Показатели, характеризующие микроклимат

2019-05-24

234

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 789 Следующая ⇒

Показатель	Вид показателя
Показатель	Оценочный	Измеряемый
Коэффициент теплопередачи ограждений	средний коэффициент теплопередачи, Вт/м²К	мощность обогревателей, кВт; температура воздуха, °С
Коэффициент герметичности	температурный коэффициент герметичности (ч·град)^–1; скоростной коэффициент герметичности, (ч·км/ч)^–1	температура воздуха, °С; относительная влажность, %; скорость движения объекта, км/ч
Эффективность системы подогрева	перепад температур, °С; время достижения заданной температуры, мин; точность поддержания температуры, °С	температура воздуха, °С; скорость ветра, м/с; скорость движения объекта, км/ч; время нагрева до заданной температуры, мин
Эффективность системы охлаждения	перепад температур, °С; время достижения заданной температуры, мин; точность поддержания температуры, °С	температура воздуха, °С; скорость воздуха, м/с; скорость движения объекта, км/ч
Подпор воздуха (избыточное давление)	избыточное давление, Па	нет
Колическтво наружного воздуха, подаваемого в помещение (инфильтрация)	количество наружного воздуха, подаваемого на 1 человека, м³/ч	скорость воздуха, м/с; площадь вентиляционного проема, м²

Установленные стандартом показатели должны измеряться в определенных точках в зависимости от сертифицируемого объекта. При этом объекты классифицируются по площади помещения: до 12 м² и свыше. В обоих случаях точки располагаются в трех сечениях горизонтальной и вертикальной плоскостях. К первым относятся кабины машиниста, схема расположения точек измерения для которых показана на рис. 10.1.

Измеряемыми показателями являются:

· мощность электрообогревателей, кВА;

· температура воздуха, °С

¾ в помещении объемом до 12 м³в 9-ти точках, а при объеме более 12 м³ – в 18 точках;

¾ в цехе с двух сторон от объекта на уровне 1,5 м от пола;

· площадь ограждения (внутренняя и внешняя).

Порядок проведения испытаний

Испытываемый объект (например, локомотив) устанавливают в помещении и прогревают до температуры окружающего воздуха. Затем в кабине размещают электрообогреватели мощностью 0,8–1,0 кВт в расчете на каждые 10 м³ помещения.

Внутри кабины равномерно размещают в 9–18 точках (в зависимости от объема) термодатчики измерительной аппаратуры по схеме (рис.10.1 и 10.2). Собирают измерительный комплекс температур и расхода электроэнергии.

Процесс испытания делят на два периода – период предварительного прогрева кабины и период непосредственного проведения измерений при достижении стационарного температурного режима. Продолжительность прогрева помещения должна составлять не менее 8–12 часов. В этот период ведут запись всех температур с целью определения момента выхода на стационарный режим.

Когда изменение показаний термодатчиков изменяются в пределах ±1,0^°С, начинают регистрацию показаний всех приборов с интервалом 15 мин в течение 1–2 часа.

Рис. 10.1. Места установки датчиков температуры воздуха в помещениях площадью до 12 м².

Вид сбоку

Вид сверху

Обработка результатов

Средний коэффициент теплопередачи ограждения К вычисляют по формуле (Вт/м²·К):

К= , (1)

где Q – тепловой поток, проходящий через ограждение помещения, Вт,

Q = I · U, Вт (2)

где I, U – соответственно, ток А и напряжение В в цепи питания электрообогревателей; Dt_ср – средний перепад температур воздуха в испытываемом помещении относительно наружного (в депо), ^оС;

Dt_ср = t_вн –t_н,; (3)

t_вн = , (4)

где j – точка замера; t_j – температура воздуха в j-ой точке помещения; m – количество точек измерения; n – количество измерений по времени при установившемся температурном режиме.

t_н = , (5)

где t_n1, t_n2 – наружная температура в точках 1 и 2; F_ср – средняя площадь ограждения помещений, м².

F_ср= ,(6)

где F_н и F_вн – площадь наружных и внутренних ограждений, м².

Погрешность испытаний

Точность полученного путем вычислений среднего коэффициента теплопередачи ограждений помещения выражается интервалом, в котором с вероятностью 0,95 находится искомый результат, т.е.

Р = (`К – DК< К< К + DК) = 0,95, (7)

где р – надежность получения результата, Р= 95% (0,95); `К – средний коэффициент теплопередачи ограждений помещения из n измерений:

К = , (8)

n – количество повременных измерений, идущих в зачет; k_i – результат вычисления коэффициента теплопередачи в каждый момент времени; DК – доверительный интервал:

(9)

t_a_,n–1 – коэффициент Стьюдента, который зависит от объема выборки (n) и доверительной вероятности (p=1–a); S_K – среднеквадратическое отклонение результата вычисления коэффициента теплопередачи ограждений помещения:

S_K = , (10)

S_D_t – суммарное среднеквадратическое отклонение результата перепада температур воздуха в помещении относительно наружного;

S_D_t = , (11)

S′_D_t – систематическая погрешность прибора по измерению температуры; S″_D_t – случайная погрешность измерения

(12)

S_F – суммарное среднеквадратическое отклонение результата измерений средней площади ограждения помещения:

S_F = , (13)

DС – погрешность одного линейного измерения; m – количество линейных измерений; S_Q – суммарное среднеквадратическое отклонение результата измерения мощности электрообогревателя, установленного в помещении;

S_Q = , (14)

S'_Q – систематическая погрешность измерительного прибора:

S′_Q = , (15)

Q_вп – верхний предел измерения прибора; К_л – класс точности измерительного прибора; Q_i – результат повременного измерения

S″_Q = (16) (17)

В случае, если погрешность испытаний превышает приписанную методике испытаний 0,05 Вт/м²·К, испытания проводят повторно.

Средний коэффициент теплопередачи ограждений помещения оценивают удовлетворительно, если он меньше или равен нормативному значению. В противном случае его оценивают неудовлетворительно.

10.2 Сертификация показателя "Эффективность системы подогрева помещений"

При сертификации показателя эффективности подогрева помещения оценивают следующие параметры:

· максимальный перепад температур в помещении относительно наружной при максимально отрицательной наружной температуре Dt_max, заданной ТУ, ^оС;

· время достижения заданной температуры воздуха в помещении при заданной ТУ наружной температуре t, мин;

· точность поддержания температуры воздуха в помещении, ± Dt, ⁰С.

Время достижения заданной температуры определяют при включении системы отопления на максимальную мощность при испытаниях на стоянке.

Эффективность системы отопления измеряют в диапазоне отрицательных наружных температур и заданной постоянной скорости движения объекта:

· для локомотивов и МВПС с конструкционной скоростью;

· для самоходного СПС с конструкционной скоростью и на стоянке;

· для несамоходного СПС – на стоянке.

В случае невозможности проведения испытаний при конструкционной скорости допускается проводить испытания при другой постоянной скорости с последующим расчетом на условия, заданные ТУ.

Окна и двери в помещении должны быть закрыты, устройство подачи наружного воздуха должно работать с номинальной производительностью, а скорость ветра не должна превышать 7 м/с.

В случае жидкостной системы отопления объекта температура охлаждающей жидкости двигателя должна поддерживаться на уровне, предусмотренном ТУ.

Система отопления должна быть включена на максимальную производительность. При отрицательных наружных температурах, близких к 0^оС, допускается проводить испытания на частичной мощности системы отопления. Полученный результат пересчитывают.

Приняты следующие показатели оценки сертифицируемого параметра:

· температура наружного воздуха в одной точке на уровне нижней кромки окна помещения,^оС;

· температура воздуха в помещении на уровне 1,5 м от пола,^оС:

¾ в кабине – в одной точке в центре (рис. 10.1);

¾ в помещениях, площадью от 5 до 10 м² – в 2-4 точках (рис. 10.1);

¾ в салоне вагона – в шести точках (рис. 10.2);

· скорость ветра снаружи на уровне 1,5 м от земли на открытом пространстве, м/с;

· скорость движения транспортного средства, км/ч;

· время нагрева до заданной температуры, мин.

Точность приборов должна быть не хуже:

Параметр	Прибор	Погрешность
Температуру воздуха	Цифровой или аналоговый термометр	не более 0,5⁰С
Скорость движения объекта	Штатный скоростемер	±5 км/ч
Скорость ветра	Анемометр	±0,3 м/с
Время	Секундомер	±1 с

Средства измерения должны быть поверены в установленном порядке и иметь действующие свидетельства о поверке.

Порядок проведения испытаний

1. Определение времени достижения заданной температуры выполняют в следующей последовательности:

· закрывают окна, двери и другие вентиляционные проемы (в т.ч. закрывают дефлекторы и перекрывают подачу наружного воздуха системой принудительной вентиляции);

· включают систему отопления на максимальную мощность;

· фиксируют время включения системы отопления и время достижения заданной нормируемой температуры в помещении.

2. Определение эффективности системы отопления проводят в следующем порядке:

· измеряют скорость ветра;

· устанавливают постоянную производительность системы отопления и фиксируют положение переключателя (максимальная/минимальная, I, II и т.д. ступени);

· в случае испытаний системы отопления, использующей тепло дизеля, устанавливают постоянный тепловой режим дизеля в соответствии с ТУ;

· устанавливают постоянную скорость движения испытуемого объекта в соответствии;

· измеряют температуру воздуха в помещении в заданных точках;

· зачетное измерение температур воздуха проводят через 3 ч после включения системы отопления не менее 3–х раз через 15 мин. В случае открывания окон или дверей по технологическим причинам измерение температур проводят через 15 минут после закрывания проемов.

Обработка результатов.

По полученным результатам строят зависимость (рис.10.3):

Dt = f (t_н),

где Dt= t_вн – t_н , ^оС; t_вн – средняя температура в помещении, ^оС

t_вн = ,

где t_i и t_j – температуры воздуха в точках измерения; n – количество точек измерений по площади помещения; m – количество циклов испытаний, m =3; t_н – наружная температура, ^оС.

Рис. 10.3 Зависимость перепада температур в кабине относительно наружной от наружной

Перепад температур в помещении является линейной функцией наружной температуры, параметры которой устанавливаются методом наименьших квадратов (МНК) в виде:

где y – перепад температур воздуха Dt в помещении относительно наружной, ^оС; x – температура наружного воздуха t_н, ^оС; m – угол наклона функции к оси абсцисс, ; c – значение функции при наружной температуре 0^оС.

; = ,

где n – количество измерений при различных наружных температурах, порядковый номер измерения (цикла); i – i-ое измерение.

По полученной зависимости вычисляют перепад температур при наружной температуре, заданной ТУ.

Точностью поддержания температуры воздуха в помещении ^°С является отклонение от средней температуры за период измерения:

где t_max, t_min – максимальная и минимальная температура в одной точке (геометрический центр помещения) на высоте 1,5 м от пола.

Полученные результаты заносят в табл. П3, которая является приложением к протоколу испытаний.

Расчет погрешности измерений

Оценку погрешности испытаний производят в соответствии с выражением:

р(Y₁ – dy < Y < Y₂ + dy) =0,95

т.е. р(Dt₁–d(Dt)< Dt< Dt₂+d(Dt)=0,95,

где p=0,95 – уровень достоверности полученного результата;

dy= d(Dt) – доверительный интервал:

где Dy – среднеквадратическая погрешность результата; Dm, Dc – среднеквадратическая погрешность коэффициентов уравнения; t_a_,n–1 – коэффициент Стьюдента, который зависит от объема выборки (n) и заданной доверительной вероятности p= 1–a;

где y_i– значение функции в i–той точке.

Допустимая погрешность испытаний составляет ±3,5^оС.

10.3 Сертификация показателя "Эффективность системы охлаждения помещений"

При сертификации показателя эффективности охлаждения помещения оценивают следующие параметры[3]:

· максимальный перепад температур в помещении относительно наружной при максимально положительной наружной температуре, заданной ТУ, Dt^ТУ, ^оС;

· время достижения заданной температуры воздуха в помещении при заданной ТУ наружной температуре, t^ТУ, мин;

· точность поддержания температуры воздуха в помещении, ± Dt, ⁰С.

Перечисленные параметры определяются в следующих режимах:

· систему вентиляции вагона испытывают без нагрузки и пассажиров.

· систему охлаждения испытывают на стоянке.

· систему вентиляции испытывают в движении с эксплуатационными скоростями.

Испытания проводят при температурах наружного воздуха выше плюс 20^оС в период максимальной солнечной радиации (12–16 ч местного времени) в отсутствие облачности и осадков.

В процессе испытаний измеряют следующие показатели вне зоны прямого попадания солнечной радиации:

· температура воздуха, ^оС:

¾ снаружи в тени вблизи объекта испытаний на уровне 1,5 м от поверхности земли;

¾ в кабине в 2-х точках на уровне 1,5 м от пола (рис. 10.6);

а) кабина машиниста

Рис. 10.6 Места установки датчиков температуры воздухав помещениях

¾ в служебном помещении в 2–4 точках на уровне 1500 мм от пола (рис. 10.6);

¾ в салоне в 3–х поясах слева и справа на уровне 1500 мм от пола (рис. 10.7).

· скорость воздуха снаружи вблизи объекта испытаний на уровне 1,5 м от поверхности земли, м/с.

· скорость движения объекта испытаний, км/ч.

Приборы должна обеспечивать точность измерений не хуже, указанных в таблице:

Параметр	Прибор	Погрешность
Температуру воздуха	Цифровой или аналоговый термометр	не более 0,5⁰С
Скорость движения объекта	Штатный скоростемер	±5 км/ч
Время	Секундомер	±1 с

Порядок проведения испытаний

1. Испытание эффективности системы охлаждения, принудительной и естественной вентиляции производят в следующем порядке:

· Определяют скорость ветра.

· Устанавливают систему охлаждения и принудительной вентиляции в режим максимальной мощности (ручное управление), систему естественной вентиляции – на максимальную производительность (открыты все вентиляционные проемы).

· Устанавливают режим работы объекта испытания:

¾ стоянка;

¾ движение с постоянной скоростью.

· Проведение измерений температур воздуха в помещении:

¾ при наличии кондиционера замеры температуры производят с момента включения системы и фиксируют время достижения заданной температуры;

¾ при испытаниях принудительной или естественной вентиляции.

Зачетное испытание начинают с момента установления постоянства температур в помещении. Зачетные замеры производят в количестве не менее трех с интервалом 15–30 минут.

Указанные испытания проводятся при трех значениях наружной температуры в диапазоне 20–40^оС.

Обработка результатов измерений

Определение эффективности системы охлаждения, принудительной и естественной вентиляции.

Для определения эффективности системы охлаждения, принудительной и естественной вентиляции проводят измерение температур воздуха в помещении, находят среднюю температуру в помещении и перепад температур в помещении относительно наружной.

По полученным данным строят зависимость Dt=f(t_н) (рис.10.8), которая позволяет вычислить перепад температур в помещении относительно наружной при любой наружной в диапазоне летних температур.

Перепад температур в помещении для системы охлаждения, принудительной и естественной вентиляции выражается зависимостью:

Dt =А·t_н + В

где А, В – коэффициенты, характеризующие систему теплозащиты и эффективности кондиционера принудительной и естественной вентиляции.

Эффективность системы охлаждения, принудительной и естественной вентиляции оценивается перепадом температур Dt:

Dt=t_вн –t_н,

где t_вн – средняя температура в помещении, ^оС; t_н – температура наружного воздуха,^оС.

Рис. 10.8 Снижение температуры воздуха в помещении подвижного состава в зависимости от наружной температуры

Построение зависимости перепада температур в помещении относительно наружной температуры.

Зависимость Dt =f(t_н) должна быть линейного вида:

y = mx + c ;

m= ; c= – m ; =

D= ²; = ;

где y – перепад температур воздуха в помещении относительно наружной, Dt, ^оС; x – температура наружного воздуха, t_н, ^оС; m – угол наклона функции к оси абсцисс, ; c – значение функции при наружной температуре 0^оС, В, ^оС; n – количество измерений при различных наружных температурах; i – i-ое измерение.

Оценка погрешности измерения производится в соответствии с выражением:

P(Y₁ – dy < Y < Y₂ + dy) =0,95

т.е. P(Dt₁–d(Dt)< Dt< Dt₂+d(Dt)=0,95;

dy= d(Dt)= t_a_,_n_–1, Dy =

где p=0,95 – уровень достоверности полученного результата; dy= d(Dt) – доверительный интервал; Dy – среднеквадратическая погрешность результата; Dm, Dc – среднеквадратические погрешности коэффициентов уравнения; t_a_,n–1 – коэффициент Стьюдента, который зависит от объема выборки (n) и заданной доверительной вероятности р= 1–a;

(Dm)² = ; d_i =y_i – y_i;(Dc)² = ( + ) ,

где y_i– значение функции в i–той точке

Время охлаждения помещения (мин) при условиях, заданных в ТУ, определяют по формуле:

где Р_о – мощность системы кондиционирования, кВт; К – коэффициент теплопередачи помещения, Вт/м²К; F – средняя площадь ограждения помещения, м²; Dt_по, Dt_пτ – перепад температур в помещении относительно наружной при условиях, заданных ТУ, в начальный момент и при достижении нормируемой температуры, ^оС;

Dt_по^ТУ=t_по– t_н^ТУ; Dt_пτ^ТУ= t_пτ–t_н^ТУ,

где t_по, t_пτ – температура воздуха в помещении, соответственно в начальный момент измерений и в момент времени t, ^оС; t_н^ТУ– температура наружного воздуха, заданная в ТУ, ^оС; с_э – эффективная теплоемкость помещения, Дж/К.

По результатам испытаний определяют эффективную теплоемкость помещения с_э, Дж/К:

где τ_изм – измеренное время охлаждения помещения до заданной температуры при наружной температуре на момент испытаний, мин; Dt_по^изм, Dt_пτ^изм – измеренные перепады температур в помещении относительно наружной, соответственно в начальный момент и при достижении нормируемой температуры, ^оС;

Dt_по^изм= t_н^изм– t_по^изм; Dt_пτ^изм= t_н^изм – t_пτ^норм,

где t_по^изм – температура воздуха в помещении в начальный момент измерений, ^оС; t_пτ^норм – заданная температура воздуха в помещении, ^оС; t_н^изм– температура наружного воздуха при испытаниях, ^оС.

Точностью поддержания температуры воздуха в помещении является отклонение от средней температуры за период измерения:

± Dt = ⁰С,

где t_max, t_min – максимальная и минимальная температура в геометрическом центре помещения на высоте 1,5 м от пола.

Оценка полученных результатов

Эффективность системы охлаждения помещения оценивают удовлетворительно, если создаваемый ею перепад температур в диапазоне расчетных температур по ТУ не менее нормируемого время достижения заданной температуры τ и точность поддержания температуры воздуха (при наличии системы автоматического регулирования) соответствуют нормативным значениям.

В случае если хотя бы один показатель не соответствует нормативным значениям, ее оценивают неудовлетворительно.

Приложение