Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 2

Предлагаемая методика организации потока посетителей в условиях естественной вентиляции основана на расчете температурно-влажностного режима помещений, исходные данные к которому определяются из натурных измерений, а не из теоретических соображений, которые всегда ограниченны. Расчет ведется с помощью компьютерной программы, алгоритм которой кратко описан в данной статье.

Для прогнозирования количества посетителей и времени их пребывания измеряются (прогнозируются, берутся типичные) начальные температура (t, ^oГN) и относительная влажность (h, %). По формулам ID-диаграммы влажного воздуха определяются начальные значения энтальпии (i, кДж/кг_св) и влагосодержания (d, г_в/кг_св) воздуха:

i = 4,1868[0,24t + d(0,595 + 0,00046t)], d = 6,22 × hP_i(t)/(p – 0,01hP_i(t)) (1)

где P_i(t) = 0,03 × t² + 5,5 – давление насыщенного пара (мм рт. ст.) в зависимости от температуры (0 ÷ 40^оС); p – атмосферное давление (мм рт. ст.), которое может конкретизироваться (показания барометра, прогноз) или браться типичным (часто выбирается p = 745 мм рт. ст.).

Далее, с учетом базы данных по требуемому помещению, определяется присущий ему для аналогичных мероприятий луч процесса ID-диаграммы, являющийся вектором. Величина этого вектора равна отношению приращения энтальпии (теплосодержания) воздуха к его влагосодержанию:

Начало вектора располагается в измеренной начальной точке состояния диаграммы, а направление характеризует термодинамический процесс в этом помещении при аналогичных мероприятиях. Луч процесса зависит от количества посетителей, поэтому по известному лучу может быть определено это количество.

Для начала прогнозирования количества посетителей на мероприятие по методике требуется провести как минимум одно измерение аналогичной ситуации в данном помещении – температура и относительная влажность в начале и конце мероприятия. С увеличением числа замеров (которые заносятся в базу данных) точность прогноза увеличивается.

Предположим, что один человек в единицу времени выделяет определенное количество тепла и влаги: q₀ (Вт/чел = Дж/сек-чел) и й?₀(г_вл/час-чел). Конечно, эти величины могут меняться в зависимости от условий или выполняемой деятельности людей в это время. Существуют нормированные данные [2], в которых указаны эти значения для различных видов работ. Часто в подобных методиках эти данные берутся из таких норм для легкого вида работы.

Таким образом, п человек выделяют за мероприятие, длящееся Z минут, следующее количество тепла – 0,06 x q₀ x n x Z (кДж), которое распределяется по всему залу объемом V (м³). В зал также выделяется тепло от нагревательных и осветительных приборов (обозначим это суммарное тепло – а (Дж/сек)). Одновременно с поступлением из помещения через окна, двери и пр. уходит часть тепла, которую мы обозначим q (Дж/сек). Разность между этими величинами равна q = q – а. Конечно, эта величина может быть как положительной, так и отрицательной в зависимости от преобладания интенсивности поступлений или утечки тепла. Следовательно, поступления тепла в зале будут равны 0,06 х (q + q₀n)Z (кДж). С другой стороны, эти же поступления равны gVAi (кДж), где g – объемный вес воздуха, равный 1,293 кг_св/м³. Значит, приравнивая эти величины, получаем изменение теплосодержания на мероприятии:

Аналогично, п человек за Z минут выделяют d₀xnx Z/60 (г_вл) влаги. Одновременно происходит ее утечка через окна, двери, щели и проч., равная —d (г /час). (Эта величина всегда отрицательная, поэтому минус перед ней пишется явно, а под d понимается соответствующий модуль – абсолютное значение утечки). Следовательно, общее поступление влаги равно (—d + d₀n) х Z/60 (г). С другой стороны, по определению, оно же равно gVAd (г). Приравнивая их, получаем приращение влагосодержания:

По измеренным данным определяются приращения энтальпии и влагосодержания (AI и Ad). Зная также на тестовых замерах количество посетителей (и, чел.) и длительность мероприятия (Z, мин), из следующих уравнений находятся характерные для помещения и мероприятия данные:

q + q₀n = (gV/0,06Z) х Ai, – d + d₀n = (60gV/Z) x Ad. (5)

Заносимые в базу данных параметры q_р, q₀, d_y и d₀ являются характеристикой данного помещения и мероприятия. При этом можно поступить следующим образом. Величины q₀ и d₀ определяются из приводимых в литературе норм для легкого вида работы [2]. Величины q_р и d_y определяются из двух полученных выше уравнений. Причем из новых измерений вычисляются дополнительные оценки этих величин, которые усредняются (среднее арифметическое, сглаживающее неизбежные погрешности при измерениях).

С учетом формул (3), (4), (5) определение луча процесса выполняется с помощью выражения: