3. Расчетные параметры внутреннего воздуха

В соответствии с [4] в ХП температура рабочей зоны (РЗ) помещений для проектирования отопления и вентиляции принимается по оптимальным нормам, при этом в помещениях с избытками теплоты для отопления принимают нижнее значение из оптимального диапазона, а для вентиляции - верхнее. Значения относительной влажности и подвижности воздуха, а также расчетные параметры воздуха в ТП для проектирования вентиляции принимают по допустимым нормам. По [4, прил.2] или табл. П1.1 определяют значения расчетных параметров и заносят их в таблицу форма 2.

Форма 2. Расчетные параметры внутреннего воздуха

Наименование	Период	Отопление	Вентиляция
помещения	года	tв.о, 0С	tв,0С	jв,%	hв,кДж/кг	dв, г/кг	vв, м.с
	ТП
	ХП,ПП

Анализируя технологический процесс, определяют виды вредных веществ, поступающих в РЗ помещения и устанавливают для них предельно допустимые концентрации в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 [6] (см. также табл. П.1.3). Данные заносят в таблицу расчета воздухообменов по газовым вредностям (таблица форма 9).

В соответствии с СНИП II-90-81 “Производственные здания промышленных предприятий” [7] определяют категорию производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности.

Для бытовых и вспомогательных помещений температуру внутреннего воздуха и нормы воздухообмена определяют по главе СНиП 2.09.04-87 “Вспомогательные здания и помещения промышленных предприятий” [8].

4. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫ ПОМЕЩЕНИЯМИ

Расчет потерь теплоты помещениями проводится в курсовом проекте по общепринятой методике, изложенной в справочной литературе [4, 9].

4.1. Потери теплоты через наружные ограждения

Расчет проводится в соответствии с [4, прил.8] на ЭВМ. По согласованию с руководителем термическое сопротивление наружных ограждений может быть принято на уровне требуемых значений без расчета. Для ограждений, конструкция которых задана проводится теплотехнический расчет [10], в результате которого определяют сопротивление теплопередаче R_ог. и степень затухания температуры n.

Для горячих цехов, учитывая сложный характер распределения температуры по высоте цеха, рекомендуется проводить расчет потерь наружными ограждениями по обычной методике с учетом лучистого теплообмена между источником теплоты и ограждениями [4, прил.8, п.4].

4.2.Потери теплоты от инфильтрации наружного воздуха

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха Q_ин.пом., Вт, определяют по формуле [4, прил.9]

Q_ин.пом. = 0.278С_рв(t_в.о - t_н)SG_{ин.пом.i}K_ki, (2)

где С_р.в = 1.005 кДж/(кг×К) - удельная теплоемкость воздуха; G_{ин.пом.i} - расход инфильтрующегося воздуха через i-тый элемент ограждения, кг/час; t_в.о, t_н - соответственно расчетная внутренняя температура на отопление и расчетная температура наружного воздуха в ХП, ⁰С; K_ki - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный: 0.7 - для стыков панелей, стен и для окон с тройными переплетами; 0.8 - для окон с раздельными переплетами; 1 - для одинарных окон, окон со спаренными переплетами и открытых проемов.

В курсовом проекте необходимо рассчитать потери теплоты на инфильтрацию воздуха через окна. Определение расхода воздуха производят по методике, изложенной в [9] или методических указаниях [11].

В “горячих” цехах, где применяется аэрация и в ХП года, потери теплоты на инфильтрацию рассчитывают только через нижний ряд окон, закрытых в ХП.

4.3. Потери теплоты на нагрев воздуха, врывающегося в помещение

через проем в наружных ограждениях, оборудованный завесой

Если в помещении предусмотрены наружные двери либо ворота, оборудованные завесами, то величину потерь теплоты на нагрев врывающегося воздуха Q_врыв., Вт, определяют при расчете завесы.

4. Потери теплоты на нагрев средств транспорта

Потери теплоты на нагрев транспортных средств Q_тр., Вт, определяют по формуле

Q_тр. = 0.278q_тр.(t_в.о - t_н)q, (3)

где q_тр. - удельный расход теплоты на нагрев транспортного средства, кДж/К, принимаемый 1400 кДж/К для автомобилей типа ЗИЛ-130, ЗИЛ-150 и 450 кДж/К для электрокара; q = 0.5 - 0.6 - коэффициент, учитывающий интенсивность поглощения теплоты в течение первого часа.

4.5.Потери теплоты на нагрев ввозимых материалов

Расход теплоты на нагрев материала Q_мат., Вт, от температуры t_мат. до t_в.о определяют по формуле

Q_мат. = 0.278G_мат.С_р.мат(t_в.о - t_мат.)q, (4)

где G_мат. - масса поступающего материала, кг; С_р.мат - удельная теплоемкость материала, кДж/(кг×К), (С_р.мат. = 0.5 кДж/(кг×К) для стали); t_мат. = t_н для металла и t_мат. = t_н + 10 ⁰С для других материалов; q = 0.5 - 0.6 - коэффициент, учитывающий интенсивность поглощения теплоты в течение первого часа.

В некоторых случаях учитывают дополнительные потери теплоты на испарение влаги с открытых водных поверхностей (при t_пов. < t_в.о), потери теплоты, связанные с охлаждением внутреннего воздуха у холодных поверхностей технологического оборудования, трубопроводов и др., потери, связанные с технологическим процессом.

Результаты расчета потерь теплоты заносят в таблицу форма 3 и определяют суммарные потери теплоты на отопление Q_пот.о., Вт, для всех отапливаемых помещений. Далее для каждого из трех расчетных периодов года в помещениях, в которых воздухообмен определяется из условия ассимиляции избытков теплоты, определяют потери теплоты в режиме вентиляции. Пересчет на режим вентиляции в ХП года производят по формуле

Q_{пот.в.ХП} = Q_пот.о(t_в.в - t_н)/(t_в.о - t_н). (5)

Потери теплоты в ПП года Q_{пот.в.ПП} рассчитывают по формуле

Q_{пот.в.ПП} = Q_{пот.в.ХП}(t_в.о. - 8)/(t_в.о - t_н). (6)

В ТП года теплопотери определяют только при наличии технологических потерь. Потери теплоты в режиме дежурного отопления для поддержания температуры 5⁰С Q_{пот.деж.}, Вт, определяют по формуле

Q_{пот.деж.} = Q_пот.о(5 - t_н)/(t_в.о - t_н). (7)

Форма 3. Определение потерь теплоты

Наиме-	Пери-	Расчетные		Потери теплоты, Вт					Всего
нование	од	температуры		через	ин-	транс-	вры-	дру-	Qпот.,
помеще-	года	воздуха, 0С		огра-	филь-	порт и	ва-	гие	Вт
ния				жде-	тра-	мате-	ние	виды
		tн	tв.о	ния	ция	риалы

5. МЕСТНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Виды местной вентиляции зависят от характера технологического процесса и технологического оборудования, установленного в цехе.

5.1. Местная приточная вентиляция

5.1.1. Воздушный душ. При интенсивности теплового облучения на постоянных рабочих местах более 140 Вт.м² следует предусматривать воздушное душирование наружным воздухом [4]. Перечень рабочих мест, для которых требуется душирование приведен в [1, прил. III], а также в табл. П.1.4. Воздушное душирование применяется также на рабочих местах при открытых технологических процессах, сопровождающихся выделением вредных веществ и невозможности устройства укрытия или местной вытяжной вентиляции, предусматривая меры, предотвращающие распространение вредных выделений на постоянные рабочие места.

Расчетные температуры и скорости движения воздуха на рабочих местах при душировании наружным воздухом для борьбы с тепловым облучением следует принимать по [4, прил.3] или табл. П.1.2.

Расчетные температуры и скорости движения воздуха на рабочем месте при душировании наружным воздухом при открытых технологических процессах принимают равными в пределах допустимых норм для РЗ [4, п.2.3].

Для систем воздушного душирования следует применять, как правило, душирующие патрубки типа УВД с верхним или нижним подводом воздуха. При душировании группы постоянных рабочих мест можно применять воздухораспределитель типа ВГК, конструкция которого позволяет подводить к нему воздух снизу, сверху и горизонтально. Техническая характеристика патрубков УДВ представлена в табл. П.1.5. Патрубки располагают на высоте ~ 1.9 м от пола. Расстояние от патрубка до рабочего не должно быть менее 1 м, как правило x = 1.0 - 2.0 м. При борьбе с тепловым облучением воздушный поток направляется в грудь или голову рабочего горизонтально либо сверху под углом до 45^о.

При проектировании воздушного душа решают прямую или обратную задачи. Расчет начинают с ТП года, решая прямую задачу. Исходными данными для расчета являются: температура воздуха вне струи (для цехов машиностроительных заводов это, как правило, температура РЗ, t_рз); поверхностная плотность лучистого теплового потока на рабочем месте; категория работы. Цель расчета определение площади душирующего патрубка и расхода воздуха через него при заданных конструктивных размерах из условия обеспечения требуемых параметров воздуха на постоянных рабочих местах.

Проектирование воздушного душа В ТП должно выполняться для двух вариантов расчета: 1) с применением адиабатного охлаждения воздуха; 2) с применением искусственного (политропного) охлаждения воздуха. При этом предпочтение следует отдавать первому варианту.

Последовательность расчета в ТП года.

1. По данным табл. П.1.2 принимают нормируемые параметры воздуха на рабочем месте: t_норм, v_норм. При этом в первом приближении предпочтение следует отдавать варианту с меньшим расходом воздуха, то есть с меньшим значением скорости v_норм.

2. Принимается расстояние x, м, от душирующего патрубка до рабочего места (x = 1 - 2 м).

3. Выбирают тип душирующего патрубка и характеризующие его коэффициенты: затухания скорости m, температуры n и местного сопротивления x (см. табл. П.1.5).

4. По h-d-диаграмме определяют температуру наружного воздуха после адиабатного охлаждения его t_охл (из точки, соответствующей параметрам наружного воздуха категории А в ТП года, проводят луч h=const до значения относительной влажности j = 90%)

5. Производят расчет площади душирующего патрубка F₀^¢, м², и расхода воздуха через патрубок L₀, м³/ч, для следующих случаев:

а) t_норм > t_охл, адиабатное охлаждение воздуха (если это условие не выполняется, то следует попытаться увеличить температуру t_норм за счет увеличения скорости воздуха v_норм). В этом случае расчет выполняется в таком порядке:

определяется расчетная площадь душирующего патрубка

F₀^¢ = {(t_рз - t_норм)x/[(t_рз - t_охл)n]}², (8)

принимается к установке ближайший больший размер патрубка по табл. П.1.5 площадью F₀;

определяется длина начального участка струи по скорости движения воздуха

x_нv = m(F₀)^1/2; (9)

определяется скорость движения воздуха из душирующего патрубка:

при x < x_нv v₀ = v_норм; (10)

при x > x_нv v₀ = v_нормx/x_нv; (11)

определяется длина начального участка струи по температуре:

x_нt = n(F₀)^1/2; (12)

определяется температура воздуха на выходе из душирующего патрубка:

при x < x_нt t₀ = t_норм; (13)

при x > x_нt t₀ = t_рз - [(t_рз - t_норм)x]/x_нt; (14)

если t₀ ³ t_охл, то принимается вариант с адиабатным охлаждением воздуха и определяют расход воздуха через душирующий патрубок, L₀, м³/ч:

L₀ = 3600v₀F₀; (15)

если t₀ < t_охл, то необходимо изменить конструктивные или нормируемые условия;

б) t_норм < t_охл, искусственное (политропное) охлаждение воздуха. В этом случае порядок расчета площади душирующего патрубка, расхода воздуха L₀ и его температуры t₀ такой же как и при адиабатном охлаждении воздуха. Но при этом расчетная площадь душирующего патрубка определяется по формуле

F₀^¢ = (x/n)². (16)

6. Определяют производительность душирующей установки L_в.д, м³/ч:

L_в.д = 1.1L₀N_в.д, (17)

где N_в.д - число рабочих мест, подвергаемых душированию.

По величине L_в.д подбирают типовую приточную камеру с оросительной секцией, если предусматривается адиабатное увлажнение воздуха, либо центральный кондиционер, если необходимо искусственное охлаждение.

Расчет в ХП и ПП года сводится к определению параметров воздуха на выходе из запроектированного для ТП года душирующего патрубка. Обычно рассчитывают только температуру воздуха, оставляя неизменными, если это возможно, его скорость и расход, чтобы не менять производительность вентилятора.

5.1.2. Воздушная завеса. Воздушные завесы шиберного типа периодического действия устанавливают у ворот, не имеющих тамбуров и открывающихся чаще 5 раз или не менее чем на 40 мин. в смену и у открывающихся технологических проемов в наружных ограждающих конструкциях здания в районах с расчетной температурой наружного воздуха -15⁰С и ниже (параметры Б). При обосновании завесы устраивают у проемов во внутренних стенах и перегородках производственных помещений для предотвращения перетекания воздуха из одного помещения в другое [4, п.4.68^*].

Температуру воздуха, подаваемого завесами, следует принимать не выше 50⁰С у наружных дверей и не выше 70⁰С у наружных ворот и проемов. Расчетную температуру смеси воздуха, поступающего в помещение через наружные двери, ворота и проемы следует принимать не менее: 14⁰С при легкой работе; 12⁰С при работе средней тяжести и для вестибюлей общественных и административно-бытовых зданий; 8⁰С при тяжелой работе; 5⁰С при тяжелой работе и отсутствии постоянных рабочих мест на расстоянии 3 м и менее от наружных стен и 6 м и менее - от дверей, ворот и проемов.

Скорость выпуска воздуха из щелей или отверстий завес следует принимать не более: 8 м/с у наружных дверей; 25 м/с - у ворот и технологических проемов.

Известно несколько способов расчета воздушных завес. Здесь излагается упрощенная инженерная методика, основанная на представлении об эффективном коэффициенте расхода проема, оборудованного завесой [12, гл.7]. Более корректная методика МИСИ изложена в [1, п.19].

Последовательность расчета: