Теплоприток через ограждения Qогр.

Теплоприток Q_огр рассчитывается с учетом воздействия солнечной радиации, аккумуляции теплоты стенами вследствие суточных колебаний температуры воздуха.

Общий теплоприток через ограждения Q_огр. рассчитывается по формуле:

Q_огр. = Q_ст. + Q_кр. + Q_ок. + Q_пол.;

где Q_ст – теплоприток через наружные стены, Вт;

Q_кр. – теплоприток через кровлю, Вт;

Q_ок. – теплоприток через окна и застекленные двери, Вт;

Q_пол. – теплоприток через кровлю, Вт.

Теплоприток Q_ст. состоит из теплопритоков за счет разности температур снаружи ограждения и внутри кондиционируемого помещения, а также теплопритока за счет воздействия солнечной радиации через наружные стены

Q_ст. = Q_{т. ст.} + Q_{с. ст.};

Q_{с. ст.} = к_д  F_огр.  (Т_н – Т_п)

где к_д – действительный коэффициент теплопередачи ограждения,

Вт/(м²  К);

F_огр. – площадь поверхности ограждения, м²;

Т_н – температура снаружи ограждения, ⁰К;

Т_п – температура воздуха кондиционируемого помещения, ⁰К;

Действительное значение коэффициента к_д определяется по формуле

к_д = ,

где _н – коэффициент теплоотдачи с наружной стороны ограждения, Вт/(м²  К);

_в - коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны ограждения, Вт/(м²  К);

_i - коэффициент теплопроводности строительных материалов, составляющих конструкцию ограждения, Вт/(м  К);

_i - толщина отдельных слоев конструкции ограждения, м.

При расчете наружных стен - _н = 23,3 Вт/(м²  К), _в = 8 Вт/(м²  К); внутренних стен - _н = _в = 8 Вт/(м²  К).

Термическое сопротивление перехода тепла от грунта к конструкции пола = 0. конструкции стен и кровель представлены на рисунках 1, 2.

1 2

Рис. 1. Конструкции стен:

1 – цементная штукатурка ( = 10 – 15 мм,  = 0,88 Вт/(м  К);

2 – кирпичная кладка (( = 630 мм,  = 0,82 Вт/(м  К);

3 – железобетонная стена ( = 220 мм,  = 1,5 Вт/(м  К) или

керамзитобетонная стена ( = 300 мм,  = 0,7 Вт/(м  К).

Рис. 2. Конструкция кровли:

1 – кровельный рулонный ковер ( = 10 – 15 мм,  = 0,3 Вт/(м  К);

2 – армированная бетонная стяжка ( = 40 – 50 мм,  = 1,4 Вт/(м  К);

3 – засыпная теплоизоляция – керамзитовый гравий ( = 300 мм,

 = 0,2 Вт/(м  К);

4 – железобетонная плита (гладкая, с пустотами), ( = 220 мм,

 = 1,5 Вт/(м  К);

Рис. 3. Конструкция пола

1 – чистый пол из бетона ( = 40 – 50 мм,  = 1,4 Вт/(м  К);

2 - армированная стяжка ( = 100 – 120 мм,  = 1,5 Вт/(м  К);

3 - пароизоляция (битум) ( = 5 – 10 мм,  = 0,18 Вт/(м  К);

4 - подсыпка из песка ( = 300 – 350 мм,  = 0,52 Вт/(м  К);

5 – уплотненный грунт.

Определение поверхностей ограждений производится в соответствии со следующими указаниями к рисунку 4:

Рис. 4. План помещения

1. Длина наружной стены не углового помещения определяется как расстояние между осями внутренних стен.

2. Длина внутренних стен определяется как расстояние между внутренней поверхностью наружных стен до оси перпендикулярных внутренних стен (размеры е и д) или между осями внутренних стен (размер в).

3. Длина и ширина пола и кровли определяется, как длина внутренних стен (размеры г и д или в и е ).

4. Высота стен считается от уровня пола до верха засыпки перекрытия.

Теплоприток Q_{с. ст.} за счет воздействия солнечной радиации через наружные стены и кровлю определяется по формуле:

Q_{с. ст.} = к_д  F_огр.  t_с.,

где  t_с – избыточная разность температур, ⁰С.

Рис. 5. Разрез помещения

Для плоских кровель без окраски (темные) избыточную разность температур принимают 17,7 ⁰С, с окраской светлых тонов – 14,9 ⁰С.

Для наружных стен избыточную разность температур можно принять по таблице 3.

Теплоприток Q_ок. через окна и застекленные двери определяется по формуле:

Q_ок = F_ок.  К₁  К₂  К₃  q_с + к_о (Т_н – Т_п),

где F_ок. – суммарная площадь остекленных поверхностей, м;

К₁ – коэффициент, учитывающий затенение переплетом, загрязнение атмосферы;

К₂ – коэффициент, учитывающий загрязнение стекла (0,75);

К₃ – коэффициент, учитывающий затеняющее действие штор, жалюзи, карниза;

q_с – удельный теплоприток от солнечной радиации через одинарное чистое стекло, Вт/(м²  К);

к_о – коэффициент теплопередачи окна, Вт/(м²  К);

Для одинарного остекления к_о = 3 Вт/(м²  К); для двойного остекления к_о = 1,5 Вт/(м²  К).

Значения коэффициентов К₁ и К₃ для различных типов окон и затеняющих устройств приведены в приложении таблице 4.

Значения удельного теплопритока q_с приведены в таблице 5.

Теплопритоки через полы в летний период принимаются равными 0, в зимний период определяются по зонам.

Для пола, замеры площади производятся по зонам, как это показано на рис.

Зона 1 определяется по полосе по периметру здания шириной 2 м от внутренней поверхности наружных стен. От границ зон строится новая 2 - метровая полоса - зона 2, далее - аналогично 3 зона. Вся оставшаяся внутренняя площадь здания, не вошедшая в зоны 1 - 3, составляет зону 4.

Полные теплоизбытки (теплопотери) через пол в зимний период будут составлять

Q_пол. = к_зоны  F_зоны  (Т_н – Т_п),

где F_зоны – площадь четырех зон пола, отложенных от наружной стены помещения, м²;

к_зоны - действительный коэффициент теплопередачи пола каждой зоны, Вт/(м² · К);

T_н – температура снаружи ограждения, ⁰К;

T_п – температура воздуха кондиционируемого помещения, ⁰К;

Рис. 6. Схема разбивки зон пола по грунту при расположении

торцевого помещения

Значения действительного коэффициента теплопередачи (К_зоны) пола каждой зоны принимаются следующие:

1-я зона 0,4 Вт/(м² · К);

2-я зона 0,3 Вт/(м² · К);

3-я зона 0,2 Вт/(м² · К);

4-я зона 0,06 Вт/(м² · К).

Теплоприток от инфильтрации воздуха Q_инф.

В кондиционируемое помещение обычно подается больше воздуха, чем удаляется из него. В результате создается в помещениях избыточное давление, препятствующее проникновению воздуха с инфильтрацией. Поэтому в расчетах обычно теплоприток Q_инф. принимается равным нулю.

Тепловыделения людей Q_л.

Q_л. = n  q_л.,

где n – расчетное число людей, одновременно находящихся в помещении;

q_л. – тепловыделение от человека, зависящее от характера работы, Вт/чел,

Значение величины q_л приведены в приложении таблице 7.

Тепловыделения от оборудования Q_обор.

Количество теплоты, выделяемой механическим оборудованием с электроприводом, определяется по формуле

Q_обор. = ,

где N – мощность электродвигателя, кВт;

n – число единиц оборудования;

а – коэффициент загрузки электродвигателя;

в – коэффициент рабочего времени оборудования,

ξ =   1 – часть мощности, расходуемой внутри помещения;

 = 0,8  0,92 – коэффициент полезного действия электродвигателя; при увеличении мощности возрастает

Величина  определяется различно для трех случаев:

электродвигатель и оборудование находятся в помещении ξ = 1; электродвигатель вне помещения, а оборудование – в помещении ξ = _е,

где ξ = _е, - к.п.д. электродвигателя;

электродвигатель в помещении, а выделение теплоты оборудованием вне его  = 1 - _е.

Значение к.п.д. электродвигателя принимается по каталожным данным. При отсутствии данных к.п.д. можно оценить по мощности электродвигателя:

Таблица 8.

КВт	1,0	5,0	10,0	20,0	30,0	40	50,0	Более 50,0
е	0,8	0,84	0,86	0,88	0,89	0,9	0,91	0,92

Теплопритоки от освещения Q_осв.

Теплопритоки от освещения определяются по формуле

Q_осв. = F  q_осв.  Е,

где F – площадь пола, м²;

q_осв. – удельные тепловыделения от освещения, Вт/(м²  лк);

Е – освещенность, лк.

Выделение теплоты на 1 лк освещенности характеризуется данными таблица 9.

Таблица 9

Светильник	Лампы
	Люминисцентные	Накаливания
Прямого света	0,056	0,130
Рассеянного света	0,078	0,175
Отраженного света	0,132	0,260

Освещенность Е зависит от назначения помещения. Нормы освещенности (10-500 лк) для различных помещений приведены в строительных нормах.

Нормативные данные по освещенности для некоторых производственных помещений следующие

Таблица 3. Избыточная разность температур при ориентировке по сторонам света

Стены	Географическая широта
	40о	50о	60о	40-60о
	Ю	Ю	Ю	ЮВ	ЮЗ	В	З	СВ	СЗ	С
Бетонная	5,9	8,0	9,8	8,8	10,0	9,8	11,7	5,1	5,6	0
Кирпичная	6,6	9,1	11,0	9,9	11,3	11,0	13,2	5,8	6,3	0
Побеленная известью или светлой штукатуркой	3,6	4,9	6,0	5,4	6,1	6,0	7,2	3,2	3,5	0
Покрытая штукатуркой с окраской в темные тона	5,1	7,1	8,5	7,7	8,8	8,5	10,2	4.5	4,9	0

Таблица 5.

Удельные теплопритоки от прямой и рассеянной солнечной радиации через чистое одинарное стекло

Вынос крыши, м	Наружная температура, 0С	Географическая широта, град
		55	50	45	40	35	30	55	50	45	40	35	30	30 - 55
		ЮЗ и ЮВ						Ю						З и В	СЗ и СВ	С
0	30	335	310	290	265	-	-	340	290	250	208	-	-	236	140	40
0	35	-	430	400	380	356	-	-	405	360	316	273	-	354	250	155
0	40	-	-	510	490	465	436	-	-	470	430	390	340	465	363	264
0,3	30	267	258	255	245	-	-	316	266	217	175	-	-	236	120	40
0,3	35	-	400	380	360	335	-	-	390	340	290	230	-	354	236	155
0,3	40	-	-	505	475	453	420	-	-	452	405	347	313	485	350	264

Влажностной расчет кондиционируемого помещения

Общее количество влаги g_W (кг/с), которое должно быть отведено в воздухоохладителе холодильной установки, определяется по формуле

g_W = g_л. + g_м.п. + g_пар.;

где g_л. – количество влаги, выделяемое людьми, кг/с;

g_м.п. – количество испаренной влаги с мокрой поверхности пола, кг/с;

g_пар. – количество выделяемого людьми пара. кг/с.

Влаговыделения людьми g_л., (кг/с)

g_л. = g  n,

где g – количество влаги, выделяемое одним человеком, зависящее

от тяжести работы, кг/с (принимается по таблице 1);

n – расчетное число людей, одновременно находящихся в

помещении.

Количество испаренной влаги с мокрой поверхности пола g_м.п., (кг/с):

g_м.п. = ,

где  - коэффициент теплоотдачи от воздуха к воде, Вт/(м²  К);

F – площадь поверхности испарения, м²;

t_с – t_м - температуры воздуха по сухому и мокрому термометрам, ⁰С;

r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Предполагается, что вода длительное время находится полу и принимает температуру воздуха по мокрому термометру.

Принимаем  = 4,5 Вт/(м²  К) и r = 2450 кДж/кг.

Получим

g_м.п. = 1,8  F  (t_с – t_м)  10^-6,

где g_пар. – количество выделяемого пара, заданное в исходных данных курсовой работы.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПРОЦЕССА

(тепловлажностного отношения )

Линия изменения состояния воздуха в помещении будет характеризоваться тепловлажностным отношением , (кДж/кг):

 =

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА ПОДАВАЕМОГО В ПОМЕЩЕНИЯ

Количество воздуха, которое необходимо подавать в кондиционируемое помещение(в летний и зимний периоды), определяется из условия удаления теплопритоков:

L = ;

где L – количество воздуха, подаваемого в помещение, м³/с;

Q_о – общее количество теплоты, поступающее в помещение, кВт;

 - плотность воздуха при t = t_п, кг/м²;

с_р – удельная теплоемкость воздуха при t = t_п., кДж/кг;

t – допустимая разность температур, ^оС.

Допустимая разность температур между подаваемым воздухом в помещение и нормативным параметром внутреннего воздуха t, определяется только после построения изменения состояния воздуха в системе кондиционирования по d – i диаграмме. Эта разность температур берется между температурой подаваемого воздуха в помещение, после его обработки и температурой которая принята по СНиП в исходных данных по характеру работы.

7. РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ

ДЛЯ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА