3.2 Тепловыделения

Расчёт проводится для тёплого и холодного периодов года, в рабочее и нерабочее время.

3.2.1 Оборудование с электроприводом

Q_тв1 = , (3.7)

где N_у – установленная мощность оборудования;

к_исп – коэффициент использования привода;

к_т – коэффициент тепловыделения оборудования (показывает, какая часть электрической энергии переходит в теплоту);

В цехе установлено 15 станков ПК – 100 - 5М с N_у = 7,8 кВт и 15 станков П – 66 – 5М

с N_у = 9,7 кВт. Принимаем к_исп = 0,88, к_т = 1. Тогда

Q_тв1 = Q₁ + Q₂ = 15·7,8·0,88·1 + 15·9,7·0,88·1 = 231 кВт.

В нерабочее время станки выключены.

Таблица 3.2 – Тепловыделения от оборудования с электрическим приводом

Qтв1, кВт	Теплый период	Холодный период
рабочее время	231	231
нерабочее время	0	0

3.2.2 Обслуживающий персонал

Q_тв2 = n·q·ψ, (3.8)

где n – количество работников. На каждые пять станков необходимо присутствие одного работника. Плюс цеховой помошник мастера. Станков 30/5 = 6, примем 6 работников.

Итого n = 7 чел;

q – количество теплоты выделяемое взрослым мужчиной при расчётных условиях:

q_т = 200 Вт (тёплый период) и q_х = 205 (холодный период);

ψ – коэффициент, учитывающий возрастной и половой состав персонала. Текстильная промышленность «женская отрасль», поэтому можно с очень большой вероятностью предположить, что среди работников преобладают женщины, т.е. ψ = 0,85.

= 7·205·0,85 = 1,22 кВт; = 7·200·0,85 = 1,19 кВт.

Таблица 3.3 – Тепловыделения от обслуживающего персонала

Qтв2, кВт	Теплый период	Холодный период
рабочее время	1,19	1,22
нерабочее время	0	0

3.2.3 Искусственное освещение.

Так как неизвестно количество люминесцентных ламп (а именно они используются в проектируемом прядильном цехе для освещения), то для нахождения требуемой суммарной мощности ламп используются нормы освещённости. Расчёт ведется по формуле:

Q_ламп = n_осв·А_пол, (3.9)

где n_осв – норма освещённости, то есть мощность ламп, приходящаяся на 1 м² площади пола, n_осв = 50 Вт/м²;

А_пол – площадь пола, А_пол = 900 м²;

Q_ламп = 50·900 = 45 кВт. Тепловыделения от ламп будет одинаково для обоих периодов:

Q_тв3 = Q_ламп·β, где β – коэффициент тепловыделений, зависит от способа крепления ламп к потолку, β = 1;

Q_тв3 = 45·1 = 45 кВт.

Таблица 3.4 – Тепловыделения от искусственного освещения

Qтв3, кВт	Теплый период	Холодный период
рабочее время	45	45
нерабочее время	0	0

3.2.4 Солнечная радиация.

Учёт ведется и по тёплому, и по холодному периоду года.

Теплый период

Теплопоступления от солнечной радиации определяются по следующей формуле:

Q_тв4^т = , (3.10)

где А_окна – площадь светопрозрачных ограждений (окон), А_ок = 109,2 м²;

R_окна – термическое сопротивление окон, R_окна = 0,4 (м²·К)/Вт;

– средняя температура за июль, = 27,7 ºС;

– расчётная температура в помещении, = 25 ºС;

k_F, τ_F, k_c – коэффициенты сдерживания, пропускания радиационного теплового потока, а так же коэффициент, вводимый нами для учёта наличия штор на окнах, соответственно:

k_F = 0,62, τ_F = 0,7,k_c=0,25.

q^п, q^р – удельные потоки прямого и рассеянного излучения, Вт/м².

Поскольку ориентация помещения относительно сторон света не задана, то необходимо её выбрать. Это делается на основании данных таблицы 3.18 в учебном пособии. Теплопоступления от солнца по часам приведены во вспомогательной таблице 3.5. В таблице приведен суммарный поток радиации.

Таблица 3.5 – Солнечная радиация на 52 параллели
Часы	Поток радиации, Вт/м2
	С	СВ		В	ЮВ		Ю	ЮЗ		З	СЗ
5-6	102\55	301\69		371\73	116\52		-\31	-\28		-\28	-\28
6-7	26\69	391\98		497\119	272\91		-\59	-\43		-\44	-\44
7-8	-\71	342\106		545\129	328\110		13\76	-\55		-\53	-\53
8-9	-\67	196\96		498\123	448\114		94\85	-\63		-\57	-\58
9-10	-\63	42\79		374\100	429\110		206\87	-\67		-\59	-\60
10-11	-\60	-\69		193\84	333\96		299\90	14\72		-\60	-\62
11-12	-\59	-\65		37\72	272\86		344\91	150\78		-\65	-\63
12-13	-\59	-\65		37\72	272\86		344\91	150\78		-\65	-\63
13-14	-\60	-\69		193\84	333\96		299\90	14\72		-\60	-\62
14-15	-\63	42\79		374\100	429\110		206\87	-\67		-\59	-\60
15-16	-\67	196\96		498\123	448\114		94\85	-\63		-\57	-\58
16-17	-\71	342\106		545\129	328\110		13\76	-\55		-\53	-\53
17-18	26\69	391\98		497\119	272\91		-\59	-\43		-\44	-\44
18-19	26\69	391\98		497\119	272\91		-\59	-\43		-\44	-\44

По данным вспомогательной таблицы видно, что поток радиации будет минимальным при ориентации здания по оси Север - Юг. В качестве расчетного принимается час с максимальным приходом солнечной радиации по выбранным направлениям. В данной работе расчетный час 11 – 12 ч. Ориентация здания представлена на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 – Ориентация здания

В расчетный час теплопоступления от солнечной радиации на Севере и Юге:

q_сев^п = 0; q_сев^р = 59 Вт/м²; q_юг^п = 344 Вт/м²; q_юг^р = 91 Вт/м².

Теплопоступления от солнечной радиации с двух направлений:

Q_тв4^т = = 5,8 кВт.

Холодный период

Теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение отопительного периода

Q_{тв 4}^х, для двух фасадов зданий следует определять по формуле:

Q_{тв 4}^х = _F k_F (А_F1I₁ + A_F2I₂), (3.11)

где _F – коэффициент, учитывающий затенение светового проема;

k_F - коэффициенты относительного проникания солнечной радиации;

k_c- коэффициент, вводимый нами для учёта наличия штор на окнах;

А_F1, А_F2 - площадь световых проемов фасадов здания, ориентированных по двум направлениям, м²;

I₁, I₂ - средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальные поверхности.

Для определения средней за отопительный период величины солнечной радиации на вертикальные поверхности необходимо определить продолжительность отопительного периода, и на какие месяцы он приходится. Продолжительность отопительного периода составляет 235 суток. По тому же источнику находятся месяцы, на которые приходится отопительный период. Продолжительность отопительного периода определяется меньшей или равной температурой наружного воздуха.

Таблица 3.6 – Средняя месячная и годовая температура воздуха

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	год
Барнаул	-17,5	-16,1	-9,1	2,1	11,4	17,7	19,8	16,9	10,8	2,5	-7,9	-15	1,3

Из таблицы видно, что в отопительный период входят следующие месяцы: январь, февраль, март, апрель, октябрь, ноябрь, декабрь. Количество дней в этих месяцах:

Так как продолжительность отопительного периода составляет 235 суток т.е. на 23 дня больше то при подсчете величины солнечной радиации к данным месяцам добавляются еще 23 дня из месяца с наименьшей температурой большей десяти градусов (т.е. сентябрь).

Средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальные поверхности принимается по таблице:

Таблица 3.7 – Суммарная солнечная радиация на вертикальную поверхность, МДж/м².

	Январь	Февраль	Март	Апрель	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь
С	---	---	---	110	---	---	---	---
Ю	495	566	692	558	584	611	543	475

Суммарный поток солнечной радиации на южный фасад здания за отопительный период:

(3.12)

Суммарный поток солнечной радиации на северный фасад здания за отопительный период:

(3.13)

Теплопоступления с солнечной радиацией за отопительный период года:

Q_{тв 4}^х = 0,25·0,62·0,7·(54,6·216,1+54,6·5,4)·0,001 = 1,058 кВт.

Таблица 3.8 – Теплопоступления от солнечной радиации

Qтв4, кВт	Теплый период	Холодный период
рабочее время	5,8	1,058
нерабочее время	0	0