II.1.2. Расчет потребления тепла на вентиляцию

В системах вен­тиляции тепло затрачивается на подогрев свежего приточного воздуха до заданной температуры. Расход тепла , Вт, опре­деляется количеством, температурой и влажностью подогревае­мого воздуха

, (4)

где - теплоемкость воздуха, кДж/(кг·К); - плотность воздуха, кг/м³; V- объем приточного воздуха, м³/ч; и - температура воздуха за на­гревателем и перед ним, ^оС; 1/3,6 - теплоэнергетический эквивалент для пере­вода кДж/ч в Вт, т. е, теплоты, Дж, в тепловую энергию, расходуемую в единицу времени, Вт.

Объем приточного воздуха соответствует объему удаляемого. Это равенство является основным правилом при решении воз­душного баланса помещения. Объем удаляемого воздуха рассчитывают из условия обеспечения воздушной среды, отвечаю­щей требованиям санитарных норм, по количеству вредных вы­делений (пыль, газы, аэрозоль, влага и т. п.) в помещении. Кроме того, на объем удаляемого воздуха влияет принятый способ воздухообмена.

Организация воздухообмена в помещений решается в основном одним из двух вариантов. Там, где вредные выделения можно удалить непосредственно на месте их образования, осу­ществляют наиболее эффективную местную вентиляцию, В этом случае объем удаляемого воздуха становится минимальным, так как вентилируется только ограниченная рабочая зона в помещении. При этом расход тепла рассчитывают по формуле (4).

Если вредные выделения распространяются по всему объему, применяют общеобменную вентиляцию, создающую в по­мещении требуемые условия воздушной среды путем разбавле­ния вредных выделений чистым приточным воздухом. Воздухо­обмен, основанный на этом принципе, требует наибольшего объема вентилируемого воздуха, а следовательно, и наиболь­шего расхода тепла.

При разработке системы теплоснабжения расход тепла да нужды общеобменной вентиляции оценивают аналогично отоп­лению, как правило, по укрупненным измерителям. Таким из­мерителем является удельная тепловая вентиляционная харак­теристика, отнесенная к объему здания. Она представляет со­бой количество тепла, необходимое для вентиляции 1 м³ здания в единицу времени при перепаде температур 1^о.

Используя удельную характеристику, расход тепла на нуж­ды общеобменной вентиляции , Вт, отнесенный к объему зда­ния, определяют по формуле

, (5)

где - удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м³·К); - температура наружного воздуха, °С; при проектировании вентиляции прини­мается по климатологическим данным как средняя за наиболее холодный пе­риод, составляющий 15% в отопительном сезоне.

Для некоторых зданий массового строительства значение вентиляционной характеристики указано в табл. 1.

Удельную вентиляционную характеристику можно опреде­лить также по кратности обмена и объему вентилируемого по­мещения

, (6)

где m - кратность обмена, представляющая собой отношение количества при­точного воздуха, подаваемого в единицу времени в 1 ч, к объему вентилируе­мого помещения.

Кроме того, максимальный расход тепла на нужды общеоб­менной вентиляции общественных зданий определяют по укрупненному показателю для районов, где известно лишь коли­чество жилой площади, намечаемое к строительству. Этот по­казатель относят к 1 м² жилой площади и в зависимости от температуры наружного воздуха при 0, -10, -20, -30 и 40^оС принимают соответственно равным: 9; 13; 15; 17,5 и 18,5 Вт/м².

Температура наружного воздуха, принимаемая при расчете тепла на вентиляцию, не является одинаковой для всех поме­щений. Она зависит от принятого способа воздухообмена. При расчете местной вентиляции ее берут равной, как и для отопления, т. е, . Значение этой температуры при общеоб­менной вентиляции выше, чем при отоплении. Здесь она опре­деляется как средняя за наиболее холодный период продолжи­тельностью, равной 15% отопительного сезона. Допустимое по­вышение уровня при температурах наружного воздуха наи­более холодного периода обусловлено возможностью увеличе­ния рециркуляции воздуха. В период пониженных наружных температур требуемая температура приточного воздуха дости­гается путем подмешивания к наружному более теплого возду­ха, забираемого из вентилируемого помещения. Благодаря это­му уменьшается объем приточного свежего воздуха, поступаю­щего на подогрев, и соответственно сокращается потребность в тепловой энергии на нужды общеобменной вентиляции. Следует отметить, что указанное повышение , обусловленное сниже­нием потребности в тепловой энергии в часы ее максимального расхода, допускается только для общеобменной вентиляции ,и то в тех помещениях, в которых разрешается рециркуляция воздуха. В цехах же, где по характеру вредных выделений ре­циркуляция воздуха не допускается, за расчетную температуру принимают отопительную независимо от принятого способа воз­духообмена, т. е. .

Расход тепла на вентиляцию, так же как и на отопление, за­висит от наружной температуры. При местной и общеобменной вентиляции без рециркуляции воздуха эта зависимость анало­гична отопительной (рис.2а, линия АВ).

При общеобменной вентиляции с рециркуляцией воздуха аналогия наблюдается только в диапазоне наружных температур от +8 до t_н.в. (линия БВ). При дальнейшем снижении тем­пературы наружного воздуха, т. е. когда t_н. t_н.в., расход тепла не изменяется и сохраняется на уровне t_н.в. течение всего наи­более холодного периода, линия расхода ГБ параллельна оси абсцисс.

Годовой расход тепла на вентиляцию, МВт определяют на основании часового при соответствующем способе воздухообмена в зависимости от числа часов работы системы вентиляции.

При общеобменной вентиляции с рециркуляцией воздуха: с перерывами работы в течение суток и в выходные дни

; (7)

при круглосуточной работе без перерыва в выходные дни (

. (8)

Рис.2. Графики расхода тепла на нужды общеобменной вентиляции: а – часовой; б – сезонный.

При местной и общеобменной вентиляции без рециркуляции: с перерывами в работе в течение суток и в выходные дни

; (9)

при круглосуточной работе без перерыва в выходные дни (

, (10)

где - температура наружного воздуха, средняя в течение умеренного хо­лодного периода, ^оC (табл. 2); - число часов работы системы вентиля­ций в сутки.

Если имеются сведения о продолжительности умеренно хо­лодного периода (для некоторых городов см. табл.2), то расчеты по формулам (7) - (10) значительно упрощаются.

Режим работы системы вентиляции разрабатывают на основании годового графика потребления тепла. Построение этого графика (рис.2б) производится аналогично отопительному для систем вентиляции без рециркуляции воздуха. Для общеобменной вентиляции имеется особенность. Здесь график разделен на две части: первая (левая) - соответствует наиболее холод­ному периоду и имеет постоянный расход тепла в течение это­го периода. Линия Г₁Б₁ параллельна оси абсцисс, расход тепла определяется площадью прямоугольника О - Г₁ – Б₁ – 0,15 n_o. Вторая часть, соответствующая умеренно холодному периоду, имеет переменный расход тепла - линия Б₁ В₁.

Таблица 2.

Средняя температура наружного воздуха и продолжительность умеренно холодного периода в отопительном сезоне

Город	Умеренно холодный период		Город	Умеренно холодный период
		сутки			сутки
Алма-Ата	-0,8	129	Ленинград	-0,5	193
Астрахань	0	137	Липецк	-2,2	183
Ашхабад	+3,4	87	Минск	-0,1	180
Винница	+0,1	170	Москва	-1,4	192
Воркута	-6,4	282	Мурманск	-2,3	274
Продолжение таблицы 1.
Душанбе	+3,3	98	Смоленск	-1,5	193
Ереван	+0,8	128	Таллин	+0,9	193
Запорожье	+0,7	151	Ташкент	+2,0	112
Киев	+0,1	166	Чебоксары	-3,9	204