Тепловой баланс производственного помещения

2.1. Выбор расчётных параметров наружного и внутреннего

воздуха

Расчётная температура наружного воздуха принимается в зависимости от назначения системы вентиляции или кондиционирования и климатических условий местности.

Установки для систем кондиционирования и вентиляции по степени обеспечения заданного микроклимата в помещении согласно СНиП подразделяются в зависимости от расчётных параметров наружного воздуха на три группы: А, Б, В.

Для теплого периода расчётной температурой наружного воздуха являются: для группы А (t_а^т) – средняя температура самого жаркого месяца в полдень; для группы В (t_в^т) – максимальное значение температуры, которое было зарегистрировано за весь период наблюдений в данном географическом пункте; для группы Б (t_б^т) – среднее значение из указанных выше температур

Для холодного периода расчётной температурой наружного воздуха являются: для группы А (t_а^х) – средняя температура самого холодного месяца в полдень; для группы Б (t_б^х) – расчётная температура для проектирования отопления (средняя температура за пять наиболее холодных суток подряд); для группы В (t_в^х) – минимальное значение температуры, которое зарегистрировано за весь период в данном географическом пункте.

Расчёт систем кондиционирования воздуха для основной категории жилых и производственных помещений, в том числе и для рассматриваемой задачи, производится на расчётную температуру по группе Б, обеспечивающую «нормальное» состояние воздушной среды в помещении с отклонениями в экстремальных летних и зимних условиях.

Численные значения расчётных параметров наружного воздуха для конкретного региона принимаются по климатологическим данным в соответствии со СНиП по приложению, табл П-1.

Расчётная температура внутреннего воздуха в рабочей зоне помещения выбирается в зависимости от характеристики помещения и категории выполняемых работ.

Рабочей зоной считается пространство высотой до двух метров над уровнем пола или площадкой обслуживания, на котором находится рабочее место. Постоянным рабочим местом считается то место, где работающий находится большую часть (более 50% или более двух часов непрерывно) своего рабочего времени.

При определении расчётных метеорологических условий в помещении учитываются способность человеческого организма к акклиматизации в разное время года, интенсивность производимой работы и характер тепловыделений в рабочем помещении.

Параметры воздуха нормируются в зависимости от периода года. Различают три периода года: холодный, теплый и переходный. Переходным считается период, когда средняя температура наружного воздуха составляет +8 ^оС.

При учёте интенсивности труда все виды работ делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжёлые. Степень тяжести труда определяется величиной затраченной энергии.

Численные значения основных параметров воздуха в помещении регламентируются СНиП и могут быть определены по приложению, табл. П-2.

По условиям рассматриваемого задания категория работ в производственном помещении относится к группе IIа.

2.2. Расчёт теплопоступлений в помещение

Тепловыделения от работающего оборудования с электрическим приводом за счёт перехода механической энергии в тепловую определяется из выражения

Q_об = 1000 · N_уст · n · k _исп · k _в, Вт, (1)

где N_уст – установленная мощность привода электродвигателя в расчёте на единицу оборудования, кВт, определяется заданием; k _исп – коэффициент использования мощности электродвигателя, обычно рекомендуется принимать 0, 8; k _в – коэффициент одновременности работы оборудования, определяемый заданием, можно принять равным 1. Величина Q_об от периода года не зависит.

Теплопоступления от освещения для тёплого и холодного периода года рассчитываются

Q_oc = 1000 · N_oc · n · k _в · a, Вт, (2)

где N_ос - -мощность одной осветительной установки, кВт; n – число осветительных установок; k _в – коэффициент одновременности работы осветительных установок: в холодный период можно принимать k _в =1, 0, в тёплый период k _в = 0, 5 - 0, 6 – по заданию; а - коэффициент, учитывающий тип осветительной установки, который регламентируется СНиП и может быть определён по приложению, табл. П-3.

Теплопоступления от освещения могут быть рассчитаны и другим способом

Q_oc = F · q _oc · k _в, Вт, (3)

где F – поверхность пола в помещении, м²; q _ос = 40 Вт/м² – норма освещённости 1м² в соответствии со СНиП; k _в – коэффициент одновременности работы осветительных установок.

Теплопоступления от обслуживающего персонала для холодного и тёплого периодов года рассчитываются из выражения

Вт, (4)

где m – число работников; Q_явн – явные тепловыделения от одного человека, кДж/ч; r = 2250 кДж/кг – скрытая теплота парообразования; W_п – влаговыделения от одного человека, г/ч.

Численные значения Q_явн и W_п определяются в соответствии со СНиП в зависимости от температуры воздуха внутри помещения и степени тяжести труда и могут быть определены по приложению, табл. П-4.

Теплопоступления от солнечной радиации через световые (оконные) проёмы рассчитываются только для тёплого периода года

Q_ср = F_ост · q _ост · A_ост ·k, Вт, (5)

где F_ост – суммарная поверхность остекления, м²; q_ост – плотность теплового потока, передаваемого за счёт солнечной радиации, зависящая от ориентации световых проёмов по сторонам света; А_ост – эмпирический коэффициент, зависящий от вида остекления; k – эмпирический коэффициент зависящий, от прозрачности стёкол.

Численное значение q _ост в соответствии со СНиП в зависимости от характеристики остекления и географического положения объекта можно определить по приложению, табл. П-5.

Численное значение А_ост и k в соответствии со СНиП могут быть определены по приложению, соответственно табл. П-6 и табл. П-7.

Теплопоступления через внешние ограждения извне за счёт более высокой температуры наружного воздуха при проектировании систем кондиционирования рассчитываются для тёплого периода в том случае, если расчётная температура наружного воздуха превышает расчётную температуру воздуха внутри помещения на 5°С и более, т.е. t_н^т – t_в^т ³ 5°С

Q_огр = F_огр · k _огр · (t_н^т - t_в^т), Вт, (6)

где F _огр – поверхность внешнего ограждения за вычетом поверхности остекления, м²; k _огр – коэффициент теплопередачи через ограждения, Вт/(м² °С); t_н^т и t_в^т - соответственно расчётная температура наружного воздуха и воздуха внутри помещения, °С.

Не рассчитываются для полов, расположенных на грунте или над подвалами. Для совмещенной кровли следует отдельно рассчитывать теплопоступления для помещений верхнего этажа.

Коэффициент теплопередачи рассчитывается с учётом всех термических сопротивлений

, (7)

где a_в и a_н - соответственно коэффициент теплоотдачи от воздуха внутри помещения к стене и от наружной поверхности стены к наружному воздуху, Вт/(м² °С); d_i – толщина отдельных слоёв, составляющих стену, м; l_i – коэффициент теплопроводности материалов, из которых выполнена стена, Вт/(м °С).

Численные значения коэффициентов теплоотдачи можно определить в соответствии со СНиП по приложению, табл. П-8 и П-9. Коэффициенты теплопроводности некоторых материалов приведены в приложении, табл. П-10.

Для помещений верхнего этажа при отсутствии чердачного перекрытия (совмещённая кровля) теплопоступления через кровлю рассчитываются по формулам (6) и (7) отдельно от боковых поверхностей стен.

Суммарные теплопоступления в помещение для тёплого периода года в общем случае составляют

å Q^т = Q_об + Q_ос + Q_оп + Q_ср + Q_огр, Вт, (8)

для холодного периода года

å Q^х = Q_об + Q_ос + Q_оп, Вт. (9)

2.3. Расчёт тепловых потерь помещением

Тепловые потери рассчитываются только для холодного периода года.

Тепловые потери через остеклённые оконные световые проёмы определяются из выражения

Q_ост = F _ост · k · (t_в^х - t_н^х), Вт, (10)

где F_ост – суммарная поверхность остекления, м²; k – коэффициент теплопередачи через оконные проёмы, Вт/(м² °С); t_в^х и t_н^х – соответственно расчётные температуры воздуха внутри помещения и наружного воздуха для холодного периода года, °С.

Значения коэффициента теплопередачи определяются в соответствии со СНиП по приложению, табл. П-11.

Тепловые потери через наружные ограждения(боковые стены, полы, потолки) рассчитываются из выражения

Q_огр = F_огр · k _огр · (t_в^х - t_н^х) · n, Вт, (11)

где F_огр – поверхность наружных ограждений (за вычетом площади оконных и дверных проёмов), м²; k _огр – коэффициент теплопередачи через ограждения, Вт/(м² °С); t_в^х и t_н^х – соответственно расчётные температуры внутреннего и наружного воздуха для холодного периода, °С; n – эмпирический поправочный коэффициент, зависящий от характера ограждения.

Коэффициент теплопередачи k определяется по формуле (7). Некоторые наиболее распространённые конструкции ограждений приведены на рис.3.

Значение эмпирического коэффициента n в формуле (11) можно принять в соответствии со СНиП по приложению, табл. П-12.

Рис. 3. Наиболее распространенные конструкции ограждений:

а - боковые стены; б - кровля; в - межэтажные перекрытия;

г - полы

Для условий рассматриваемого задания тепловые потери для помещений второго этажа рассчитываются только через оконные проемы и боковые стены. Для помещений первого этажа следует дополнительно к вышеуказанным рассчитывать тепловые потери через пол (над подвалом), а для помещений третьего этажа – через кровлю.

Суммарные тепловые потери помещением для холодного периода года составят

å Q_пот^х = Q_ост^х + Q_огр^х, Вт. (12)