V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Оценка теплового режима в ресторанных комплексах является весьма актуальной и важной задачей [4,5,8,9]. Определение значения средней температуры внутренних поверхностей помещения в ресторанном комплексе представляет значительные трудности, так как оно будет зависеть не только от температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций, но также от действующего технологического оборудования и осветительных устройств.

Тепловыделения (теплопоступления, теплопритоки) в ресторанных комплексах складываются из потоков теплоты:

- от людей;

- от солнечной радиации (в теплый и переходный периоды года);

- от искусственного освещения;

- от работающих отопительных приборов систем отопления (в холодный период);

- от технологического оборудования, расположенного в помещении;

Таким образом, суммарные теплопритоки в общем виде могут быть описаны уравнением:

, (1)

где – от людей;– от освещения; – от отопительных приборов;– от технологического оборудования;– от солнечной радиации.

Для определения теплоотдачи внутренней поверхности остекления при установке отопительного прибора или без него были проведены теплотехнические испытания в обеденном зале и горячем цехе ресторана [1,2]. В обеденном зале установлено панорамное остекление и внутрипольный конвектор, в горячем цехе - стандартное окно и биметаллический радиатор. Испытания были проведены в помещении с двумя типами оконных блоков: с двойным остеклением (однокамерный стеклопакет) в пластиковых переплетах и с тройным остеклением (двухкамерный стеклопакет) в пластиковых переплетах. Характер распределения температур в зоне светового проема на расстоянии 80 см от внутренней поверхности двойного и тройного остекления определяли по шести температурным сечениям. В каждом температурном сечении устанавливали термопары на внутренней и наружной поверхности остекления, а также на расстоянии 10; 20; 40; 60; 80 см от внутренней поверхности остекления.

Схема расстановки термопар на поверхности остекления в горячем цехе приведена на рис. 2 с однокамерным стеклопакетом и двухкамерным стеклопакетом, а на рис. 3 показана расстановка термопар на поверхности панорамного остекления в обеденном зале с однокамерным стеклопакетом и двухкамерным стеклопакетом.

На остекленной поверхности термопары крепили полимеризированным клеем, близким по свойствам к стеклу. Отсчеты температур от термопар снимали на электронные потенциометры, класс точности 1.

Рис. 1 - Теплопоступления и теплопотери в ресторанных комплексах

Рис. 2 - Схема установки термопар на поверхности остекления и в зоне окна в горячем цехе:

а – однокамерный стеклопакет; б – двухкамерный стеклопакет

1 – керамзитобетонная панель; 2 – световой проем с двойным стеклопакетом; 3– световой проем с тройным стеклопакетом; 4 – железобетонная плита; 5 – утеплитель; 6 – паркет; 7 – крыша;

8 – отопительный прибор (биметаллический радиатор)

Рис. 3 - Схема установки термопар на поверхности панарамного остекления и в зоне окна в обеденном зале:

а – однокамерный стеклопакет; б – двухкамерный стеклопакет

1 – керамзитобетонная панель; 2 – панорамное остекление с двойным стеклопакетом; 3 – панорамное остекление с тройным стеклопакетом; 4 – железобетонная плита; 5 – утеплитель 6 – паркет; 7 – крыша;

8 – отопительный прибор (внутрипольный конвектор)

Теплотехнические испытания проводили в обеденном зале и горячем цехе при =18,5 ⁰С и = минус 5,3 ⁰С, =18,0 ⁰С и = минус 12,2 ⁰С, =17,0 ⁰С и = минус 19,5 ⁰С с отопительном прибором и без него. В процессе проведенных этих трех серий испытаний температура оставалась неизменной. Результаты теплотехнических исследований световых проемов с однокамерным и двухкамерным стеклопакетом без отопительного прибора при =17,0 ⁰С и = минус 19,5 ⁰С приведены на рис. 4 и 5, соответственно, горячий цех и обеденный зал. На рисунках видно, что температура на внутренней поверхности однокамерного и двухкамерного стеклопакета по высоте изменяется. Наиболее низкие значения температуры оказались в нижней части у светового проема. Температура на внутренней поверхности верхней части остекления по сравнению с нижней частью была значительно выше. Разница температур на внутренней поверхности однокамерного и двухкамерного стеклопакета около нижней пластиковой обвязки в горячем цехе составила 0,8 ⁰С, на высоте 25 см – 1,4 ⁰С, на высоте 50 см – 1,9 ⁰С, на высоте 75 см – 2,0 ⁰С, на высоте 100 см – 2,4 ⁰С, на высоте 150 см – 2,8 ⁰С и на поверхности остекления около верхнего пластикового переплета 0,7 ⁰С и в обеденном зале нижней пластиковой обвязки составила 0,7 ⁰С, на высоте 50 см – 0,9 ⁰С, на высоте 100 см – 1,1 ⁰С, на высоте 150 см – 1,6 ⁰С, на высоте 200 см – 1,8 ⁰С, на высоте 250 см – 1,8 ⁰С, на высоте 300 см – 2,0 ⁰С, на высоте 350 см – 2,4 ⁰С на высоте 400 см – 2,6 ⁰С на высоте 450 см – 2,7 ⁰С и на поверхности остекления около верхнего пластикового переплета 0,6 ⁰С.

Рис. 4 - Температурное поле на поверхности остекления и в зоне окна на неизотермической ниспадающей струе у внутренней поверхности светового проема в горячем цехе при =17,0 ⁰С и = минус 19,5 ⁰С: а – с однокамерным стеклопакетом; б – с двухкамерным стеклопакетом

Рис. 5 - Температурное поле на поверхности панорамного остекления и в зоне окна на неизотермической ниспадающей струе у внутренней поверхности светового проема в обеденном зале при =17,0 ⁰С и = минус 19,5 ⁰С:

а – с однокамерным панорамным стеклопакетом; б – с двухкамерным панорамным стеклопакетом

Распределение температур в зоне двойного и тройного остекления с отопительным прибором при =17,0 ⁰С и = минус 19,5 ⁰С приведено в горячем цехе на рис. 6 и на рис. 7 обеденный зал. В средней и верхней частях светового проема значение температуры поверхности остекления заметно повышалось. Температура на внутренней поверхности двухкамерного стеклопакета была значительно выше, чем на поверхности однокамерного стеклопакета. Разница в температуре на внутренней поверхности однокамерного и двухкамерного стеклопакета около нижней пластиковой обвязки в горячем цехе составила 1,0 ⁰С, на высоте 25 см – 1,5 ⁰С, на высоте 50 см – 1,9 ⁰С, на высоте 75 см – 2,2 ⁰С, на высоте 100 см – 2,6 ⁰С, на высоте 150 см – 2,9 ⁰С и на поверхности остекления около верхнего пластикового переплета 1,1 ⁰С и в обеденном зале нижней пластиковой обвязки составила 0,9 ⁰С, на высоте 50 см – 0,9 ⁰С, на высоте 100 см – 1,3 ⁰С, на высоте 150 см – 1,7 ⁰С, на высоте 200 см – 1,9 ⁰С, на высоте 250 см – 2,0 ⁰С, на высоте 300 см – 2,2 ⁰С, на высоте 350 см – 2,4 ⁰С на высоте 400 см – 2,7 ⁰С на высоте 450 см – 2,9 ⁰С и на поверхности остекления около верхнего пластикового переплета 0,8 ⁰С.

Рис. 6 - Температурное поле на поверхности остекления и в зоне на неизотермической восходящей струе от отопительного прибора у внутренней поверхности светового проема в горячем цехе при =17,0 ⁰С и = минус 19,5 ⁰С: а – с однокамерным панорамным стеклопакетом; б – с двухкамерным панорамным стеклопакетом

Рис. 7 - Температурное поле на поверхности панорамного остекления и в зоне на неизотермической восходящей струе от внутрипольного конвектора у внутренней поверхности светового проема при =17,0 ⁰С и = минус 19,5 ⁰С: а – с однокамерным панорамным стеклопакетом; б – с двухкамерным панорамным стеклопакетом

Величины теплового напора между внутренним и наружным воздухом, Па

, (2)

где - высота помещения, м; - плотность наружного воздуха, кг/м³, - плотность внутреннего воздуха, кг/м³.

при =18,5 ⁰С и = минус 5,3 ⁰С:

=18,0 ⁰С и = минус 12,2 ⁰С:

=17,0 ⁰С и = минус 19,5 ⁰С:

Из анализа температурных полей в зоне окна при однокамерным и двухкамерным стеклопакетом следует, что температурный режим определяется действием неизотермических струй.

В помещении без отопительного прибора у потолка развивается неизотермическая струя (см. рис. 4,5), которая под действием градиента температуры, плотности и ускорения свободного падения воздуха опускается вниз. Ниспадающая турбулентная струя омывает вертикальную поверхность наружной стены, а также горизонтальную поверхность откоса окна. В верхней части охлажденной поверхности остекления формируется тонкий ламинарный слой, постепенно переходящий в турбулентный, который сливается с турбулентной неизотермической струей, при движении которой вдоль охлажденной поверхности остекления происходит потеря кинетической энергии струи [3,7]. В результате в зависимости от длины охлажденной поверхности остекления соответственно понижается значение температуры струи.

При наличии отопительного прибора, воздушная струя под действием разности температур и плотности поднимается вверх к остекленной поверхности (см. рис.6,7). Турбулентная, искривленная по оси струя, внешний слой которой частично налипает на охлажденную поверхность остекления, формирует ламинарный пограничный слой. В результате движения вверх ламинарного пограничного слоя турбулентной струи в нижней части остекления возникает застойная зона с местной циркуляцией, имеющая малую подвижность воздуха. Вдоль поверхности остекления развивается основная полуограниченная турбулентная струя. Теплые частицы воздуха в струе при ее движении вдоль остекления охлаждаются. Это приводит к потере движущими частицами кинетической энергии и началу торможения. При полном торможении происходит отрыв пограничного слоя от охлажденной поверхности остекления и изменение направления движения потока струи вглубь помещения.

Библиографический список

1. Семенова, Е.И. Воздухопроницаемость окон жилых и общественных зданий / Е.И. Семенова. - М.:Стройиздат, 1969. – 289 с.

2. Михеев, М. А. Курс теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. М., Энергия, 1973. – 312 с.

3. Сотникова, О.А. Экологическая безопасность вентилируемых помещений ресторанных комплексов / О.А. Сотникова, С.Г. Булыгина // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. - 2012. - №1 (25). - С. 154-163.

4. Сотникова, О.А. Моделирование распределения трехмерных стационарных воздушных потоков в помещении / О.А. Сотникова, И.С. Кузнецов, Л.Ю. Гусева // Вестник Воронежского государственного технологического университета.- 2007- Т.3. - № 6.- С. 121-123.

5. Мелькумов, В.Н. Современные способы создания микроклимата крытых ледовых арен и катков / В.Н. Мелькумов, С.В. Чуйкин // Инженерные системы и сооружения. - 2012. - №2(7). - С.68-73.

6.Сотникова, К.Н. Автоматизация процесса управления тепловыми потоками в производственных помещениях / К.Н. Сотникова, А.В. Муратов// Инженерные системы и сооружения. - 2009. - № 1.- С.47.

7. Сушко, Е.А. Разработка методики расчета рациональных режимов систем вентиляции производственных помещений. / Е.А. Сушко, К.Н. Сотникова, С.Л. Карпов // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. - 2011. - № 2. - С. 143-149.

8. Булыгина, С.Г. Моделирование конвективного теплообмена человека с воздухом производственных помещений ресторанных комплексов / С.Г. Булыгина, О.А. Сотникова // Инженерные системы и сооружения. - 2011. - №2 (5). - С.55-66.

9. Булыгина, С.Г. Моделирование лучистого теплообмена человека с внутренними поверхностями производственных помещений ресторанных комплексов /С.Г. Булыгина, О.А. Сотникова, Д.М. Чудинов// Инженерные системы и сооружения.-2011.-№2 (5).- С.67-73.

Код для цитирования: Скопировать