2.2 Расчётные параметры наружного воздуха

Проектируемая СКВ предполагает использование параметров группы Б. Источником информации для определения параметров наружного воздуха является [2]. Данные сведены в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 – Расчётные параметры наружного воздуха
Наименование пункта	Расчетная географическая широта, ºс. ш.	Барометрическое давление, ГПа	Период года	Температура воздуха, ºС	Удельная энтальпия, кДж/кг	Относительная влажность, %	Скорость ветра, м/с	Средняя суточная амплитуда температур, ºС
Иркутск	52	990	Теплый	25,6	55	–	2,2	13,4
			Холодный	-36	-35,5	71	2,3	10,5

3. Составление балансов по вредностям (теплоте, влаге, пару, газам, пыли) для теплого и холодного периодов года

3.1 Реконструкция элементов здания. Определение недостающих параметров.

Для составления балансов по вредностям необходимо рассчитать статьи потерь и выделений, что в свою очередь требует принятия (или вычисления) ряда параметров помещения.

Последовательно рассмотрим конструкцию всех элементов помещения. В случае необходимости перестроим или дополним соответствующий элемент. В процессе рассмотрения, определим все параметры, необходимые для дальнейших расчётов

Стены.По заданию стены несущие. Разрушим здание и установим стены самонесущие. Принимаем стандартную сетку колонн (расстояние между колоннами равно 6 метрам). Материалом для стен служит силикатный кирпич (кладка в 2 кирпича), с внутренней стороны на стены наносится 1,5 сантиметра штукатурки, а с наружной стороны выполним “Липецкую” кладку. В качестве штукатурки принимается песчано-цементный раствор. Формула для определения термического сопротивления стены:

R_ст=, (3.1)

где – коэффициент теплоотдачи воздуха внутренней поверхности ограждающей конструкции (к штукатурке), по [3], таблица 7:= 8,7 Вт/(м²·К);

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции воздуху, по [3]:= 23 Вт/(м²·К);

– толщина кирпичной кладки в 2,5 кирпича, согласно [4]= 0,64 м;

– толщина штукатурки, принимаем= 0,02 м;

– коэффициент теплопроводности кирпичной кладки. Для его определения необходимо знать условия эксплуатации здания. По [3] приложение Взона влажностидля Иркутска - сухая, по таблице 1влажностный режим помещения здания– нормальный, значит по таблице 2условия эксплуатации– А:= 0,7 Вт/(м·К);

– коэффициент теплопроводности цементно-песчаного раствора, по [5] при тех же условиях эксплуатации:= 0,76 Вт/(м·К);

R_ст== 1,099(м²·К)/Вт.

Теперь необходимо определить , отвечающее санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, а также условиям энергосбережения, согласно с требованиями [3]. Формула для расчёта:

, (3.2)

где – расчётная температура внутреннего воздуха в холодный период года,= 22 ºС;

– расчётная температура наружного воздуха в холодный период года,= –23 ºС;

– нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, по [3], таблица 5:

=– t_р, где t_р– температура точки росы, определяется поис использованием Н-d диаграммы = 18ºС. Тогда= 22 –18= 4 ºС.

– принималось ранее,= 8,4 Вт/(м²·К);

n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, по [3], таблица 6: n = 1;

== 1,667 (м²·К)/Вт.

Допустимое термическое сопротивление по условиям энергосбережения принимается по [3], таблица 4. Для этого необходимо определить градусо-сутки отопительного периода (Dd):

Dd= (t_int – t_ht.)·Z_ht, (3.3)

где t_int= 22 ºС;

t_ht– средняя температура в период, когда среднесуточная температура воздуха была ниже или равна 8 ºС, по [2] таблица 1, t_ht= -7,3 ºС;

Z_ht– продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха ниже или равной 10 ºС, также по [2], Z_ht= 258 сут.;

Dd= (22 + 7,3)·258 = 7559,4 ºС·сут, значит

= а·Dd+b,

где а,b– коэффициенты.

=0,0002·7559,4+1=2,512 (м²·К)/Вт.

Результаты расчёта сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Термические сопротивления стен цеха
Источник	Термическое сопротивление, (м2·К)/Вт
По фактическим данным	1,099
Санитарно-гигиенические требования	1,667
Условия энергосбережения	2,512

Имеющееся термическое сопротивление не удовлетворяет условиям энергосбережения. Следовательно, необходимо наложить слойизоляции, который расположим между слоями кирпичной кладки во избежание износа слоя изоляции. В качестве материала изоляции примем пенополистирол. Толщина слоя изоляции рассчитывается по следующему уравнению:

= R_ст=, (3.4)

где неизвестным является .= 0,038 Вт/(м·К). Тогда= 0,055 м. Примем= 5,5 см. Тогда R_ст= 2,5464 (м²·К)/Вт. Сечение стены с обозначением составляющих материалов приведено нарисунке 3.1.

1 – кирпичная кладка утеплитель; 2 - утеплитель; 3 – штукатурка.

Рисунок 3.1– Сечение стены

Покрытие. Заданная высота потолков Н = 5,6 м. превышает оптимальную для помещений текстильной промышленности Н_опт= 4,2 м., поэтому помещение дополняется подвесным потолком на уровне Н_опт, в который будут встроены источники искусственного освещения (люминесцентные лампы). Схема показана нарисунке 3.2.

Пространство между покрытием и навесным потолком можно будет использовать для прокладки различных коммуникаций. Чтобы в этой «прослойке» не создавались неблагоприятные для материалов условия (влажность, пыльность, наличие микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности), этого пространство соединяется с основным объёмом цеха (отверстия, вытяжки, люки).

Поскольку рассчитываемый цех находится на втором этаже, а здание двухэтажное, то для учёта потерь через крышу следует принять конструкцию покрытия, то есть материалы, их расположение и толщину. Воспользуемся [4]. Покрытие примем тёплое (поскольку микроклимат обеспечивать будет только СКВ) и плоскостное (размеры помещении невелики и напряжения на прогиб будут в пределах допустимого). Кровлю соорудим скатную с уклоном 10% (чтобы не возникло необходимости создавать систему внутренних водостоков). Параметры материалов возьмём из [3], приложение 3*.Слои, снизу вверх:

Железо - бетонная плита.= 2,04 Вт/(м·К),= 0,03 м;

Теплоизоляция.Теплоизоляционный материал выполним из пенополистирола по [6].

= 0,038 Вт/(м·К).

Стяжка.Цементно-песчаный раствор.= 0,76 Вт/(м·К),= 0,02 м;

Гидроизоляция (кровля).Три слоя рубероида по [7].= 0,17 Вт/(м·К),= 0,009 м и три слоя битумной мастикиВт/(м·К),м.

Термическое сопротивление крыши:

R_кр=, (3.5)

Требуемое термическое сопротивление должно удовлетворять условиям энергосбережения и санитарно-гигиеническим нормам:

= 1,667 < R_кр– санитарно-гигиенические нормы выполняются;

= 2,512 > R_кр– несоответствие.

Принимаем R_кр=и найдём требуемую толщину изоляции:

R_тр=2,512==>= 0,12 м.

Примем = 0,12 м, тогда расчётное значение R_кр= 2,512(м²·К)/Вт;

Схему принятого покрытия приведём на рисунке 3.3.

1 – гидроизоляция; 2 – стяжка; 3 – теплоизоляция; 4 – железобетонная плита; 5-пароизоляция.

Рисунок 3.3– Фрагмент покрытия.

Толщина покрытия h_покр= 0,187 м. Значит рабочий объём помещения V = 5630,04м³.

Светопрозрачные ограждения (окно). Окна нормируются по двум параметрам – термическому сопротивлению и площади. Требуемое термическое сопротивление по условиям энергосбережения по [3].R_req = 0,302 (м²·К)/Вт.

Фактическое термическое сопротивление окон зависит от того материала, из которого выполнены переплеты и количества стёкол в переплете. Выбираем окна с двойным остеклением в деревянном раздельном переплете. Тогда R_окна= 0,44 (м²·К)/Вт>R_req. Условие энергосбережения выполнено.

Площадь окон принимается по санитарно-гигиеническим нормам. Ориентировочная площадь окон определяется по формуле: А_окна=, (3.6)

где А_пол– площадь пола.

А_пол= 36·30 = 1080 м².

Тогда: А_окна=90 м².

Окна расположены по длинным сторонам стен. Тип оконного проёма – точечный.

Однако, с точки зрения экономии теплоты, затрачиваемой системой кондиционирования воздуха на поддержание принятого микроклимата, площадь жилых зданиях, занимаемая окнами, по отношению к суммарной площади светопрозрачных и непрозрачных ограждающих конструкций стен должна быть не более 18 % по [3], а для общественных — не более 26 %, если приведенное сопротивление теплопередаче окон (кроме мансардных) меньше 0,56 м²·°С/Вт при градусо-сутках выше 3500 до 5200. Принимаем – 26%.

, (3.7)

м².

Необходимость в выборе глухих окон в том, что в помещение, где создается оптимальный микроклимат с помощью СКВ, должно исключать прямое попадание наружного воздуха. Примем оконные проёмы размерами 4,5×1,8 м и разместим их по 6 с каждой стороны (подоконник не менее 1,2 м). Общая площадь окон в этом случае составит:

=2·6·4,5·1,8=97,2 м².

Для уменьшения притока солнечной радиации окна оборудуются светлоокрашенными жалюзи с внутренней стороны.

Утрированный фрагмент стены с окнами такого формата приводим на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – Фрагмент стены с оконными проемами

Станки.Станки на участке расположены неверно с точки зрения равномерности естественного освещения. Развернём их на 90º. При этом придётся убрать внутренние перегородки, чтобы не мешать конвекции воздуха и освободить площади. Между станками предусмотрим расстояние в 0,8 м., для свободного перемещения персонала. В серединепомещения и у боковой стены оставим сквозную свободную зону шириной соответственно в 1,1 м и 2 м для удаления готовой продукции механизированным способом и свободного прохода персонала к лестницам в случае опасности.

Двери.Выбираем двери стальные, двухстворчатые, глухие по [12]. Ширина полотен 1515 мм и высота 2350мм. Фрагмент двери представлен нарисунке 3.5.

Рисунок 3.5 – Фрагмент двери

Кондиционер. Кондиционер необходимо установить к внутренним стенам проектируемого цеха, в отдельном помещении. Необходимость данного решения в том, чтобы создать более благоприятный микроклимат. Размеры помещения выберем с учетом габаритов кондиционера (ширина кондиционера не одинакова по его длине и определяется габаритными размерами (по ширине) входящего в его состав оборудования), а также с учетом свободного прохода персонала по периметру.

Прочее. После оборудования цеха СКВ отпадёт необходимость использования вентиляционных шахт (позиции 9-10 и 18 - 19), поэтому их следует удалить. Реконструкции завершены. Схема реконструированного цеха приведена нарисунке 3.6.