Материал: Формирование параметров микроклимата в помещениях ресторанных комплексов. Тульская С.Г., Сотникова О.А

Экспериментальные 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 определялся по шести температурным сечениям. Измерения производились на внутренней и наружной поверхности остекления, а также на расстоянии 10; 20; 40; 60; 80 см от внутренней поверхности остекления (рис. 4 и 5).

Рис. 4. Схема расположения точек замера температуры на поверхности остекления и в зоне окна в горячем цехе:1 – керамзитобетонная панель; 2 – световой проем с двойным стеклопакетом; 3 – световой проем с тройным стеклопакетом; 4 – железобетонная плита; 5 – утеплитель;

6 – плитка; 7 – покрытие; 8 – отопительный прибор (биметаллический радиатор)

8

Рис. 5. Схема расположения точек замера температуры на поверхности панорамного остекления и в зоне окна в обеденном зале: 1 – керамзитобетонная панель; 2 – панорамное остекление с двойным стеклопакетом; 3 – панорамное остекление с тройным стеклопакетом; 4 – железобетонная плита; 5 – плитка; 6 – утеплитель; 7 – покрытие; 8 – отопительный прибор (внутрипольный конвектор)

11

Теплотехнические испытания проводили в обеденном зале и горячем производственном цехе при внутренних t р.п и наружных tн температурах. В процессе проведения этих серий испытаний температура tн оставалась неизменной. Отмечено: 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. Выполненные экспериментальные исследования оконных конструкций с включенным и выключенным отопительным прибором показали, что температурный режим определяется, главным образом, действием неизотермических восходящих струй.

В исследованиях, выполненных Захаревичем А. Э., были математически смоделированы особенности распределения температуры на внутренней поверхности светопрозрачных ограждений в отапливаемых помещениях с установкой различных отопительных приборов (рис. 6 и 7). Сопоставление наших экспериментальных данных с результатами, полученными в ходе расчетов по модели Захаревича А. Э., показало, что отклонение экспериментальных данных от расчетных незначительно и составляет не более, чем 1,4 0C (14–16 %), а среднее значение температуры воздуха в помещении различается не более, чем на 0,3 0C (2,5–3,5 %).

Таким образом, сделан вывод о возможности применения математической модели, предложенной Захаревичем А. Э., для соответствующих расчетов полей температур вблизи наружных остеклений, в том числе панорамных.

Кроме того, результаты наших экспериментальных исследований показали, что при размещении конвекторов внизу панорамного остекления (двухкамерный стеклопакет) происходит существенное снижение температуры поверхности в его нижней части, связанное с нисходящими по всей высоте остекления струями охлажденного воздуха. В итоге наблюдалось выпадение конденсата, а в ряде случаев – обмерзание внутренних поверхностей панорамного остекления. Увеличение сопротивления теплопередаче за счет установки двухкамерного стеклопакета обеспечило повышение температуры в соответствующих точках остекления в среднем на 4,8 0С при разности температур внутреннего и наружного воздуха 43,8 0С.

Четвертая глава. Как упоминалось выше (см. рис. 1), одним из трех определяющих параметров теплового комфорта является осредненная результативная температура, которая определяется из балансовых расчетов теплопоступлений и теплопотерь помещения.

12

Применительно к ресторанным комплексам особый научный интерес представляет расчет теплопоступлений от оборудования влажностно– тепловой обработки продуктов в горячих цехах ресторана Qтех.обор . Рекомендуемые ранее методы

расчета основаны на укрупненных показателях и не учитывают технологическую переменность режимов работы оборудования. Для возможности выполнения более точных вычислений необходима разработка теплофизической модели оборудования отдельно для каждого этапа его работы, с целью определения общего количества теплоты, выделяемого оборудованием за весь технологический цикл обработки продуктов.

Математическое описание пространственного температурного поля оборудования будет иметь вид: t = t( x, y, z,τ ) , где x – координата, меняющаяся в направлении от оборудования вглубь помещения, м; y – координата, меняющаяся в направлении вдоль самого оборудования, м; z – координата, меняющаяся в вертикальном направлении помещения, м; τ – время, с.

Для описания нестационарного температурного поля в общем виде применимо дифференциальное уравнение теплопроводности:

где q( x, y, z,τ ) – функция распределения источников теплоты внутри оборудования и изменения их тепловой мощности во времени; с – удельная теплоемкость, Вт/(кг·0С); ρ – плотность, кг/м3; λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К).

Поскольку поверхности теплотехнологического оборудования для влажностно– тепловой обработки продуктов в ресторанных комплексах изготавливают, в основном, из нержевеющей стали, алюминия или чугуна, они представляют собой анизотропные тела, то естьλx = λ y = λz . Теплофизические коэффициенты в преде-

лах рабочего диапазона температур примем постоянными и не зависящими от температуры и от времени. Тогда уравнение примет вид:

где qv – удельная тепловая мощность источника (количество теплоты, выделяемое в единице объёма вещества в единицу времени).

Большинство работ, связанных с данной проблемой, решают прямую поставленную задачу о нахождении функции распределения температуры на рабочей поверхности теплотехнологического оборудования. В нашем случае для нахождения пространственного температурного поля, создаваемого поверхностями теплотехнологического ресторанного оборудования, необходимо решить обратную задачу. При этом формулируются граничные условия третьего рода, когда на рабочих поверхностях оборудования происходит теплообмен с окружающей средой, температура которой t р.п. определяется по следующему закону

13

где nтепл.обор. – нормаль к соответствующей поверхности теплотехнологического обору-

дования.

Таким образом, искомой функцией в данной главе являлась функция вида α[t(x, y, z,τ )], и задача была сведена к разработке такой модели оборудования, которая позволила бы рассчитать поэтапно коэффициенты конвективного теплообмена α к , лучистого теплообмена α л и суммарного

Для дальнейшего исследования в качестве одного из наиболее характерных элементов теплотехнологического оборудования влажностно– тепловой обработки продуктов в ресторанных комплексах был выбран основной тип оборудования марки СЭСМ–02 ( сковорода электрическая секционная модулированная).

Цикл влажностно– тепловой обработки продуктов представлен состоящим из пяти этапов, характеризующихся различной температурой и взаимным расположением отдельных конструктивных частей оборудования (см. таблицу).

Общее количество теплоты, поступающее от теплотехнологического оборудования во внутреннюю среду горячего цеха за весь цикл влажностно– тепловой обработки продуктов, представлено в виде суммы интегралов на отдельных его этапах:

14

Следует особо отметить, что в ходе анализа предложенной модели была доказана автомодельность процесса конвективного теплообмена в области значений определяющих теплофизических параметров, что позволяет обобщить результаты моделирования, полученные на примере конкретного оборудования СЭСМ–02, на любое аналогичное оборудование влажностно– тепловой обработки продуктов.

Пятая глава. Рассмотрены основные требования и известные принципы организации воздухообмена в ресторанных комплексах. Приведен инженерный расчёт воздухообмена в ресторанном комплексе. Показано, что поскольку способ подачи определяет направление потоков распределения воздуха, это оказывает существенное влияние на формирование зон теплового комфорта. Проанализирована возможность применения системы технологического кондиционирования воздуха по типу вытесняющей вентиляции со схемой воздухораздачи «снизу– вверх» для помещений производственного и непроизводственного назначения ресторанного комплекса. Установлено, что схема технологического кондиционирования воздуха локальным способом по типу вытесняющей вентиляции в теплый и холодный периоды года является приемлемым направлением в ресторанном комплексе для горячего цеха и обеденного зала, и её применение позволит облегчить формирование условий теплового комфорта.

Шестая глава. На основе предложенной математической модели разработаны инженерные методики, структурная схема алгоритма и программное обеспечение для автоматизации процесса проектирования параметров теплового комфорта в ресторанных помещениях.

Для установления адекватности методики она была протестирована в производственных условиях. Исследования проводились на существующем объекте – в ресторанном комплексе Санатория им. Ф. Э. Дзержинского. С использованием специального лабораторного оборудования (термогигрометра ТКА– ПКМ и термоанемометра TESTO 416) были выполнены экспериментальные исследования по определению характерного показателя, регламентирующего степень комфортности микроклимата (ТНС– индекса). Было установлено превышение ТНС– индекса по отношению к значениям, нормируемым действующим Руководством Р 2.2.013–94 « Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса». По итогам исследований для повышения комфортности обеденного зала и горячего цеха с использованием предложенной методики был обоснован и реализован перечень специальных мероприятий по устранению зон теплового дискомфорта. Кроме того, результаты исследования теплового комфорта использованы предприятием ЗАО «ЦЧР Гипроавтотранс» при разработке проекта строительства объекта «Фабрика– кухня по улице Ленина г. Воронеж». На основе выполненного расчета установлены и устранены возможные зоны дискомфорта. Особое внимание уделено зонам теплового дискомфорта на постоянных рабочих местах.

Приложения содержат результаты обработки экспериментальных данных, программный продукт, разработанный в среде Borland C++ Builder 6.0, а также документы, подтверждающие научное, научно– методическое и практическое использование выполненных исследований.

15