Расчет системы вентиляции

Расчет системы вентиляции в помещении по избыткам тепла

Последовательность выполнения расчета:

1) произвести расчет тепловыделений в помещении от различных источников по формулам (5) – (8);

2) произвести расчет общей суммы тепловыделений в помещении по формуле (4);

3) произвести расчет теплопотерь в помещении по формулам (10), (11);

4) произвести расчет общей суммы теплопотерь в помещении по формуле (9);

5) определить по формуле (3) количество избыточного тепла в помещении;

6) определить по формуле (2) количество воздуха необходимое для борьбы с избыточным теплом;

7) определить по формуле (1) кратность воздухообмена в помещении;

8) определить тип вентиляции, который необходимо применять в данном помещении для борьбы с избыточным теплом;

9) установить тип вентиляции, применяемый в действительности в анализируемом помещении;

10) сравнить полученные данные и сделать выводы.

 

Расчет системы вентиляции.

Для выбора типа вентиляции необходимо определить кратность воздухообмена в помещении, которую можно вычислить по формуле (1):

 

,

(1)

 

где L – количество воздуха, которое следует удалять из помещения для обеспечения нормированных значений параметров микроклимата, м³/ч; V – объем помещения, м³.

В зависимости от кратности воздухообмена в помещении могут быть применены следующие типы вентиляции:

1) неорганизованная естественная вентиляцию, которая обеспечивает кратность воздухообмена n = 1…1,5;

2) аэрация (для производственных помещений) или канальная гравитационная система (для административных помещений), обеспечивающая кратность воздухообмена до 30;

3) механическая вентиляцию, обеспечивающая кратность воздухообмена 30 и выше.

 

Количество воздуха необходимое для борьбы с избыточным теплом, м³/ч:

 

(2)

 

где с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1200 Дж/(кг·⁰С);

ρ – удельная масса воздуха при соответствующей температуре помещения, кг/м³ (t = 10…22 °С, ρ ≈ 1,2 кг/м³; t = 23...30 °С, ρ ≈ 1,17 кг/м³);

t₁, t₂ – соответственно температуры, при которых воздух удаляется и поступает в помещение, можно принять t₁ – t₂ = 10 ⁰С;

Q_изб – количество избыточного тепла в единицу времени, которое определяется суммой тепловыделений в помещении за вычетом теплопотерь, Вт:

Qизб = ∑Q тепловыделений – ∑Q теплопотерь

(3)

 

Сумма тепловыделений ∑Q_{тепловыделений} определяется как сумма поступлений тепла в помещение от различных источников:

 

∑Q тепловыделений = Qоб + Qлюдей + Qламп + Qсолн

(4)

 

При этом Q_об – поступления тепла от оборудования, Вт:

 

Qоб = N·nоб,

(5)

где N – мощность единицы оборудования (N = 150 Вт для компьютера, N = 50 Вт для принтера, ксерокса, сканера и т. п.), Вт;

n_об – количество единиц оборудования, шт.

 

Q_л – поступления тепла от людей, Вт:

 

Qлюдей = W·nл,

(6)

 

n_л – количество людей; W – энергозатраты человека в зависимости от категории выполняемых работ (см. табл. 1).

 

Q_л – поступления тепла от ламп, Вт:

 

Qламп = h·Nламп∙m,

(7)

 

где h – коэффициент перехода электрической энергии в тепловую (для ламп накаливания h = 0,92 … 0,97, для люминесцентных ламп h = 0,5 … 0,6);

N_ламп – мощность лампы, Вт;

m – количество ламп в помещении, шт.

 

Q_солн – поступления тепла от солнечной радиации, Вт:

 

Qсолн = q∙Sо·ко.п.,

(8)

 

где q – тепловой поток, который поступает в помещение через 1 м² одинарного стекла (значения см. по табл. 2 для географической широты 40⁰), Вт/ м²;

S_о – площадь окон, м²;

к_о.п. – коэффициент относительного проникновения солнечной радиации (см. табл. 3).

 

Сумма теплопотерь ∑Q_{теплопотерь} складывается из потерь тепла:

 

∑Qтеплопотерь = Qстен + Qо,

(9)

 

где Q_стен – теплопотери через стены помещения, Вт;

Q_о – теплопотери через окна помещения, Вт.

 

Теплопотери через стены помещения Q_стен определяют по формуле:

 

∑Qстен = k∙Fстен∙(t1 – t2)∙n,

(10)

 

где k – коэффициент теплопередачи наружных ограждений (см. табл. 4), Вт/(м²·К);

F_стен – площадь стен, м²;

n – коэффициент, который учитывает положение внешней оградительной конструкции по отношению к наружному воздуху (в данном случае принимаем n = 1);

t₁, t₂ – соответственно температуры, при которых воздух удаляется и поступает в помещение, можно принять t₁ – t₂ = 10 ⁰С.

 

Теплопотери через окна помещения Q_о определяют по формуле:

 

∑Qо = k∙Sо∙(t1 – t2)∙n.

(11)

 

_____________________

 

Таблица 1
Разграничение работ по тяжести на основе общих энергозатрат организма в ккал/ч (Вт) (взято из ГОСТ 12.1.005-88)
Категория работ	Энергозатраты организма человека
Легкие физические работы (категория I)	Виды деятельности с расходом энергии не более 150 ккал (174 Вт).
Примечание. Легкие физические работы разделаются на: 1) категорию Iа - энергозатраты до 120 ккал/ч (139 Вт); 2) категорию Iб - энергозатраты 121-150 ккал/ч (140-174 Вт).
К категории Iа относятся работы, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения (например, инженер, оператор набора и т.д.), на часовом, швейном производствах, в сфере управления (например, менеджеры, экономисты, бухгалтеры) и т.п.).
К категории Iб относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т.п.)
	Окончание табл. 1
Категория работ	Энергозатраты организма человека
Средней тяжести физические работы (категория II)	Виды деятельности с расходом энергии в пределах 151-250 ккал/ч (175-290 Вт).
Примечание. Средней тяжести физические работы разделяют на: 1) категорию IIа - энергозатраты от 151 до 200 ккал/ч (175-232 Вт) 2)категорию IIб - энергозатраты от 201 до 250 ккал/ч (233-290 Вт).
К категории IIа относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механо-сборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.).
К категории IIб относятся работы, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.)
Тяжелые физические работы (категория III)	Виды деятельности с расходом энергии более 250 ккал/ч (290 Вт)
Примечание. К категории III относятся работы, связанные с постоянными перемещениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.)

 

Таблица 2
Тепловой поток, который поступает в помещение через окна
Географическая широта	Ориентация окон
Восток	Юго-восток	Юг	Юго-запад	Запад	Северо-запад	Северо-восток
				-	-	-
				-	-	-
					-	-	-
					-	-	-
					-	-	-
					-	-	-
					-	-	-
					-	-	-
					-	-	-

 

Примечания: Тепловой поток солнечной радиации указан для одинарного остекления при вертикальном заполнении световых проемов. Для двойного остекления поправочный коэффициент 0,9; для тройного остекления – 0,8; для стеклоблоков и профильного стекла – 0,7.

Знак «–» означает, что тепловой поток в помещение не поступает, в данном случае принимаем q = 1 Вт/ м².

Таблица 3
Коэффициент относительного проникновения солнечной радиации через окна
Заполнение окон	ко.п.
Остекление	Солнцезащитное устройство
Одинарное стекло	Без солнцезащитных устройств
Внутренние жалюзи:
светлые	0,56
среднего окраса	0,65
темные	0,75
Внутренние шторы из тонкой ткани:
светлые	0,56
среднего окраса	0,61
темные	0,66
Внутренние шторы из плотной непрозрачной ткани:
светлые	0,25
темные	0,59
Двойное стекло	Без солнцезащитных устройств	0,9
Внутренние жалюзи:
светлые	0,53
среднего окраса	0,6
темные	0,64
Внутренние шторы из тонкой ткани:
светлые	0,54
среднего окраса	0,59
темные	0,64
Внутренние шторы из плотной непрозрачной ткани:
светлые	0,25
темные	0,6

 

Таблица 4
Коэффициент теплопередачи некоторых наружных ограждений
Конструкция ограждения	Толщина ограждения, мм	k
Кирпичные стены с внутренней штукатуркой:   1,5 кирпича		1,54
2 кирпича		1,23
2,5 кирпича		1,04
Окончание табл. 4
Конструкция ограждения	Толщина ограждения, мм	k
Стены из шлакобетонных пустотелых камней с внутренней штукатуркой:   1 камень		1,85
1,5 камня		1,37
2 камня		1,09
Наружные окна и фонари:   деревянные переплеты: одинарные	–	5,82
двойные	–	2,67
металлические переплеты: одинарные	–	6,4
двойные	–	3,26
Наружные двери и ворота:   одинарные	–	4,65
двойные	–	2,32