удельная теплоемкость воздуха представляет собой средневзвешенное значение удельной теплоты азота и кислорода, что дает c = c _p 1000 Дж / кг · ºC из таблицы 1 (обратите внимание, что удельная теплоемкость при постоянном давлении должна использоваться для этого процесса).

Решение

1. Определите массу воздуха по его плотности и заданному объему дома. Плотность рассчитывается исходя из плотности ρ и объема м = ρV = (1,29 кг / м ³ ) (12,0 м × 18,0 м × 3,00 м) = 836 кг.
2. Рассчитайте тепло, передаваемое при изменении температуры воздуха: Q = мкл Δ T так, чтобы Q = (836 кг) (1000 Дж / кг · ºC) (10,0ºC) = 8.{6} \ text {J}} {1800 \ text {s}} = 4,64 \ text {кВт} \\ [/ latex].

Обсуждение

Эта скорость передачи тепла равна мощности, потребляемой примерно сорока шестью лампочками мощностью 100 Вт. Вновь построенные дома рассчитаны на время оборота 2 часа или более, а не 30 минут для дома в этом примере. Обычно используются погодоустойчивые уплотнения, уплотнения и улучшенные оконные уплотнения. В очень холодном (или жарком) климате иногда принимаются более крайние меры для достижения жесткого стандарта более 6 часов на один оборот воздуха.Еще более продолжительное время оборота вредно для здоровья, потому что требуется минимальное количество свежего воздуха для подачи кислорода для дыхания и разбавления бытовых загрязнителей. Термин, используемый для процесса, при котором наружный воздух проникает в дом из трещин вокруг окон, дверей и фундамента, называется «инфильтрация воздуха».

Холодный ветер более холодный, чем неподвижный холодный воздух, потому что конвекция в сочетании с проводимостью в теле увеличивает скорость передачи энергии от тела.В таблице ниже приведены приблизительные коэффициенты охлаждения ветром, которые представляют собой температуры неподвижного воздуха, обеспечивающие такую ​​же скорость охлаждения, как и воздух с заданной температурой и скоростью. Факторы охлаждения ветром являются ярким напоминанием о способности конвекции передавать тепло быстрее, чем теплопроводность. Например, ветер со скоростью 15,0 м / с при 0ºC имеет холодный эквивалент неподвижного воздуха при температуре около -18ºC.

Таблица 1. Факторы охлаждения ветром
Температура движущегося воздуха	Скорость ветра (м / с)
(ºC)	2	5	10	15	0
5	3	-1	−8	−10	−12
2	0	−7	−12	−16	−18
0	-2	−9	−15	−18	−20
−5	−7	−15	−22	−26	−29
−10	−12	−21	−29	−34	−36
−20	−23	−34	−44	−50	−52
−10	−12	−21	−29	−34	−36
−20	−23	−34	−44	−50	−52
−40	−44	−59	−73	−82	−84

Хотя воздух может быстро передавать тепло за счет конвекции, он является плохим проводником и, следовательно, хорошим изолятором.Количество доступного пространства для воздушного потока определяет, действует ли воздух как изолятор или проводник. Например, расстояние между внутренней и внешней стенами дома составляет около 9 см (3,5 дюйма) — достаточно для эффективной работы конвекции. Дополнительная изоляция стен препятствует воздушному потоку, поэтому потери (или приток) тепла снижаются. Точно так же зазор между двумя стеклами окна с двойным остеклением составляет около 1 см, что предотвращает конвекцию и использует низкую проводимость воздуха для предотвращения больших потерь.Мех, волокна и стекловолокно также используют преимущества низкой проводимости воздуха, удерживая его в пространствах, слишком малых для поддержания конвекции, как показано на рисунке. Мех и перья легкие и поэтому идеально подходят для защиты животных.

Рисунок 3. Мех наполнен воздухом, который разбивается на множество маленьких карманов. Конвекция здесь очень медленная, потому что петли такие маленькие. Низкая проводимость воздуха делает мех очень хорошим легким изолятором.

Некоторые интересные явления происходят , когда конвекция сопровождается фазовым переходом .Это позволяет нам охладиться потоотделением, даже если температура окружающего воздуха превышает температуру тела. Тепло от кожи требуется для испарения пота с кожи, но без воздушного потока воздух становится насыщенным и испарение прекращается. Воздушный поток, вызванный конвекцией, заменяет насыщенный воздух сухим, и испарение продолжается.

Пример 2. Расчет потока массы во время конвекции: теплопередача пота от тела

Средний человек в состоянии покоя выделяет тепло мощностью около 120 Вт.С какой скоростью должна испаряться вода из тела, чтобы избавиться от всей этой энергии? (Это испарение может происходить, когда человек сидит в тени и температура окружающей среды такая же, как температура кожи, что исключает передачу тепла другими методами.)

Стратегия

Энергия необходима для фазового перехода ( Q = мл _v ). Таким образом, потеря энергии в единицу времени составляет

[латекс] \ displaystyle \ frac {Q} {t} = \ frac {mL _ {\ text {v}}} {t} = 120 \ text {W} = 120 \ text {J / s} \\ [/ латекс].

Разделим обе части уравнения на L _v и найдем, что масса, испарившаяся за единицу времени, равна [латекс] \ frac {m} {t} = \ frac {120 \ text {Дж / с}} { L _ {\ text {v}}} \\ [/ latex].

Решение

Вставьте значение скрытой теплоты из таблицы 1 в раздел «Фазовое изменение и скрытая теплота», L _v = 2430 кДж / кг = 2430 Дж / г. Это дает

[латекс] \ displaystyle \ frac {m} {t} = \ frac {120 \ text {J / s}} {2430 \ text {J / g}} = 0,0494 \ text {g / s} = 2,96 \ text {г / мин} \ [/ латекс]

Обсуждение

Испарение около 3 г / мин кажется разумным.Это будет около 180 г (около 7 унций) в час. Если воздух очень сухой, пот может испаряться незаметно. Значительное количество испарений также происходит в легких и дыхательных путях.

Рис. 4. Кучевые облака создаются водяным паром, поднимающимся из-за конвекции. Возникновение облаков происходит за счет механизма положительной обратной связи. (кредит: Майк Лав)

Другой важный пример сочетания фазового перехода и конвекции происходит при испарении воды из океанов.При испарении воды тепло уходит из океана. Если водяной пар конденсируется в жидкие капли при образовании облаков, в атмосферу выделяется тепло. Таким образом, происходит общий перенос тепла от океана в атмосферу. Этот процесс является движущей силой грозовых облаков, тех огромных кучевых облаков, которые поднимаются на 20 км в стратосферу. Водяной пар, переносимый конвекцией, конденсируется, высвобождая огромное количество энергии. Эта энергия заставляет воздух расширяться и подниматься там, где он холоднее.В этих более холодных регионах происходит больше конденсации, что, в свою очередь, поднимает облако еще выше. Такой механизм называется положительной обратной связью, поскольку процесс усиливается и ускоряется.

Рис. 5. Конвекция, сопровождающаяся фазовым переходом, высвобождает энергию, необходимую для того, чтобы загнать этот грозовой поток в стратосферу. (кредит: Херардо Гарсиа Моретти)

Эти системы иногда вызывают сильные штормы с молниями и градом и представляют собой механизм, вызывающий ураганы (рис. 5).

Движение айсбергов (рис. 6) — еще один пример конвекции, сопровождающейся фазовым переходом. Предположим, айсберг дрейфует из Гренландии в более теплые воды Атлантики. Тепло удаляется из теплой океанской воды, когда лед тает, и тепло передается на сушу, когда айсберг формируется на Гренландии.

Рис. 6. Фазовое изменение, которое происходит при таянии этого айсберга, связано с огромной теплопередачей. (кредит: Доминик Алвес)

Проверьте свое понимание

Объясните, почему использование вентилятора летом дает ощущение свежести!

Решение

Использование вентилятора увеличивает поток воздуха: теплый воздух рядом с вашим телом заменяется более холодным воздухом из других мест.Конвекция увеличивает скорость теплопередачи, так что движущийся воздух «кажется» холоднее, чем неподвижный.

Сводка раздела

Конвекция — это передача тепла за счет макроскопического движения массы. Конвекция может быть естественной или принудительной и обычно передает тепловую энергию быстрее, чем теплопроводность. В таблице 1 приведены коэффициенты охлаждения ветром, указывающие на то, что движущийся воздух имеет такой же охлаждающий эффект, как и гораздо более холодный стационарный воздух. Конвекция, возникающая вместе с фазовым переходом, может передавать энергию из холодных областей в теплые.

Концептуальные вопросы

1. Один из способов сделать камин более энергоэффективным — использовать внешний воздух для сжигания топлива. Другой — обеспечить циркуляцию комнатного воздуха вокруг топки и обратно в комнату. Подробно опишите методы теплопередачи в каждом из них.
2. Холодными ясными ночами лошади будут спать под покровом больших деревьев. Как это помогает им согреться?

Задачи и упражнения

1. При какой скорости ветра -10ºC воздух вызывает такой же коэффициент охлаждения, как и неподвижный воздух при -29ºC?
2. При какой температуре неподвижный воздух вызывает такой же коэффициент охлаждения, как −5ºC, движущийся со скоростью 15 м / с?
3. «Пар» над чашкой свежеприготовленного растворимого кофе — это на самом деле капли водяного пара, конденсирующиеся после испарения горячего кофе.Какова конечная температура 250 г горячего кофе при начальной температуре 90,0 ° C, если из него испаряется 2,00 г? Кофе находится в чашке из пенополистирола, поэтому другими методами передачи тепла можно пренебречь.
4. (a) Сколько килограммов воды должно испариться из тела женщины с весом 60,0 кг, чтобы температура ее тела снизилась на 0,750ºC? (b) Достаточно ли это количества воды для испарения в виде потоотделения, если относительная влажность окружающего воздуха низкая?
5. В жаркий засушливый день испарение из озера имеет достаточно теплопередачи, чтобы уравновесить 1.00 кВт / м ² поступающего тепла от Солнца. Какая масса воды испаряется за 1,00 ч с каждого квадратного метра?
6. Однажды зимним днем ​​система климат-контроля в большом университетском здании вышла из строя. В результате каждую минуту вводится 500 м ³ лишнего холодного воздуха. С какой скоростью в киловаттах должна происходить теплопередача, чтобы нагреть этот воздух на 10,0ºC (то есть довести воздух до комнатной температуры)?
7. Вулкан Килауэа на Гавайях — самый активный в мире, извергающий около 5 × 10 ⁵ м ³ лавы 1200ºC в день.Какова скорость передачи тепла от Земли за счет конвекции, если эта лава имеет плотность 2700 кг / м ³ и в конечном итоге остывает до 30ºC? Предположим, что удельная теплоемкость лавы такая же, как у гранита.

   Рис. 7. Лавовый поток на вулкане Килауэа на Гавайях. (Источник: Дж. П. Итон, Геологическая служба США)

8. Во время тяжелых упражнений тело перекачивает 2,00 л крови в минуту на поверхность, где она охлаждается до 2,00 ° C. Какова скорость теплопередачи только от этой принудительной конвекции, если предположить, что кровь имеет такую ​​же удельную теплоемкость, что и вода, и ее плотность составляет 1050 кг / м ³ ?
9. Человек вдыхает и выдыхает 2.00 л воздуха 37,0ºC, испаряющего 4,00 × 10 ⁻² г воды из легких и дыхательных путей при каждом вдохе. а) Сколько тепла происходит за счет испарения при каждом вдохе? б) Какова скорость теплопередачи в ваттах, если человек дышит со средней скоростью 18,0 вдохов в минуту? (c) Если вдыхаемый воздух имел температуру 20,0 ° C, какова скорость теплопередачи для нагрева воздуха? (г) Обсудите общую скорость теплопередачи, поскольку она соотносится с типичной скоростью метаболизма.Будет ли это дыхание основной формой передачи тепла для этого человека?
10. Стеклянный кофейник имеет круглое дно диаметром 9,00 см, контактирующее с нагревательным элементом, который поддерживает кофе в тепле с постоянной скоростью теплопередачи 50,0 Вт. (A) Какова температура дна кофейника, если он имеет толщину 3,00 мм и внутренняя температура 60,0ºC? (б) Если температура кофе остается постоянной и вся теплопередача устраняется испарением, сколько граммов в минуту испаряется? Принять теплоту испарения 2340 кДж / кг.

    No related posts.