3.4. Расчет тепловой нагрузки на систему кондиционирования воздуха

Расчет рабочих процессов установок кондиционирования воздуха производиться с помощью id-диаграммы (прил.3) влажного воздуха. Производительность установки кондиционирования воздуха определяется на основе тепло-влажностного баланса обслуживаемого помещения.

Для теплого периода года, когда в помещении должна поддерживаться температура ниже окружающей среды, определяются тепловые притоки в помещение и поступление влаги.

Источники теплоты:

1. Оборудование

Q_об = kN_об , (3.5)

где k – коэффициент, учитывающий фактически расходуемую мощность.

N_об – суммарная мощность, потребляемая из сети бытовых приборов (холодильник, телевизор, компьютер и др. бытовая техника). Теплопоступления от оборудования определяются на основе паспортных данных потребляемой мощности или по таблице 5.

Таблица 5

Расчётные теплопоступления от офисного оборудования

Вид оборудования	Постоянная работа, Вт	Режим ожидания, Вт
Компьютер	55-75	20-30
Монитор	55-80	0-5
Лазерный принтер	130-550	10-125
Копировальный аппарат	400-1100	20-300
Вид оборудования	Постоянная работа, Вт	Режим ожидания, Вт
Факс	30	15
Сканер	25	15
Матричный принтер	50	25

Для установок мощностью 3 кВт коэффициент k можно принимать равным 0,25, для более мощных установок k=0,1÷0,15.

2. Поступление теплоты через ограждения:

Qогр = k·F· (t_н – t_в)· (1+_i)·n , Вт (3.6)

где k – приведенный коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/К м²; F – площадь поверхности ограждения по наружному обмеру, м²;t_н – расчётная температура внутри помещения, С; t_в – расчётная температура наружного воздуха, С; _i – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь; n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху.

При наличии солнечной радиации на поверхность ограждающих конструкций необходимо ее учитывать.

3. Теплота, выделяемая людьми:

Q_л = n  q, Вт , (3.7)

где n – расчётное число людей;

q – тепловыделение одним человеком, при лёгкой работе, Вт. Принимается в зависимости от температуры воздуха в помещении и степени тяжести выполняемых работ (табл.6).

Таблица 6

Тепловыделение одним человеком

Температура внешней среды	Положение сидя либо состояние отдыха		Положение стоя либо лёгкое движение			Тяжёлая работа либо спокойный танец
	явное	общее		явное	общее		явное	общее
10	115	130		135	156		206	290
14	103	118		117	138		179	263
18	89	104		100	133		157	250
20	82	103		92	133		140	250
22	76	102		84	132		117	249
24	67	102		72	132		95	249
26	61	102		63	132		81	249
28	51	102		53	132		64	249
30	40	100		41	130		48	246
32	20	98		22	128		31	244

Общая избыточная теплота в помещении

Q = Qогр + Qл + Qоб + Qпр , (3.8)

где Qпр – теплота других источников (нагретые поверхности трубопроводов, технологические процессы с тепловыделениями и др.).

Количество воздуха, необходимое для подачи воздуха в помещение, исходя из теплового баланса, определяется по формуле (3.9):

(3.9)

где Q_изб – количество явного (избыточного) тепла, передаваемое в помещение различными источниками, кДж/ч;

с – весовая теплоёмкость воздуха, кДж/(кг·град);

t_в – температура внутреннего воздуха (температура в помещении), ⁰С;

t_пр – температура приточного воздуха, ⁰С.

Уравнение (3.9) является основным в системе расчётов кондиционирования воздуха. Перепад температур (t_в – t_пр) =Δt выбирается в зависимости от назначения помещения, его высоты, способа подачи и распределения воздуха. Если в помещение подается воздух с температурой ниже температуры воздуха в помещении, то при большой разности температур Δt ощущается холодное дутье из вентиляционных приточных отверстий. Поэтому практикой кондиционирования воздуха ограничивается разность температур Δt для общественных зданий: если приточные отверстия располагаются на высоте до 3 м от пола, то Δt= 2°С, если выше 3 м, то разность температур увеличивается из расчета 1—1,5°С на каждый метр высоты расположения отверстий выше 3 м.

Для производственных помещений при подаче воздуха в рабочую зону Δt принимается в пределах 3°С, а при подаче воздуха под потолком помещения высотой свыше 4 м перепад температур Δt может быть соответственно увеличен.

Влаговыделения в помещении:

W = W_л + W_сп, г/ч , (3.10)

где W_л – количество влаги, выделяемой людьми, г/ч;

W_сп – количество влаги, испаряющейся со смоченной поверхности, г/ч.

Источниками влаговыделений в общественных зданиях являются люди, в столовых и ресторанах – горячая пища и технологическое оборудование.

Приток влаги от людей зависит не только от интенсивности мускульной работы, но и температуры воздуха, его подвижности, а также от температуры окружающих поверхностей.

W_л = n  W, г/ч , (3.11)

где W – влаговыделение одним человеком, при лёгкой работе, Вт. Принимается в зависимости от температуры воздуха в помещении (табл. 7).

Таблица 7.

Влаговыделения в помещении

Характер работы	Влаговыделение W, кг/ч, при температуре воздуха, ºС
	15	20	25	30	35
Состояние покоя	0,35	0,40	0,62	0,94	0,150
Лёгкая физическая работа	0,82	0,125	0,175	0,230	0,300
Работа средней тяжести	0,130	0,180	0,240	0,300	0,350
Тяжёлая физическая работа	0,240	0,310	0,365	0,400	0,430

Количество влаги, испаряющейся со смоченной поверхности:

W = 0,006  F  (t_с – t_м), г/ч , (3.12)

где F – поверхность испарения, м²;

t_с, t_м – температура воздуха соответственно по сухому и мокрому термометрам, С. Определяются с помощью I-d диаграммы влажного воздуха (прил.3).

Определение производительности систем кондиционирования воздуха. Для частных случаев, когда воздух из помещений не удаляется местными отсосами и не забирается на технологические нужды, воздухообмен (производительность СКВ) определяют, кг/ч:

а) по условию удаления полной теплоты:

; (3.13)

б) по условию удаления явной теплоты:

; (3.14)

в) для удаления избыточной влаги:

; (3.15)

Минимальное количество свежего воздуха, подаваемого кондиционером, определяется по санитарным нормам воздухообмена.

В помещении с объемом менее 20 м³ на 1 чел. подается 30 м³/час; с объемом 20-40 м³ – 20 м³/час.

3.4.1. Определить минимальный расход приточного воздуха по избытку теплоты и производительность кондиционера, если влагосодержание приточного воздуха 6 г/кг и температура t_П ^оC. Здание объемом, м³, в котором находиться n, чел, должно иметь температуру t_в, ^оС и влажность φ_в, %. Теплопоступления в помещения Q МДж/ч.

3.4.2. Рассчитать процесс обработки воздуха в установке кондиционирования без холодильной машины, обеспечивающей воздушные души при температуре t_в, ^оС в теплый и холодный период года.