РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК В ПОМЕЩЕНИИ

1 РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК В ПОМЕЩЕНИИ

В помещениях различного назначения действуют в основном тепловые нагрузки, возникающие снаружи помещения (наружные); а также тепловые нагрузки, возникающие внутри зданий (внутренние).

1.1 Наружные тепловые нагрузки

Данные нагрузки представлены следующими составляющими:

-  теплопоступления или теплопотери в результате разности температур снаружи и внутри здания через стены, потолки, полы, окна и двери.

-  разность температур снаружи здания и внутри него летом является положительной, в результате чего имеет место приток тепла снаружи во внутрь помещения; и наоборот – зимой эта разность отрицательна и направление потока тепла меняется;

-  теплопоступления от солнечного излучения через застекленные площади; данная нагрузка проявляется в форме ощущаемого тепла;

-  теплопоступления от инфильтрации.

В зависимости от времени года и времени суток наружные тепловые нагрузки могут быть положительными.

Теплопоступления и теплопотери в результате разности температур определяются по формуле (1) [1]:

, кВт.

(1.1)

где V_пом – объем помещения, м³:

;

X_o – удельная тепловая характеристика, Вт/м^{3 о}С:

;

t_Нрасч – наружная температура (параметр А). Для холодного периода – средняя температура самого холодного месяца в 13 часов, для теплого периода – средней температуре самого жаркого месяца в 13 часов.

t_Нрасч = -12 ⁰С

t_Врасч – внутренняя температура, выбирается с учетом комфортных условий или технологических требований, предъявляемых к производственным процессам.

t_Врасч = 18 ⁰С

Избыточная теплота солнечного излучения в зависимости от типа стекла почти до 90% поглощается средой помещения, остальная часть отражается. Максимальная тепловая нагрузка достигается при максимальном уровне излучения, которое имеет прямую и рассеянную составляющие. Интенсивность излучения зависит от ширины местности, времени года и времени суток.

Теплопоступление от солнечного излучения через остекление определяется по формуле (2) [1]:

(1.2)

где q^I, q^II – тепловые потоки от прямой и рассеянной солнечной радиации, Вт/м²;

F^I_o, F^II_o – площади светового проема, облучаемые и необлучаемые прямой солнечной радиацией, м²;

β_с.з. – коэффициент теплопропускания. По таблице 4 [1]:

β_с.з. = 0,15

Для периода тени, когда лучи солнца не проникают через окна (рассеянная радиация) F^I_o=0; F^II_o=0, (4) [1]:

(1.3)

q_вп; q_вр – тепловые потоки от рассеянной радиации, Вт/м². По таблице 5 [1] для широты в 44⁰ СШ после полудня в 14-15 ч. при расположении ЮВ:

q_вр = 63 Вт/м²;

F_o = nS_o= 3∙3 = 9 м² – площадь светового проема (n – число окон; S_o – площадь 1 окна);

K₁ – коэффициент затемнения остекления переплетами (K^Т₁ – для проемов в тени). По таблице 6 [1]:

K^Т₁= 1,28;

К₂ – коэффициент загрязнения остекления. По таблице 7 [1]:

К₂ = 0,95.

Тогда:

По таблице 5[1] для широты в 44⁰СШ после полудня в 14-15 ч. при расположении ЮЗ:

q_вр = 101 Вт/м²;

F_o = nS_o= 3∙3=9 м²

Тогда:

Тогда общее теплопоступление солнечного излучения с обеих сторон равно:

1.2 Внутренние тепловые нагрузки

Внутренние нагрузки в жилых, офисных или относящихся к сфере обслуживания помещениях слагаются в основном из тепла:

-  выделяемого людьми;

-  выделяемого лампами и осветительными, электробытовыми приборами;

-  выделяемого компьютерами, печатающими устройствами фотокопировальными машинами пр.;

В производственных и технологических помещениях различного назначения дополнительными источниками тепловыделений могут быть: нагретое производственное оборудование, горячие материалы, в том числе жидкости и различного рода полуфабрикаты, продукты сгорания и химических реакций.

Теплопоступления от людей зависит от интенсивности выполняемой работы и параметров окружающего воздуха. Тепло, выделяемое человеком, складывается из ощутимого (явного), то есть передаваемого в воздух помещения путем конвекции и лучеиспусканий, и скрытого тепла, затрачиваемого на испарение влаги с поверхности кожи и из легких.

По таблице 8 [1] летом при 24 ⁰С один мужчина выделяет явного тепла 67 Вт, а общего – 102 Вт. Женщина выделяет 85% от нормы тепловыделений взрослого мужчины. Тогда выделение явного тепла в помещении составит:

.

А выделение общего тепла:

По таблице 8 [1] зимой при 18 ⁰С один мужчина выделяет явного тепла 89 Вт, а общего – 104 Вт. Тогда выделение явного тепла в помещении составит:

.

А выделение общего тепла:

Теплопоступление от осветительных приборов, оргтехники и оборудования рассчитывается следующим образом. Теплопоступление от ламп определяется по формуле (5) [1]:

(1.4)

где η – коэффициент перехода электрической энергии в тепловую (для лампы накаливания η=0,92-0,97);

N_осв – установленная мощность ламп (N=60 Вт/м²);

F_пол – площадь пола:

Тогда:

.

Тепло, выделяемое производственным оборудованием, определяется по формуле (6) [1]:

(1.5)

.

Теплопритоки, возникающие за счёт находящейся оргтехники – это 30% мощности оборудования:

 кВт.

2 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ПОМЕЩЕНИЯ

На основании выполненных расчетов составим баланс теплопоступлений в помещении:

Лето:

Зима:

Так как тепловой баланс для лета больше зимнего теплового баланса, то рассчитаем теплонапряженность воздуха по формуле:

 ккал/м³.

При >20ккал/м³, =8 °C,

при <20ккал/м³, =6 °C.

Определение количества воздуха, необходимое для поступления в помещение:

 м³/час

где С=0,24 ккал/(кг · °C) – теплоемкость воздуха,

γ=1,206 кг/м³ – удельная масса приточного воздуха.

Определение кратности воздухообмена:

час^-1.

3 ВЫБОР КОНДИЦИОНЕРА. СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ

Исходя из полученных данных, выберем прецизионный кондиционер с верхней подачей воздуха модели SUA 0351, который будет удовлетворять полученным требованиям по необходимому количеству воздуха.

 

Таблица 3.1 – Основные технические характеристики кондиционера фирмы UNIFLAIR модель SUA 0351.

Размеры, мм	Мощность, кВт			масса, кг	расход воздуха, м3/ч
	по холоду	компрес-сора	электро-нагревателя
1740х850х450	13,4	3,7	3,3	185	мин: 1940, макс: 3020

 

Кондиционер с воздушным охлаждением, состоящий из двух блоков: внутреннего блока (собственно кондиционера), в котором расположены компрессор, испаритель, вентилятор и автоматика; внешнего блока – выносного конденсатора или теплообменника. Воздух подается сверху непосредственно в помещение (см. рисунок 3.1), а забирается через лицевую панель.

Рисунок 3.1 – Схема подачи воздуха (верхняя)

Схема расположения кондиционера представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Схема расположения кондиционера в производственном помещении

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Выполнив данную курсовую работу, были рассчитаны тепловые нагрузки в помещении, наружные и внутренние. По расчетам была выбрана модель кондиционера с подходящими характеристиками. Из расчетов видно, что при достаточно маленьком пространстве и большом количестве человек и оборудования, количество избыточного тепла очень высоко, что предполагает установку достаточно мощной системы кондиционирования.

Обеспечение воздушного комфорта в жилых и производственных помещениях зависит от систем аспирации, вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха. Задача кондиционирования воздуха состоит в выполнении вентиляции и отопления, а также в поддержании таких параметров воздушной среды, при которых каждый человек благодаря своей индивидуальной системе автоматической терморегуляции организма чувствовал бы себя комфортно, не замечая влияния этой среды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Хакимжанов Т. Е. Расчет аспирационных систем. Дипломное проектирование. Для студентов всех форм обучения всех специальностей. – Алматы: АИЭС, 2002. – 30 с.

2. СНиП РК 2.04-01-2001. Общие строительные нормы и правила устройства систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Административные и бытовые здания.

3. Ананьев В. А., Балуева Л. Н., Гальперин А. Д. и др. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика: Учебное пособие. – Москва: Евроклимат Изд-во «Арина», 2000. – 416 с.

4. Хакимжанов Т. Е. Охрана труда: Учебное пособие для ВУЗов. – Алматы: Эверо, 2006. – 264 с.

5. Калинушкин М. П. Вентиляторные установки: Учебное пособие. – Москва: Высшая школа, 1979. – 223 с.