9.1. Определение воздухообмена для удаления из помещения углекислого газа со2

Воздухообмен L (м³/ч) при удалении из помещения СО₂ определяется:

L = G / (C_доп – C_ф) (9.2)

G = n_ч g (9.3)

где G – количество СО₂, выделяющегося в помещение, л/ч;

С_доп – допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения, л/м³; принимается по табл.9.1;

С_ф – фоновая концентрация СО₂ (в приточном воздухе), л/м³; принимается по табл.9.2;

n_ч – количество людей в помещении, чел.;

g – количество СО₂, выделяемого людьми, л/(ч чел); принимается по табл.9.3.

Таблица 9.1.

Допустимые концентрации углекислого газа СО₂ в воздухе помещения

Пребывание людей	Сдоп, л/м3
постоянное	1,00
периодическое	1,25
кратковременное	2,00

Таблица 9.2.

Фоновые концентрации углекислого газа СО₂

Вид местности	Сф, л/м3
Сельская местность	0,40
Поселки	0,47
Города	0,60

Таблица 9.3.

Количество углекислого газа СО₂, выделяемого людьми

Категория работ	g, л/(ч чел)
Состояние покоя	23
Легкие работы	25 – 30
Работы средней тяжести	35 – 38
Тяжелые работы	45

В помещениях большого объема возможно начинать вентилирование не сразу, а после того, как концентрация вредности достигнет допустимого предела, т.е. через промежуток времени τ (ч):

τ = V (C_доп – C_ф) / G (9.4)

9.2. Определение воздухообмена для удаления из помещения избыточного количества тепла

Количество воздуха L (м³/ч) определяется по формуле:

3600 Q_изб

L = ------------------- (9.5)

 С (t_уд – t_пр)

где Q_изб – количество избыточного явного тепла, поступающего в производственные помещения от различных источников и отводимое из него вытяжной вентиляцией, Дж/с;

 – плотность воздуха, кг/м³; допускается принимать  = 1,29 кг/м³;

С – удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг град; допускается принимать С = 1005 Дж/кг град;

t_пр – температура приточного воздуха, поступающего в помещение после системы вентиляции, С; допускается принимать t_пр = 16С;

t_уд – температура удаляемого воздуха, С; ориентировочно можно определить по формуле:

t_уд = t_в + 7 (9.6)

где t_в – температура воздуха в производственном помещении, С; определяется в соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» (приложение 7).

Количество избыточного явного тепла Q_изб (Дж/с) определяется по формуле:

Q_изб = Q_пост – Q_пот (9.7)

где Q_пост – количество поступающей теплоты в помещение, Дж/с;

Q_пот – количество теплоты теряемой помещением, Дж/с.

Тепловыделения в производственном помещении Q_пост (Дж/с) могут быть следующего характера:

• от поверхностей нагревательных установок Q₁ (Дж/с);

• при открывании дверей нагревательных установок Q₂ (Дж/с);

• от остывающего материала Q₃ (Дж/с);

• при переходе механической энергии в тепловую Q₄ (Дж/с);

• от электропечей Q₅ (Дж/с);

• теплопоступления от людей Q₆ (Дж/с);

• от источников искусственного освещения Q₇ (Дж/с).

Количество избыточного тепла Q₁ (Дж/с) от нагретых поверхностей определяется по формуле:

Q₁ =  (t_п – t_в) F (9.8)

где t_п – температура нагретой поверхности, С;

F – площадь поверхности, отдающей тепло, м²; определяется по размерам нагревательных установок;

 – коэффициент теплоотдачи, Дж/м² град с; рассчитываемый по формуле:

 = А (t_п – t_в)^1/4 (9.9)

где А – коэффициент, зависящий от рода поверхности, Дж/м² град^3/4 с; определяется по табл.9.4.

Таблица 9.4.

Зависимость коэффициента А от рода поверхности

Род поверхности	Коэффициент А
Вертикальная поверхность	3,02
Горизонтальная поверхность, обращенная нагревательным элементом вверх	3,84
Горизонтальная поверхность, обращенная нагревательным элементом вниз	1,52

Количество избыточного тепла Q₂ (Дж/с), образующегося при открывании дверей нагревательных установок рассчитывается по формуле:

Q₂ =  z b h {[(273+t_вн)/100]⁴ – [(273+t_в)/100]⁴} (9.10)

где  – коэффициент пересчета,  = 2,32 Дж/м² К⁴ с;

b – ширина двери нагревательной установки, м;

h – высота двери нагревательной установки, м;

t_вн – температура внутри нагревательной установки, С;

z – относительное время открывания дверей, определяемое по формуле:

z = _от / _р (9.11)

где _от – суммарное время открытой двери нагревательной установки за смену, ч;

_р – рабочее время за смену, ч.

Количество избыточного тепла Q₃ (Дж/с), образующегося от остывающего продукта рассчитывается по формуле:

Q₃ = 0,667   F_прод [(t_прод +273)⁴ – (t_в + 273)⁴] (9.12)

где  – степень черноты, допускается принимать  = 0,81;

 – коэффициент лучеиспускания, Дж/ м³ К⁴ с; допускается принимать  = 5,64_*10^–8 Дж/ м³ К⁴ с;

F_прод – площадь поверхности остывающего продукта, м²;

t_прод – температура остывающего продукта, С.

Количество избыточного тепла при переходе механической энергии в тепловую Q₄ (Дж/с) и от электропечей Q₅ (Дж/с) ориентировочно можно определить по формуле:

Q_i = 250 N_i (9.13)

где N_i – мощность электродвигателя, кВт.

Тепловыделения человека складываются из отдачи явного и скрытого (идущего на испарение влаги, теряемой человеком) тепла и зависят в основном от тяжести выполняемой им работы, температуры и скорости движения воздуха, а также теплозащитных свойств одежды. Отдачу человеком явного тепла Q₆ (Дж/с) можно рассчитать по формуле:

Q₆ = β_и β_од (2,5 + 10,3 v_в^1/2) (35 – t_в) (9.14)

где β_и – коэффициент интенсивности работы, принимаемый: β_и = 1 – для легкой работы, β_и = 1,07 – для работы средней тяжести, β_и = 1,15 – для тяжелой работы;

β_од – коэффициент, учитывающий теплозащитные свойства одежды и принимаемый: β_од = 1 – для легкой одежды, β_од = 0,65 – для обычной одежды, β_од = 0,4 – для утепленной одежды;

v_в – скорость движения воздуха в помещении, м/с; определяется в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 (приложение 7).

Однако для расчетов можно использовать табличные данные (табл.9.5). В таблице 9.5 приведены тепловыделения от взрослого мужчины; принято считать, что женщина выделяет 85% тепловыделений мужчины.

Таблица 9.5.

Количество явного тепла, выделяемого мужчиной,

в зависимости от температуры воздуха в помещении

Категория работ	Q (Дж/с) при температуре воздуха tв, ˚С
	15	20	25	30	35
Состояние покоя	116	87	58	40	16
Легкие работы	122	99	64	40	8
Работы средней тяжести	133	104	70	40	8
Тяжелые работы	162	128	93	52	16

Теплопоступления от источников искусственного освещения Q₇ (Дж/с) можно определить по формуле:

Q₇ = N_осв B (9.15)

N_осв = N_л n / τ_р (9.16)

где N_осв – суммарная мощность источников освещения, Вт/ч;

В – коэффициент, показывающий, какая часть электроэнергии переходит в теплоту, нагревающую воздух помещения, доли единицы; для люминесцентных ламп в тепло переходит 92-97% электроэнергии, затрачиваемой на освещение;

N_л – мощность одной лампы, Вт;

n – количество ламп в помещении, шт.;

τ_р – время освещения, ч; от источников местного освещения учитывается независимо от периода года и времени суток, а источников общего освещения – с учетом времени суток.

Количество тепла теряемого помещением Q_пот (Дж/с) складывается из следующих теплопотерь:

• от устройств местной вентиляции;

• через наружные ограждения вследствие разности температур воздуха внутри и снаружи помещения;

• от инфильтрации наружного воздуха;

• на нагрев воздуха, врывающегося в помещение через открывающиеся двери, ворота и др.;

• на нагрев ввозимого снаружи материала, сырья, изделий и др.;

• на испарение влаги с открытых поверхностей в помещении;

• связанных с технологическим процессом (например, при химических реакциях, потребляющих тепло из окружающего воздуха);

• связанных с охлаждением внутреннего воздуха у холодных поверхностей технологического оборудования.

Вышеперечисленные потери тепла актуальны для холодного периода года за исключением местной вентиляции.