Практическое занятие 5 Способы организации вентиляции и кондиционирования для создания благоприятных микроклиматических условий на рабочем месте

1. Теоретическая часть

Для нормализации микроклиматических параметров в производственном помещении используют вентиляцию, отопление, кондиционирование. Под вентиляцией понимают организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного воздуха и подачу на его место чистого, определенной влажности и температуры (рисунок 5.1).

Кондиционирование воздуха – создание и поддержание в закрытых помещениях определенных параметров воздушной среды по температуре, влажности, чистоте, составу, скорости движения и давлению воздуха. Кондиционеры бывают местные и центральные.

В помещениях, оборудованных ПЭВМ должна быть организована общеобменная вентиляция. Общеобменная вентиляция предназначена для удаления из всего объема помещения вредных веществ, избыточной теплоты и влаги. При расчете общеообменной вентиляции необходимо решить две задачи.

1. Определение необходимого количества воздуха, подаваемого в помещение.

2. Аэродинамический расчет вентиляционной сети, в результате которого находим необходимый напор вентилятора для подачи заданного количества воздуха и диаметры воздуховодов. По результатам расчетов, по каталогу подбирают вентилятор с КПД не менее 0,6.

Для решения первой задачи необходимо руководствоваться следующими условиями. При отсутствии газообразных выделений в производственных помещениях с объемом на каждого работающего менее 20 м³, воздухообмен должен составлять не менее 30 м³ /ч, а в помещениях с объемом от 20 до 40 м³ не менее 20 м³/ч. В помещениях с объемом на одного работающего более 40 м³ при наличии естественной вентиляции воздухообмен не рассчитывается. В тех случаях, когда естественная вентиляция отсутствует, расход воздуха на одного работающего должен составлять не менее 60 м³/ч. Воздухообмен в зависимости от конкретных условий рассчитывается по следующим показателям.

При выделении явного тепла воздухообмен определяется по формуле:

, (5.1)

где L_пр –требуемое количество приточного воздуха, м³/ч;

С – удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, равная 1 кДж/кг· ;

– плотность приточного воздуха, для стационарных условий принимается 1,2 кг/м³;

t_ух –температура удаляемого воздуха, ;

t_пр –температура приточного воздуха, . Для эффективного удаления избытков явной теплоты температуры приточного воздуха должна быть на 5 – 8 С ниже температуры воздуха рабочей зоны.

Температуру удаляемого воздуха из помещения с теплоизбытками можно определить по формуле:

, (5.2)

где t_р.з. – температура рабочей зоны ( на высоте 2 м от пола), ;

– нарастание температуры в градусах на каждый метр высоты выше 2 м. Принимается для помещений с небольшим тепловыделением 0,5 С, с большим тепловыделением 0,7 – 1,5 С;

H – высота помещения, м. Для помещения высотой до 4 м увеличение температуры по высоте практически можно не учитывать.

Общее количество явного тепла, выделяемое в помещении (Q_общ, Дж/с), определится по формуле:

, (5.3)

где Q_об – количества тепла от оборудования, Дж/с, определяемое по формуле:

, (5.4)

где N_у – установочная суммарная мощность электродвигателей, кВт;

– коэффициент использования установочной мощности (0,7 – 0,9);

– коэффициент нагрузки (0,4 – 0,9);

– коэффициент одновременности работы оборудования (1);

Q_c – количество тепла, поступающего от светильников, Дж/с, равное:

, Дж/с, (5.5)

где n – общее количество ламп, шт.;

P_л – мощность одной лампы, Вт;

η – коэффициент тепловых потерь (для ламп накаливания 0,9; для люминесцентных ламп 0,55);

Q_п – тепловыделение от нагретых поверхностей, Дж/с, определяется по формуле:

, (5.6)

где – коэффициент теплоотдачи от поверхности в воздухе, Дж/м³;

t_п – температура нагретой поверхности , м²;

t_В – температура воздуха, С.

Величина коэффициентов теплоотдачи определяется для цилиндрической поверхности по формуле:

, (5.7)

для плоской поверхности по формуле:

; (5.8)

Q_л – количество тепла, выделяемое человеком, Дж/с, зависит от метеорологических условий и характера выполняемой работы, определяется по формуле:

, Дж/с, (5.9)

где N – количество людей, работающих в помещении, чел.;

g_л – количество тепла, выделяемое одним человеком, Дж/с (таблица 5.1).

Таблица 5.1 – Количество тепла, выделяемое одним человеком

Показатели	Тепловыделения от взрослых людей, Вт при температуре окружающего воздуха в
	10	15	20	25	30	35
В состоянии покоя
Тепловыделения явные	143	116	87	58	41	12
скрытые	23	29	29	35	52	81
полные	163	145	116	93	93	93
При легкой работе (категория I)
Тепловыделения явные	151	122	99	64	41	6
скрытые	29	35	52	81	105	140
полные	180	157	151	145	146	46

Q_с.р. – тепловыделения от солнечной радиации, Дж/с, рассчитываются по формуле:

, (5.10)

где Q_ос.i – тепловой поток через i-й световой проем, Вт, определяемый по формуле:

, (5.11)

где q_П, q_Р – поверхностная плотность теплового потока, Вт/м², через остекленный световой проем в июле в данный час суток, соответственно от прямой (q_П) и рассеянной (q_Р) солнечной радиации, принимаемая для вертикального и горизонтального остекления в зависимости от ориентации световых проемов на 12 часов до полудня (таблица 5.2);

Таблица 5.2 – Поверхностная плотность теплового потока (прямой/рассеянный) солнечной радиации в июле, Вт/

Географи-ческая широта, градус	Часы до полу-дня	Ориентация вертикального светового проема (до полудня)								Горизонталь-ный световой проем	Время начала и окончания прямой радиации
		С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
44	5-6	84 42	222 53	292 58	72 40	__ 23	__ 22	__ 22	__ 23	31 36	18 – 19
	6-7	42 70	369 98	452 112	209 86	__ 55	__ 44	__ 44	__ 44	126 62	17 – 18
	7-8	__ 77	357 110	500 130	333 109	__ 71	__ 55	__ 55	__ 55	283 76	16 – 17
	8-9	__ 71	256 101	490 121	398 108	66 79	__ 60	__ 59	__ 60	481 83	15 – 16
	9-10	__ 64	84 80	371 100	387 101	162 81	__ 63	__ 60	__ 62	543 93	14 – 15
	10-11	__ 60	2 71	193 81	305 86	245 84	__ 67	__ 60	__ 64	629 98	13 – 14
	11-12	__ 59	__ 67	37 72	214 79	288 85	73 77	__ 65	__ 65	668 98	12 – 13
		Ориентация вертикального светового проема (после полудня)								Горизонтальный световой проем	Часы после полудня
		С	СЗ	З	ЮЗ	Ю	ЮВ	В	СВ

– коэффициенты облученности прямой солнечной радиацией для учета площади светового проема, незатененной горизонтальной и вертикальной K плоскостями в строительном исполнении;

– коэффициенты облученности для учета поступления рассеянной солнечной радиации через световые проемы, незатененные горизонтальной и вертикальной наружными солнцезащитными плоскостями в строительном исполнении;

– коэффициент теплопропускания солнцезащитных устройств (шторы, карнизы, жалюзи и др. изделия заводского изготовления). При отсутствии солнцезащитных устройств К₁, К_2, К₃ = 1;

– коэффициент теплопропускания остеклением световых проемов (таблица 5.3);

– площадь светового проема (остекления), м²;

Q_i,м – тепловой поток, через i-е массивное ограждение, Вт, определяемый по формуле:

Q_i,м = , (5.12)

где R – сопротивление теплопередаче массивной ограждающей конструкции (наружной стены, покрытия), м²· /Вт, определяется по таблице 5.3;

Таблица 5.3 – Сопротивление теплопередаче ( , м^2. /Вт) и коэффициент теплопропускания заполнений световых проемов (К₄)

Порядковый номер признака	Заполнение светового проема	, м2. /Вт (приведенное)	К4
1	Двойное остекление в деревянных спаренных переплетах	0,39	0,60
2	Двойное остекление в деревянных раздельных переплетах	0,42	0,51
3	Двойное остекление в металлических раздельных переплетах	0,34	0,61
4	Двухслойные стеклопакеты в деревянных переплетах.	0,36	0,60
5	Двухслойные стеклопакеты в металлических переплетах.	0,31	0,68
6	Одинарное остекление в раздельных деревянных переплетах и двухслойные стеклопакеты	0,53	0,41

t , t_р.з. – средняя температура наружного воздуха в июле и температура воздуха в помещении;

– коэффициент поглощения солнечной радиации поверхностью ограждающей конструкции;

J – среднесуточное значение поверхностной плотности теплового потока суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), Вт/м² (таблица 5.4);

– коэффициент равный 1 – при отсутствии вентилируемой воздушной прослойки в ограждении (покрытии) и равный 0,6 для всех других ограждающих конструкций;

n – величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции;

А – максимальная суточная амплитуда температуры наружного воздуха в июле, С;

Θ₁–коэффициент, выражающий гармоническое изменение температуры наружного воздуха;

Θ₂ – коэффициент, выражающий гармоническое изменение температуры внутреннего воздуха (Θ₁=Θ₂=1);

А_j – амплитуда суточных колебаний суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), равная разности максимального (J_max) и среднесуточного (J_ср) значений суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), поступающей на наружное ограждение принимаемых по таблице 5.4:

, (5.13)

А_м – площадь массивной ограждающей конструкции (наружной стены, покрытия), м²;

– коэффициенты теплоотдачи наружной и внутренней поверхности ограждения Вт/(м · );

a, b – число световых проемов и массивных ограждений.

Таблица 5.4 – Поверхностная плотность потока солнечной радиации , поступающей на вертикальную поверхность, северной ориентации, Вт/м², в июле

Географическая широта,	Часы суток до полудня JМАКС							Среднее суточное значение
град.	5 –6	6–7	7–8	8–9	9–10	10–11	11–12	JСР
44	125 52	99 94	20 104	__ 96	__ 86	__ 81	__ 80	72
	ЧАСЫ СУТОК ПОСЛЕ ПОЛУДНЯ
	18–19	17–18	16–17	15–16	14–15	13–14	12–13

Учитывая, что 15 – 20% явного тепла теряется, уходит через неплотности и поры ограждающих конструкций, избыточное тепло определяется по формуле:

. (5.14)