3.2 Визначення повітрообмінів розрахунком

У громадських та адміністративних будинках, за винятком приміщень виробничого характеру (кухні загального користування, лабораторії), джерелом теплонадходжень перш за все є люди й електричне освітлення (за умови його постійного застосування (увімкнення)).

3.2.1 Розрахунок на видалення надлишків тепла

Визначення повітрообміну, необхідного для видалення надлишкового тепла, м

³/год, здійснюється за формулою

, (1)

де - явні надлишкові теплонадходження (явні теплонадходження за мінусом тепловтрат через огородження: ), кДж/год; теплонадлишки, виражені у ватах, повинні бути перераховані в кДж/год множенням на коефіцієнт 3,6;

с - питома теплоємність повітря, рівна 1,005 кДж/(кг ^оС);

- температура витяжного повітря , ^оС ;

- температура припливного повітря, ^оС ;

- густина повітря, кг/м³ .

Щоб одержати повітрообмін, приведений до стандартних умов, слід приймати кг/м³.

Температура у випадку витяжки з робочої зони приймається рівною температурі , що обслуговується. Проте, якщо витяжка буде проводитися з верхньої зони, то варто врахувати підвищення температури з висотою. Для громадських та адміністративних споруд рекомендується температуру верхньої зони визначати з рівняння

, (2)

де t_вн - температура внутрішнього повітря, °С; Н - висота помешкання, м;

а - градієнт температури по висоті, °С/м; 2 - висота зони, яка обслуговується, м (Н_оз=1,5 м, коли люди сидять).

При цьому градієнт температури по висоті для вказаних споруд дозволяється приймати рівним 0,5 °С/м. Більш обґрунтоване його значення можна з’ясувати за [10, с.93].

Для деяких приміщень, наприклад глядацьких залів, норми [11] установлюють визначення як

°С. (3)

Розрахунок на видалення теплонадлишків для помешкань адміністративних будинків необхідно проводити окремо для холодного й теплого періодів року.

Холодний період року. В холодну пору року джерелами теплонадходжень у приміщенні є люди, система опалення й електричне освітлення. В окремих приміщеннях можуть бути додаткові джерела тепла: кухонні плити, лабораторні печі й т.п. Теплонадходження від сонячної радіації у холодний період року не враховується. Якщо в завданні до проектування вказується , що опалення помешкання в часи максимальних теплонадходжень може бути відключено, то для одержання від загальних теплонадходжень необхідно відняти тепловтрати. Проте в більшості випадків опалення не вимикається. Тоді опалення приблизно компенсує тепловтрати і залишаються теплонадходження від людей, електричного освітлення та обладнання.

Теплонадходження від людей можуть прийматися за [11, с.30] або [12, с.62]. Електричне освітлення повинне враховуватися тільки в тому випадку, якщо воно буде постійно ввімкнене. При цьому , кВт, де - установлена потужність освітлювального обладнання в приміщенні.

У холодну пору року внутрішню температуру в зоні, що обслуговується, при розрахунку на видалення тепла варто приймати на верхній межі допустимої, тобто рівною 22 ^оС [1, додаток 1*].

Температуру припливного повітря у холодний період року проектувальник може вибрати на свій розсуд, але з урахуванням максимально допустимої різниці температур . Тому що, з одного боку, зовнішнє повітря може бути підігріте до будь-якої температури, і чим нижче вибрати цю температуру, тим менше утвориться необхідний повітрообмін, проте, з іншого боку, занадто низька температура припливного повітря може викликати в людей відчуття холодного дуття.

Орієнтовно різницю між внутрішньою температурою для одержання та температурою можна приймати за таблицею 2.

Більш обґрунтовано різницю температур можна вибрати, якщо зробити розрахунок повітророзподілення в приміщенні, при якому виявляється швидкість і надлишкова температура в місцях, де струмінь може впливати на людину.

Таблиця 2 – Максимально допустима різниця температур ^оС при випусканні холодного повітря у верхню зону приміщення

Висота	Спосіб випускання повітря
помешкання	Під стелею через решітку в стіні	Через повітророз-подільник на стелі
3	3	4
4	5	6
5	6	7
6	7	8

На початковому етапі можна визначити повітрообмін по теплу в холодний період року, користуючись таблицею 2. Остаточний вибір цього повітрообміну доцільно зробити після розрахунку повітророзподілення (див. розділ 4.4).

Приклад 1. Визначити необхідний повітрообмін по теплу у холодний період року для лекційного залу на 200 чоловік у м. Полтаві. Потужність електричного освітлення 3,0 кВт. Опалення при заповненні аудиторії не вимикається. Витяжка проводиться з верхньої зони на висоті 6 м від підлоги. Припливне повітря подають у верхню зону через решітки в стіні.

Температуру в зоні, що обслуговується, приймемо на верхній межі припустимої + 22°С. Тепловиділення людьми знаходимо в [11, с.30] або [12, с.62]. Прирівнюючи розумову роботу до легкої фізичної та інтерполюючи, одержимо явні тепловиділення однією людиною кДж/год. Загальні явні теплонадлишки складуть кДж/год. Температура повітря, яке видаляється з верхньої зони, ^оС. Температуру припливного повітря, керуючись таблицею 2, приймаємо ^оС. Тоді необхідний повітрообмін визначається за формулою (1), м³/год,

.

Теплий період року. Головними джерелами теплонадходжень є люди і сонячна радіація. Електричне освітлення повинне враховуватися лише в тому випадку, якщо воно за часом може збігатися з іншими теплонадходженнями. Теплопередача через огородження за рахунок різниці температур внутрішнього і зовнішнього повітря при звичайній вентиляції не враховується. Температура в зоні, що обслуговується в суспільних будинках, приймається на 3^оС вищою від температури зовнішнього повітря за параметрами А, але не вищою ніж 28^оС (відповідно до обов'язкового додатка 1* [1]) для районів із розрахунковою зовнішньою температурою повітря (за параметрами А) до 25°С. У місцевостях, де температура за параметрами А вища за 28°С, повинна бути не більше ніж на 3 °С вищою за зовнішню.

Розрахунок теплонадходжень від людей виконується так само, як для холодного періоду [12, с.62] або [6, с.30].

Визначення теплонадходжень від сонячної радіації розглянемо детальніше.

Сонячна радіація вносить тепло в будівлю через засклені поверхні та покриття будинку. Теплонадходження через вікна за рахунок сонячної радіації можуть розраховуватися за [7, 12, 5]. Із формул, наведених у цих джерелах, може бути складена одна формула, за якою можна розрахувати теплонадходження через засклення , Вт, для кожної години,

, (4)

де - надходження тепла від прямої та розсіяної сонячної радіації в липні через вертикальне одинарне засклення: для будь-якої години доби. Воно може бути взяте з відповідних таблиць (наприклад,[12, табл.2.16]). При подвійному засклінні вводиться коефіцієнт 0,9, при потрійному - 0,8, для склоблоків -0,7;

- площа прорізів, що освітлюються в даний час сонцем, м²;

- площа прорізів, котрі знаходяться в тіні, м² ;

- коефіцієнт, який ураховує забруднення атмосфери і наявність рам, може бути визначений із табл. 2.17 [12];

- коефіцієнт, що враховує забруднення вікон. Може бути встановлений із таблиці 2.17 [12] ;

- коефіцієнт теплопропускання сонцезахисних пристроїв. Може бути визначений із таблиці 1.20 [12];

- коефіцієнт, що враховує акумулюючу спроможність внутрішніх поверхонь огороджень. Допускається в даному проекті приймати рівним:

при наявності внутрішніх штор – 1,0;

при відсутності внутрішніх штор – 0,7.

Розрахунок за вищенаведеною формулою необхідно виконати для години, коли теплонадходження виявляться максимальними. При виконанні курсового проекту дозволяється його визначати наближено, виходячи з орієнтації більшості вікон.

При виконанні дипломного проекту розрахунковий час необхідно з’ясувати, порівнюючи результати розрахунку для декількох різних часових проміжків.

За необхідності отримане у ватах значення повинне бути переведене у кДж/год шляхом множення на коефіцієнт 3,6.

Теплонадходження через покриття за рахунок сонячної радіації при звичайній вентиляції враховуються за їх середньодобовим значенням.

Підрахунки ведуться за формулами:

, (5-7)

де F – площа покриття покрівлі, м² ;

R_О – термічний опір конструкцій покрівлі, ;

- коефіцієнт теплообміну біля горизонтальної зовнішньої поверхні, ;

– розрахункова температура верхньої зони приміщення для теплого періоду року, ⁰С;

- коефіцієнт теплопоглинання матеріалу покрівлі (приймається за [3, додаток 7]);

– середній добовий тепловий потік на горизонтальну поверхню в липні, , [7, табл.2.12];

v – розрахункова швидкість вітру в липні [2] чи [1, додаток 8*].

Приклад 2. Визначити необхідний повітрообмін по теплу в теплий період року в лекційному залі прикладу 1. Максимальні теплонадходження від сонячної радіації через вікна становлять 24000 кДж/год, а середньодобові теплонадходження через покриття - 10000 кДж/год. Припливне повітря подається в приміщення без оброблення.

Рішення. Зовнішня температура за параметрами А для Полтави =24,5 ^оС [1, додаток 8*]. Отже, температура зони, що обслуговується, рівна =24,5+3=27,5°С. Температура верхньої зони за формулою (2) при градієнті 0,5 °С/м виявиться = 29,5°С. Явні тепловиділення однією людиною при температурі 27,5°С і розумовій роботі з [11, с. 30] становлять 42 ккал/год або 189 кДж/год. Тоді загальні явні теплонадлишки 189·200+2400+10000=71800кДж/год. Необхідний повітрообмін за формулою (1) виявиться рівним

м³/год.