Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ процессов теплообмена в помещениях ресторанных комплексов и их влияния на формирование зон теплового комфорта и дискомфорта 16
1.1 Технологические требования к параметрам теплового комфорта в ресторанных комплексах 16
1.2 Тепловой комфорт и теплоощущения человека 20
1.3 Основные закономерности переноса влаги через пакет одежды человека 28
1.4 Расчет теплоизоляционных свойств комплекта форменной одежды работника ресторана 31
1.5 Эффективное тепломассообменное оборудование для создания требуемого микроклимата помещений 36
1.6 Основные принципы размещения рабочих мест и теплотехнологического оборудования в ресторанных комплексах 40
1.7 Выводы и постановка задач исследований 44
2 Моделирование теплового комфорта в помещениях ресторанных комплексов 47
2.1 Обоснование параметров теплового комфорта в помещениях ресторанных комплексов 47
2.2 Теплообмен конвекцией 51
2.3 Теплообмен излучением 57
2.4 Процессы формирования теплового комфорта 66
2.5 Тепловыделения от теплотехнологического оборудования 72
2.5.1 Расчетная теплофизическая модель
(на примере сковороды электрической) 76
2.5.2 Поэтапное преставление влажностно-тепловой
обработки продуктов в горячем цехе ресторана 78
2.6 Выводы 88
3 Особенности формирования полей температур на внутренних поверхностях остекления
3.1 Экспериментальное исследование температурных полей на внутренней поверхности окон с двойным и тройным остеклением 91
3.2 Результаты теплотехнических исследований наружного остекления с однокамерным и двухкамерным стеклопакетом 94
3.3 Сопоставление полученных данных с результатами численных экспериментов других исследователей 99
3.4 Выводы 103
4 Моделирование массообменных процессов 104
4.1 Перенос влаги через пакет одежды человека 104
4.2 Выделение влаги в обеденных залах 108
4.3 Выделение влаги в горячих цехах 109
4.4 Выводы 109
5 Влияние принятой схемы организации воздухообмена на формирование зон теплового комфорта и дискомфорта 111
5.1 Основные принципы организации воздухообмена в ресторанных комплексах 111
5.2 Вытесняющая вентиляция ресторанных комплексов в системе технологического кондиционирования воздуха локальным способом 112
5.3 Обоснование эффективных схем воздухообмена в горячих цехах ресторанных комплексов 120
5.4 Разработка эффективных схем воздухообмена в обеденных залах 124
5.5 Методика расчета эффективности воздухообмена 127
5.6 Выводы 130
6 Разработка программного комплекса для оценки комфортного микроклимата в помещениях ресторанных комплексов
6.1 Методика расчета количества теплоты, теряемой человеком путем излучения, конвекции и испарения влаги с поверхности тела человека 132
6.2 Структурная схема алгоритма расчета 138
6.3 Руководство пользователя при эксплуатации программного комплекса для оценки параметров комфортного микроклимата
6.4 Пример реализации методики для проектируемого объекта 152
6.5 Пример реализации методики для существующего объекта (с использованием ТНС-индекса) 156
6.6 Выводы 174
Основные выводы и результаты работы 176
Библиографический список
- Тепловой комфорт и теплоощущения человека
- Процессы формирования теплового комфорта
- Результаты теплотехнических исследований наружного остекления с однокамерным и двухкамерным стеклопакетом
- Вытесняющая вентиляция ресторанных комплексов в системе технологического кондиционирования воздуха локальным способом
Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение условий комфортного микроклимата в помещениях ресторанных комплексов является важной и актуальной задачей. От ее решения зависит самочувствие посетителей, работоспособность обслуживающего персонала и качество производимой им продукции.
С одной стороны, современный ресторан представляет собой сложный тип предприятия, в котором совмещают функции производства продукции и обслуживания посетителей. В этой связи помещения в ресторанных комплексах подразделяют по назначению на:
производственные - это горячий цех и помещения, непосредственно связанные с приготовлением пищи (производственные цехи, складские, административно-бытовые и технические);
непроизводственные - это обеденные залы и другие помещения, наличие которых обусловлено функцией обслуживания посетителей (вестибюли, обеденные залы, холлы и пр.).
С другой стороны, ресторанные комплексы - это объекты капитального строительства, представляющие собой совокупность разнородных активных и пассивных элементов: вентиляционно-отопительной техники, наружных ограждающих конструкций, воздушной среды внутреннего воздуха в помещениях, оборудования технологических линий производства продукции, средств производства, посетителей и обслуживающего персонала и т.п.
Применяемые в настоящее время нормативные методики теплотехнических расчетов и проектирования систем теплового и экологического комфорта в помещениях ресторанных комплексов основаны, главным образом, на использовании осредненных или укрупненных значений расчетных величин, справедливых для установившихся или существенно упрощенных режимов работы. Реальные же процессы переноса, являясь нестационарными во времени и переменными в пространстве, зависят от целого ряда влияющих факторов и параметров. Значительное количество параметров, обуславливающих формирование микроклимата ресторанов, определяет сложность и системность поставленной в данной диссертации задачи. Поэтому совершенствование методов расчета оптимальных параметров микроклимата в ресторанных комплексах с целью создания комфортных тепловых условий для посетителей и работников является актуальной задачей.
Настоящая работа выполнялась в рамках научно-исследовательской работы «Разработка систем теплогазоснабжения с целью экономии топливно-энергетических ресурсов и защиты окружающей среды от тепловых и вредных выбросов энергетических установок».
Целью работы является формирование требуемых параметров микроклимата в помещениях ресторанных комплексов с целью создания теплового комфорта.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
-
Анализ составляющих процессов тепломассообмена в помещениях ресторанных комплексов и оценка их влияния на формирование параметров теплового комфортного микроклимата.
-
Моделирование процессов интенсивности конвективного и лучистого те-плопереноса в ресторанных помещениях производственного и непроизводственного назначения.
-
Определение особенностей формирования полей температур на внутренних поверхностях остекления ресторанных помещений.
-
Оценка влияния основных схем воздухообмена на формирование зон теплового комфорта и дискомфорта в ресторанных помещениях производственного и непроизводственного назначения.
-
Разработка и тестирование методики, структурной схемы алгоритма и программного продукта для автоматизации процесса расчета параметров микроклимата с целью создания зон теплового комфорта в помещениях ресторанных комплексов.
Научная новизна:
разработана математическая модель формирования параметров микроклимата с целью создания комфорта в ресторанных помещениях, учитывающая нестационарность процессов тепловыделений от оборудования горячих цехов, переменность в пространстве лучистого теплообмена между телом человека и ограждениями, а также влияние скорости и направления вентиляционных потоков на интенсивность конвективных теплопотерь тела;
предложены зависимости для определения коэффициента конвективного теплообмена между человеком и окружающей средой при различных направлениях вентиляционного потока;
- обосновано аналитическое выражение для определения теплообмена излучением между человеком и поверхностями ограждений с учетом его местоположения в помещении ресторанного комплекса;
обоснована теплофизическая модель основного технологического ресторанного оборудования с учетом цикличности его работы; предложены аналитические зависимости для описания конвективных и лучистых тепловыделений от нагретых поверхностей оборудования во внутреннюю среду помещений;
на основе предложенных математических моделей разработаны методики расчета, структурная схема алгоритма и программное обеспечение параметров микроклимата в помещениях ресторанных комплексов.
Достоверность полученных результатов обуславливается применением научно-обоснованных методов исследований, использующих фундаментальные законы тепломассообмена и аэродинамики, статистической обработкой полученных экспериментальных данных, а также согласованностью основных положений представленной работы с результатами исследований других авторов.
Научная и практическая значимость работы. Предложенная математическая модель позволяет осуществить проектное формирование заданных параметров микроклимата, удовлетворяющих условиям теплового комфорта для помещений ресторанных комплексов. К достоинствам данной модели можно отнести более детальное и точное описание процессов лучистого и конвективного теплообмена.
Разработано программное обеспечение для численной реализации предложенной математической модели, выполненное в среде Borland C++ Builder 6.0. Достоверность результатов теоретических исследований подтверждена проведением серии экспериментов в натурных условиях (ООО «Санаторий им. Ф. Э. Дзержинского», Воронежская обл., Рамонский р-н, с. Чертовицы) при разработке проекта повышения комфортности обеденного зала и горячего цеха ресторанного комплекса. Результаты исследования также применены при обосновании проектных показатели комфортности микроклимата помещения «Фабрика-кухня» в г. Воронеже (ул. Ленина, д.1).
Результаты исследований внедрены в учебный процесс в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете при подготовке бакалавров по направлениям 270800.62 Строительство, 100100.62 Сервис и магистрантов по программам подготовки «Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий», «Сервис инженерных систем гостинично-ресторанных, спортивных и торгово-развлекательных комплексов».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на VIII Межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы экологии» (Воронеж 2012 г.), Международной студенческой электронной научной конференции (Москва 2012 г. и 2013 г.), Международной межвузовской научно-практической конференции молодых учёных, аспирантов и докторантов «Строительство-формирование среды жизнедеятельности» (Москва 2013 г.), Фестивале науки Воронежского ГАСУ (2013 г.). Кроме того, результаты исследования ежегодно докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского ГАСУ (2010-2013 гг.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 15 научных работ, общим объемом 120 страниц, из которых лично автору принадлежит 90 страниц, в том числе три работы - в изданиях, рекомендованных ВАК: «Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура», «Экология и промышленность России».
В статьях, опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК, изложены основные результаты диссертации: в работах [1,2] предложен метод определения требуемого воздухообмена для помещений ресторанных комплексов, а также рассматриваются вопросы выделения вредностей в помещении ресторанных комплексов, методы их удаления и создания требуемого микроклимата для персонала и посетителей; в работе [3] приведены результаты моделирования процесса тепловыделений в горячем цехе ресторанного комплекса при влажностно-тепловой обработке продукции, позволяющие вычислить общее количество тепловой энергии, поступающей в помещение в течение всего цикла работы.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использованных источников из 127 наименований и трех приложений. Диссертация изложена на 226 страницах основного машинописного текста (в том числе текст приложений на 31 стр.) и содержит 69 рисунков и 20 таблиц.
Тепловой комфорт и теплоощущения человека
При благоприятном сочетании параметров микроклимата посетители и работающий персонал ресторанного комплекса испытывают состояние теплового комфорта.
Основные положения создания теплового комфорта в помещениях изложены в трудах известных российских и зарубежных учёных: Андреевского А. К., Банхиди Л., Богословского В. Н., Бродач М. М., Витте Н. К., Гримитлина М. И., Данилюка А. М, Ерёмкина А. И., Кондратьева Г. М, Кувшинова Ю. Я., Лив-чака И. Ф., Лукова А. В., Мухина В. В., Сенатова И. Г., Сканави А. Н., Соколова Е. Я., Табунщикова Ю. А., Умнякова П. Н., Фангера О., Федоровича Г. В., Фла-вицкого И. И., Холщевникова В. В., Bedford Th., Rabler В., Hartman Т. и др.
В ресторанных комплексах большое внимание уделяют микроклимату в технологической и рабочей зонах. При осуществлении теплотехнологического процесса (обработки продуктов в ресторанах) особое значение приобретают микроклиматические показатели (рисунок 1.1). Все эти показатели должны соответствовать требованиям [90, 91, 92, 93, 96]. Санитарными нормами и правилами микроклимата в ресторанном комплексе установлены допустимые [92] и оптимальные [92] величины температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха и интенсивности теплового облучения с учётом тяжести выполняемой работы и времени года.
Если параметры микроклимата в ресторанном комплексе отклоняются от оптимальных показателей, то в организме человека происходят процессы, направленные на регулирование тепловыделения и теплоотдачи. Такая способность человеческого организма называется терморегуляцией, то есть температура человека должна быть постоянной. Все выполняемые работы по уровню энергозатрат подразделяются на категории [92] (рисунок 1.2). с интенсивностью с интенсивностью с интенсивностью энергозатрат энергозатрат энергозатрат 121-150 ккал/ч 151-200 ккал/ч 201-250 ккал/ч (140-174 Вт), про- (175-232 Вт), свя- (233-290 Вт), свя изводимые сиди, занные с постоян- занные с ходьбой, стоя win связан- ной ходьбой, пере- перемещением и ные с ходьбой и мещением мелких переноской тяже сопровожда- (до 1 кг) издеіий или стей до 10 кг и ющиеся некото- предметов в поло- сопровожда рым физическим жении стоя или си- ющиеся умерен напряжением дя и требующие определенного физического напряжения ным физическим напряжением с интенсивностью эиерго ютрат более 250 ккаї/ч (более 290 Вт), связанные с постоянны ми передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие бо іьших физических уси 111ІІ
В зависимости от производимой деятельности человек выделяет теплоту, которая равномерно отдается в окружающую среду. Значения общих теплопосту-плений от одного человека приведены в таблице 1.1. [92].
Тяжелая физическая работа IV более 250 Если от человека отводится слишком много теплоты, например, из-за понижения температуры на поверхности внутренних ограждающих конструкций помещений, то это воспринимается как дискомфорт.
Зоны комфорта и теплопоступлений от человека зависят от параметров температуры воздуха в помещении и вида выполняемой работы. Так, например, для помещений кухни - температура внутреннего воздуха 19 С, температура внутренних ограждающих конструкций 16 С, относительная влажность воздуха 40-60 %.
В горячем цехе ресторана на рабочих местах, где осуществляется влажност-но-тепловая обработка продуктов, рабочий персонал получает тепловое облучение от нагретых поверхностей теплотехнологического оборудования и одновременно подвергается воздействию конвективных потоков, возникновение которых обусловлено, в первую очередь, выбросами пара при тепловой обработке продуктов на соответствующем этапе цикла влажностно-тепловой обработки. На рабочем месте обслуживающего персонала могут возникать условия, формирующие зоны теплового дискомфорта.
В обеденных залах ресторанного комплекса с большими поверхностями остекления с расположением обеденных столиков около наружных ограждающих конструкций (стен, окон) приводит к тому, что посетители оказываются в зоне теплового дискомфорта. Для посетителей ресторана особенно в зимнее время года создаются неблагоприятные условия. Недостаточные теплозащитные качества наружных ограждающих конструкций (и в особенности панорамных окон) приводят к тому, что температура их внутренней поверхности значительно ниже температуры стены и воздуха в помещении. Поэтому около стен и поверхностей остекления в помещении человек теряет теплоту путем лучистого теплообмена с охлажденными поверхностями. Организм человека испытывает одностороннее охлаждение, что с точки зрения гигиенистов, является наиболее опасным для его здоровья. Величину лучистого и конвективного теплообмена гигиенисты принимают в качестве одного из критериев оценки теплового комфорта человека.
Тепловой комфорт в ресторанном комплексе исследовали и анализировали многие авторы [17, 57, 68, 119, 125, 127], однако, применяемые ныне методики рассчитаны укрупненно и рассматриваются только для установившихся режимов. Локальные и мгновенные значения теплового комфорта при этом остаются неизвестными. Одно из условий решения поставленной задачи - это изучение параметров теплового комфорта в комплексе. Таким образом, в настоящее время вопрос о тепловом комфорте как комплекс параметров, состоящих из множества взаимодействующих элементов, для помещений ресторанов остается нерешённым. Наиболее эффективно и глубоко изучить проблему формирования теплового комфорта здесь можно на основе проведения дополнительных теоретических и экспериментальных исследований.
Как уже говорилось выше, оценка теплового комфорта в ресторанном комплексе является весьма актуальной и важной задачей. От качества решения данной задачи зависит самочувствие посетителей и работоспособность работающего персонала.
Расчет зон теплового комфорта и дискомфорта в ресторанных комплексах выполняется на основе определения составляющей лучистого и конвективного теплообмена между человеком в одежде с заданными теплофизическими свойствами и внутренними поверхностями оконных остеклений и наружных ограждений.
Данные о комплексном сочетании параметров теплового комфорта приводит ряд авторов: Богословский В. Н., Гатчинсон Ф. М., Лизе В., Луков А. В., Мач-каши А., Рабер В. Ф., Фангер О., Флавицкий И. И., Холщевников В. В. и др.
При рассмотрении теплового комфорта в ресторанном комплексе учитывают скорость движения (подвижность) воздуха. Скорость движения воздуха влияет на конвективный теплообмен между человеком и окружающей средой. Отсутствие или малая подвижность воздуха затрудняет тепло- и влагообмен с окружающим воздухом. Таким образом, создается температурный дискомфорт. По данным различных авторов [113, 125, 126], минимальная скорость воздуха составляет 0,05-0,1 м/с. Повышенная скорость движения воздуха может использоваться для устранения избыточной теплоты, вызванной повышенной температурой. Часто скорость движения воздуха увеличивают за счет естественной вентиляции (открывания окон) или принудительной вентиляции (использования вентиляторов). Однако повышенная скорость воздуха (сквозняк), может приводить к простудным заболеваниям, таким образом, скорость движения воздуха в рабочей зоне помещения ограничена 0,15 м/с [95]. У человека наиболее подвержены воздействию сквозняка затылок и лодыжки.
Процессы формирования теплового комфорта
Рекомендуемые ранее методы расчета (формула 2.47 и 2.48), 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 [101].
Математическое описание пространственного температурного поля оборудования будет иметь вид: i = t(_x,y,z,r), где х - координата, меняющаяся в направлении от оборудования вглубь помещения, м; у - координата, меняющаяся в направлении вдоль самого оборудования, м; z— координата, меняющаяся в вертикальном направлении помещения, м; г - время, с.
Для описания нестационарного температурного поля в общем виде применимо дифференциальное уравнение теплопроводности: где q(x,y,z,r) - функция распределения источников теплоты внутри оборудования и изменения их производительности во времени; с - удельная теплоемкость, Вт/(кг-С); р - плотность, кг/м3; Я - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К). Поскольку поверхности теплотехнологического оборудования для влажно-стно-тепловой обработки продуктов в ресторанных комплексах производят наиболее часто из нержавеющей стали, алюминия, чугуна, они представляют собой изотропные тела, то есть Ях = Я} = Я2. Теплофизические коэффициенты в пределах рабочей зоны температур принимаем постоянными и не зависящими от температуры и от времени. Тогда уравнение примет вид: где qv - удельная мощность источника, то есть количество теплоты, выделяемой в единице объёма вещества в единицу времени.
Полученное дифференциальное уравнение описывает в математической форме все явления данной физической природы, то есть не единичные процессы теплопередачи, а так называемые классы явлений. Большинство работ, связанных с данной проблемой, решают прямую поставленную задачу о нахождении функции распределения температуры на рабочей поверхности теплотехнологического оборудования. Решение, соответствующее данной конкретной задаче, определяется краевыми условиями.
Большинство работ [89, 94, 102, 105] решают прямую поставленную задачу о нахождении функции распределения температуры на рабочей поверхности оборудования. В нашем случае для нахождения пространственного температурного поля, создаваемого поверхностями теплотехнологического ресторанного оборудования, необходимо решить обратную задачу. При этом используются граничные условия третьего рода, температура которой tp„ определяется по следующему закону Лд1{:-У" 2-ТК4{Х„,у,,,г1,,т)-1рп} = 0, (2.51) mem обор где птто!іор - нормаль к соответствующей поверхности теплотехнологического оборудования.
Таким образом, искомой функцией в данной главе являлась функция вида a[t(x,y,z,z)], и задача была сведена к разработке такой модели оборудования, которая позволила бы рассчитать поэтапно коэффициенты конвективного теплообмена ак, лучистого теплообмена а, и суммарного а = ак +а,.
При влажностно-тепловой обработке продуктов происходит, с одной стороны, передача теплоты от поверхности теплотехнологического оборудования к пище, а с другой стороны, теплообмен от теплотехнологического оборудования и окружающей средой в помещении предприятия ресторанного комплекса. Теплопроводность, конвекция и тепловое излучение являются основными видами теплообмена. Таким образом, получаем уравнение теплового баланса теплопоступле-ний в помещение от технологического оборудования Qo6: Q«=Q.,+Q.+QI.- і2-52) где Qm - тепловая мощность, выделяемая в окружающую среду за счет теплопроводности, Вт; О, - тепловая мощность, выделяемая в окружающую среду за счет теплового излучения, Вт; QK - тепловая мощность, выделяемая в окружающую среду за счет конвекции, Вт.
Интенсивность теплообмена в помещении зависит от подвижности воздуха. Изменение режима подвижности воздуха на рабочих местах при влажностно-тепловой обработке продуктов рассчитывается при «критической» скорости, и определяется критерием Рейнольдса: где We - скорость движения воздуха, м/с; vtt - коэффициент кинематической вязкости, м /с; / - характерный размер обтекаемого тела, м. Если критическое значение ReAy, = 50-105, то ламинарного режима переходит в турбулентный. Коэффициент теплоотдачи имеет сложную функцию, в нашем случаи функция имеет форму Фи размеры l\, h— температуры нагретой поверхности /„, подвижность Wa и результативная температура помещения tpn, коэффициента теплопроводности Лв, теплоемкости ср, плотности р„ и вязкости „[101]: . =Aw„Jl„tl,„,A«,pl„cp,M„, t J,J2,...). (2.54) При разработке теплофизической модели оборудования были составлены и решены теплофизические уравнения циклической работы оборудования. При этом были обоснованы и приняты следующие допущения: - на поверхности оборудования температура нагрева распространяется равномерно; - теплофизические параметры теплотехнологического оборудования и воздушной среды для каждого этапа процесса принимаются постоянными; - тепловое воздействие от соседнего оборудования (расположенного рядом) не учитывается; - рабочие органы оборудования представлены в виде параллепипеда; - поверхность теплообмена, расположенная под углом менее 25 градусов с вертикалью, рассматривается как вертикальная; - поверхность теплообмена, расположенная под углом от 25 до 45 градусов, рассматривается как вертикальная с поправочным множителем при определении коэффициентов теплообмена; - переходные процессы между этапами цикла не учитываются. Для разработки теплофизической модели оборудования необходимо определить значения коэффициентов конвективного и лучистого теплообмена. 2.5.1 Расчетная теплофизическая модель (на примере сковороды электрической)
Для дальнейшего исследования в качестве одного из наиболее характерных элементов теплотехнологического оборудования влажностно-тепловой обработки продуктов в ресторанных комплексах выбрана сковорода электрическая марки СЭСМ-02 (сковорода электрическая секционная модулированная). Сковорода электрическая кухонная предназначена: для жарения продуктов основным способом, пассерования овощей, тушения, а также припускання мясных, рыбных и овощных блюд. Конструктивно сковорода электрическая (далее - оборудование) состоит из двух частей: - верхней части (выполняющей роль укрытия); - нижней части (собственно сковороды). Обе части имеют вид прямоугольных коробов с горизонтальными и вертикальными (боковыми) поверхностями.
Цикл влажностно-тепловой обработки продуктов представлен состоящим из пяти этапов, характеризующихся различной температурой и взаимным расположением отдельных конструктивных частей оборудования (таблица 2.1).
Результаты теплотехнических исследований наружного остекления с однокамерным и двухкамерным стеклопакетом
Приточный воздух, подается через воздухораспределитель 5, непосредственно в рабочую (технологическую) зону влажностно-тепловой обработки продуктов, который устанавливается непосредственно рядом с теплотехнологиче-ским оборудованием 4. Удаляется воздух из вытяжных отверстий 5, которые находятся в верхней зоне 2. Температура между приточным воздухом и воздухом рабочей зоны должен быть 3.. .7 С [92, 95].
Достоинство этого принципа воздухораздачи заключается в том, что воздух не требуется предварительно переохлаждать и переувлажнять. Это позволит сократить энегрозатраты на его кондиционирование.
Схема воздухообмена снизу-вверх была испытана в горячем цехе существующего ресторанного комплекса. Кондиционированный приточный воздух подавался непосредственно в зону тепловой обработки продуктов над теплотехно-логическим оборудованием с помощью воздухораспределителя марки ВВ «Hidria» производство Словения с интенсивным гашением скорости приточных струй, что позволит подавать большие объёмы приточного воздуха с малыми скоростями. Конвективные потоки, возникающие от теплотехнологического оборудования плавно вытесняют приточный воздух к вытяжным отверстиям, в верхнюю зону, при этом предотвращая перемешивание воздуха с загрязнённым воздухом (рисунок 5.9).
Предложенная усовершенствованная система вытесняющей вентиляции является актуальным направлением в ресторанном комплексе горячего цеха, применение которой позволит улучшить санитарно-гигиенические условия труда и качество выпускаемой продукции, увеличить производительность труда за рабочую смену.
Разработкой методики расчёта воздухообмена применительно к помещениям различного назначения занимались многие учёные, такие как: Гримитлин М. И., Еремкин А. И., Живов А. М., Позин Г. М., Сенатов И. Г., Сырых П. Ю., Филь-чакина И. Н., Шепелев И. А., Шилькрофт Е. О. и др.
В настоящее время отсутствует стандартная методика определения воздухообмена при вытесняющей вентиляции. Разработанная авторам [116] инженерная методика расчёта воздухообмена осуществляется графоаналитическим методом с использованием /-й?-диаграммы влажного воздуха. При обработке воздуха используют способы охлаждения, нагрева, увлажнения, осушки, политропные и адиабатные процессы.
Тепловой комфорт и качество воздуха для посетителей и благоприятные условия для работы персонала в обеденном зале ресторана сводится к обеспечению достаточного притока свежего воздуха, объем которого рассчитывается исходя из максимального количества человек, на которое рассчитан зал, площади и условий естественной вентиляции.
В обеденном зале ресторанного комплекса необходимо соблюдать чистый и свежий воздух (прохладный летом и теплый зимой), без запахов кухни и предусматривать отдельные помещения для курящих посетителей. Проект вентиляции должен предусматривать в этом случае две приточно-вытяжные системы, независимые друг от друга. Расход приточного воздуха в обеденном зале ресторана, должен быть больше, чем в помещениях для курения. Создаваемая разница давлений дает невозможность попадания табачного дыма в обеденные залы и горячие цеха.
Требования к качеству воздуха в обеденном зале ресторанного комплекса [75, 87, 94, 96, 98]: - предотвращать чрезмерный рост относительной влажности; - поддерживать температуру среды на уровне, комфортном для посетителей ресторана; - обеспечить расход вентиляционного воздуха на одного посетителя ресторана; - создать условия по минимизации воздействия табачного дыма на некурящих; - поддерживать пониженное давление по отношению к смежным помещениям, предотвращая распространение запахов; - создание условий круглогодичного комфорта, который может быть достигнут правильным распределением вентиляционной нагрузки. Для обеденных залов ресторана может быть применена вентиляция вытеснением и воздухообмена по схеме «снизу-вверх». На основании этой схемы «снизу-вверх» воздухораспределить располагается снизу, подача воздуха осуществляется с небольшой скоростью, чтобы избежать сквозняка на уровне ног. Температура приточного воздуха должна быть ниже температуры внутреннего воздуха. Разность температур между приточным воздухом и внутренним создает комфортные условия для посетителей и работающего персонала, обеспечивает хороший чистый воздух и полное отсутствие неприятных запахов. Если это правило соблюдается, то в рабочей зоне всегда будет свежий чистый воздух. Так как из рабочей зоны загрязненный воздух выталкивается вверх, а на его смену подается вновь чистый воздух. Такой способ вытесняющей вентиляции и воздухообмена по схеме «снизу-вверх» образует неравномерное распределения воздуха по высоте помещения (стратификация воздуха), образуется формирование слоев воздуха. Слои с холодным воздухом располагаются снизу, а теплый воздух - сверху. Раз 125 делительный слой имеет высоту от 110 до 160 см от пола [31,64], так как в обеденном зале ресторана посетители находятся в положении сидя за обеденным столом.
Вытяжное устройство устанавливают в верхней части обеденного зала, где образуется загрязненный слой и самая высокая температура. Образование движения воздуха в вертикальном направлении вызывается конвективными потоками от посетителей, от работающего персонала, от теплоты поверхности стен, от горячей пищи (рисунок 5.10). верхняя зона нижняя зона
Вытесняющая вентиляция ресторанных комплексов в системе технологического кондиционирования воздуха локальным способом
В ресторанных комплексах в помещениях горячего цеха выполняется ручная работа, относящаяся к категории работ Пб с уровнем энергозатрат 233...290 Вт. Необходимо привести энергозатраты к площади поверхности тела человека F4=l,9 м , получим 122,6... 152,6 Вт/м . Так как конвективный и лучистый поток в сумме составляет примерно 75 %, то энергозатраты равны от 91,9 до 114,4 Вт/м2. Отклонение от этих величин приведет к появлению ощущения дискомфорта.
По результатам графиков (рисунок 6.20 а-ж) видно, что на втором и третьем этапе влажностно-тепловои обработки продуктов рабочий персонал испытывает тепловой дискомфорт, поэтому необходимо выбрать расстояние от 0,4 до 0,45 м (рисунок 6.20з, 6.20и) от теплотехнологического оборудования, чтобы добиться условия теплового комфорта (рисунок 6.21). вективно-лучистый поток, Уменьшенная зона теплового дискомфорта горячего цеха в ресторанном комплексе санатория им. Ф. Э. Дзержинского
Обеденный зал № 1. Рассмотрим процесс приема пищи и отдыха у посетителей ресторана в обеденном зале № 1. Расчет тепловой нагрузки производим по аналогии с горячим цехом согласно требованиям [90, 91, ПО] по ТНС-индексу. Результаты сводим в таблицу (приложение А5).
По результатом расчета видно, что посетители ресторана подвергаются температурному перепаду в зоне панорамного остекления и испытывают ощущения дискомфорта (рисунок 6.22). Особенно площадь зоны теплового дискомфорта увеличивается в вечернее время, так как возрастает количество посетителей.
Применим теперь предложенную нами методику для обоснования выбора мероприятий по повышению комфортности и устранению зон дискомфорта.
В обеденных залах ресторанного комплекса с расположением обеденных столиков вблизи наружных стен и остеклений посетители ощущают тепловой дискомфорт. В зонах, прилегающих к наружным ограждениям, температура значительно ниже, чем температура воздуха в обеденном зале. Поэтому у панорамного остекления и наружных ограждений посетители ресторана более интенсивно теряют теплоту путем лучистого теплообмена с охлажденными поверхностями остекления. Организм человека испытывает наиболее опасное одностороннее охлаждение, что может привести к заболеванием.
В ресторанных комплексах в помещениях обеденного зала посетители находятся в условиях, которые по энергозатратам могут быть отнесены к категории работ 1а (уровень энергозатрат до 139 Вт). Отнесем энергозатраты к площади поверхности тела человека F,,=l,9 м , получим до 73,15 Вт/м". На общий уровень энергозатрат приходится 72 % от конвективного и лучистого потока, таким образом значение соответствует до 52,6 Вт/м2. Отклонение от этого интервала величин приводит к появлению ощущения дискомфорта.
При определении зоны теплового комфорта и дискомфорта у поверхности панорамного остекления помещение обеденного зала ресторана было разбито на квадраты размером 0,5x0,5 м при температуре внутреннего воздуха 21 С, коэффициенте теплопроводности воздуха А =0,01 Вт/(мС) и кинематической вязкости воздуха 14,7-10"6 м2/с.
В ресторанный комплекс поступает приточный воздух по схеме вытесняющей вентиляции. На посетителей ресторана воздействуют воздушные потоки, направленные под углом 30...45. Для этой схемы воздухообмена под углом 30 -а,,=3,15 (Вт/м2-С); 45- а„, =3,92 (Вт/м2-С) (см. раздел 2.1).
При определении коэффициента лучистого теплообмена примем коэффициент излучения поверхности одежды С,=3,98 (Вт/м2 К4), коэффициент излучения у внутренних поверхностей ограждающих конструкций и теплотехнологического оборудования СВО,7=5,02 (Вт/м2-К4).
Коэффициент теплоотдачи излучением с поверхности одежды посетителей ресторана рассчитывается (см. раздел 2.1) и составляет а„ , = 4,75 Вт/(м С).
Суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением у поверхности одежды посетителей ресторана при разных углах атаки воздушного потока Для дальнейших расчетов обеденного зала коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением принимаем равным, среднему значению 8,39 Вт/(м20С).
При расчете общего сопротивления теплопередаче комплекта одежды посетителей ресторана принимается среднее значение между мужским комплектом одежды и женским комплектом одежды Rn = 0,295 (м2-С)/Вт (см. раздел 4.1)
За расчетную температуру поверхности тела человека принимаем среднюю температуру внешней поверхности комплекта одежды и открытых участков кожи посетителей, которая учитывает теплозащитные свойства комплекта одежды (таблица 6.4)
На рисунках 6.23а и 6.236 показаны проектные зоны дискомфорта в обеденном зале ресторанного комплекса вблизи панорамного остекления размером 4,5 м. Эти результаты получены при средней температуре на внутренней поверхности панорамного остекления размером 4,0x4,5 м с двухкамерным стеклопакетом при наличии отопительного прибора (внутрипольный конвектор). Проведенные исследования зоны дискомфорта в обеденном зале проводились: при температуре внутреннего воздуха 21 С, температуре наружного воздуха -19,5 С и средней температуре на поверхности панорамного остекления 15,0 С. Ширина зоны дискомфорта в зоне, прилегающей к наружным ограждениям равна 4,0 м. В этой зоне оказалось 18 посетителей ресторана (см. рисунок 6.23а). При температуре внутреннего воздуха 21 С, температуре наружного воздуха -26,0 С и средней температуре на поверхности панорамного остекления 9,0 С, ширина зоны дискомфорта составила 4,4 м, в ней оказалось 23 посетителя ресторана (см. рисунок 6.236).
Для уменьшения зон теплового дискомфорта предлагается в зимнее время обеспечить посетителей ресторана тепловым комфортом за счет повышения теплозащитных свойств панорамного остекления и автоматизировать воздухораздачу в помещении в течение дня, так как количество посетителей в обеденное и вечернее время увеличивается.
Рассмотрим возможность применения определенных мероприятий по устранению зон теплового дискомфорта. С этой целью возможно выполнение замены существующего остекления на стеклопакет (рисунок 6.24 и 6.25).
Похожие диссертации на Формирование параметров микроклимата в помещениях ресторанных комплексов
