Тепловлажностный баланс кондиционируемого помещения

Расчетные параметры воздуха в кондиционируемых помещениях, так же как и в камерах холодильников, устанавливаются исходя из результатов притока и отвода теплоты и влаги из этих помещений.

Однако если при проектировании холодильников учитывались только теплопритоки, то при проектировании СКВ отдельно определяют теплопритоки (или теплопотери) в кондиционируемые помещения и отдельно — влагопритоки (влагопотери). Это объясняется тем, что в камерах холодильника поддерживают в заданных пределах только температуру внутреннего воздуха, а относительная влажность самоустанавливается в пределах 80 — 90% в результате баланса влагопотерь и влагопоступлений.[4]

В СКВ автоматически поддерживают в заданных пределах как температуру, так и относительную влажность, в связи с чем требуются более точные сведения о составляющих влажностного баланса.

Количество теплоты, поступающей в кондиционируемое помещение (со знаком «+») или уходящее из него (со знаком «—»), подсчитывают по формуле

(18)

где — теплопритоки через ограждающие конструкции, вызванные разностью температур наружного и внутреннего воздуха, и от действия солнечной радиации; — теплопритоки от обрабатываемых материалов (остывающих колбас, сыров, пищи и т. д.); — теплопритоки с наружным воздухом, проникающим в кондиционируемое помещение с вентиляционным воздухом или от инфильтрации через щели в ограждающих конструкциях; — эксплуатационные теплопритоки (от людей, технологического оборудования, осветительных приборов и т. п.).

Общее количество влаги, поступающее в воздух кондиционируемого помещения (со знаком «+») или поглощаемое из воздуха находящимися в помещении материалами (со знаком «—»), подсчитывается по формуле

(19)

где — влагоприток от материалов; — влагоприток с наружным воздухом; — эксплуатационные влагопритоки (от людей, технологического оборудования, с открытых водных поверхностей и т. д.).

Результаты расчетов сводят в таблицы, как и ранее, при расчете теплопритоков в камеры холодильников.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПРИТОКОВ

Теплопритоки через ограждающие конструкции. Ограждающие конструкции кондиционируемых помещений жилых и общественных зданий отличаются от ограждений холодильников тем, что они не имеют теплоизоляции и подразделяются на массивную и светопрозрачную (световые проемы) части.

Рисунок 7- Схема обмера наружных ограждений при теплотехнических расчетах:

а — разрез здания; б — план; НС — наружная стена; О — оконный проём; Пл — пол; Пт — потолок; 1 — пол на грунте; 2 — пол на лагах; 3 — пол над подпольем

Ограждение помещений, в которых предусматриваются технологические СКВ (например, камеры остывания колбас, созревания сыров), как правило, не отличаются от ограждений холодильников.

Трансмиссионные теплопритоки (за счет разности температур) через массивные участки стен, перегородки, полы, перекрытия и покрытия определяют, как и для холодильников:

, (20)

где — действительный коэффициент теплопередачи ограждения.; — расчетная площадь поверхности ограждения (с округлением до 0,1 м²); линейные размеры (с округлением до 0,1 м) принимают согласно рисунку 7; и —расчетные температуры наружного и внутреннего воздуха.

При определении для жилых и общественных зданий следует пользоваться строительными чертежами этих зданий, поскольку выбор материалов ограждений и их толщины для таких зданий производится не так, как для холодильников (вопросы расчета ограждающих конструкцийжилых и общественных зданий изложены в учебниках по отоплению и вентиляции).

Теплопритоки от обрабатываемых материалов. При расчетах технологических СКВ теплоприток по количеству полной теплоты (т.е. по разности значений удельной энтальпии продуктов) определяют по формулам.

Если же при расчетах учитывают только явную теплоту, теплоприток от материалов можно определить по формуле

(21)

где — количество явной теплоты от обрабатываемых материалов (продуктов), кВт; — масса материалов (продуктов), кг; — удельная теплоемкость, кДж/(кг-К) (для мяса = 2,72 ÷ 3,14 кДж/кг, для колбасы = 2,51 кДж/кг).

Начальная температура мяса зависит от того, в каком виде оно поступает в цех на переработку (охлажденное или парное). Охлажденное мясо при переработке нагревается от 4 до 12°С, следовательно, оно воспринимает часть выделенной в помещении теплоты. В этом случае входит в уравнение теплового баланса со знаком минус. Парное мясо охлаждается с 36 до 12°С и, следовательно, выделяет теплоту в процессе его обработки. В этом случае значение будет положительным.

Для предприятий общественного питания объектами обработки являются горячие блюда, выпеченные изделия в кондитерских цехах, остывающая пища в обеденных залах, а также мясопродукты, обрабатываемые в холодных цехах. Тепловыделения от остывающей пищи можно принять = 17÷25 Вт на одного посетителя.[2]

Теплопритоки с наружным воздухом. Наружный воздух поступает в кондиционируемое помещение либо от отдельной вентиляционной установки, либо при инфильтрации (проникновение наружного воздуха внутрь здания через неплотности в наружных ограждениях и через щели в окнах, а также при открывании дверей). Если в кондиционируемые помещения подают воздуха больше, чем удаляют из них, то в помещениях создается избыточное давление (подпор), препятствующее проникновению воздуха с инфильтрацией. В этом случае теплоприток от инфильтрации можно принимать равным нулю. Если в кондиционируемое помещение подается вентиляционный воздух от отдельной приточной установки без предварительной тепловлажностной обработки его, он приносит с собой теплоту и влагу точно так же, как воздух, проникающий с инфильтрацией.

Теплоприток с вентиляционным воздухом (в кВт) подсчитывают по формулам:

(22)

(23)

где — объемный расход, наружного воздуха, м³/с; — плотность воздуха, кг/м³; , — удельные энтальпии наружного воздуха и воздуха в помещении, кДж/кг; , — расчетные температуры наружного воздуха и воздуха в помещении, °С.

Объемный расход наружного воздуха, подаваемого для целей вентиляции, определяют по формуле

(24)

где — число людей в помещении; — требуемый объемный расход воздуха (в м³/ч) в помещении по нормам на одного человека:

Общественные

при отсутствии курения 25

незначительном курении35

значительном курении 50

Общественные для детей до 12 лет 15

Производственные при объеме помещения

на одного работающего менее 20 м³ 30

То же, 20 — 40 м³20

Производственные без окон и фонарей 40

Больницы 80

Если кондиционируемое помещение оборудовано системой вытяжной вентиляции, то для создания необходимого подпора количество подаваемого наружного воздуха должно быть больше вытяжки на величину, приведенную ниже (в ч^-1):

Помещение без окон и наружных дверей 0,5 — 0,75

Помещение с окнами

на одну сторону 1

две стороны 1,5

три или четыре стороны 2

Вестибюль 2—3

В этом случае величину расхода наружного воздуха принимают большей из расчетных значений, по требованиям вентиляции и подпора.

Теплопритоки от людей.Количество теплоты, выделяемой людьми (в Вт), подсчитывают по формуле

(25)

где — количество теплоты, выделяемой одним человеком в зависимости от температуры воздуха в помещении и рода выполняемой работы; — число людей, одновременно находящихся в помещении (в торговых залах предприятий питания принимается равным числу посадочных мест).

Тепло- и влаговыделения от людей (на 1 человека) приведены в таблице2.

Таблица 2.

Теплопритоки от оборудования. Количество теплоты, выделяемой оборудованием, зависит от целого ряда причин: применяемого способа обогрева (газ или электричество), оснащенности данного предприятия оборудованием, режима работы предприятия, а также от мощности и режима работы каждой единицы технологического оборудования.

Для оборудования, обогреваемого природным газом, подсчет тепло- притоков осложняется тем, что не вся теплота, полученная при сгорании газа, выделяется в помещение. Часть ее составляют потери теплоты с уходящими газами:

(26)

где — количество теплоты, выделяемой в топке при сгорании газа, кВт; — количество теплоты, выделяемой оборудованием в помещении (состоит из полезной теплоты, расходуемой непосредственно на приготовление пищи, и из потерь теплоты наружными ограждениями оборудования), кВт; — потеря теплоты с уходящими газами, кВт.

Количество теплоты (в кВт), выделяемой газовым тепловым оборудованием, определяют по формуле

,(27)

где — количество теплоты, выделяемой при сгорании газа, кВт; — объемный расход газа при нормальных условиях, м³/с; —теплотворная способность 1 м³ газа, при нормальных условиях, равная 35600 кДж/м³; — коэффициент, учитывающий соотношение между и ( =0,8); — коэффициент, учитывающий одновременность работы однотипного оборудования (для столовых = 0,8, для ресторанов и кафе =0,6); — коэффициент использования оборудования (выражает продолжительность непрерывной работы оборудования в течение смены в пересчетена 1 рабочий час); значения этого коэффициента приведены ниже.

Кипятильники, кофеварки, печи шашлычные,

Электротермостаты 0,9

Печи электрические 0,7

Плиты газовые, котлы электрические и газовые,

посудомоечные машины 0,6

Сковороды, жаровни, фритюрницы 0,5

Мармиты, стойки, шкафы жарочные,

пекарские и кондитерские 0,4

Механическое оборудование 0,2

Тепловыделения от единицы оборудования, обогреваемого паром, можно принимать, по данным А. А. Гоголина, равными 1,3 кВт на 1 м² наружной неполированной поверхности, 0,49 кВт — полированной и 0,33 кВт — для поверхности покрытой изоляцией.

Дляоборудованияс электрическим обогревомтепловыделения (в кВт) подсчитывают по формуле

(28)

где — суммарная мощность всех электронагревателей данного оборудования, кВт.

Теплоту,выделяемуюэлектродвигателямимеханическогооборудования, (в кВт) определяют по формуле

(29)

где — суммарная мощность всех электродвигателей механического оборудования, кВт.

Значения для предприятий питания приведены выше. Для перерабатывающих цехов мясокомбинатов принимают = 0,65 для оборудования машинных залов (волчки, куттеры) и = 0,25 для оборудования шприцовочной.

Для предприятий питания, оснащенных только электрическим тепловым оборудованием, значение можно принимать равным 10% .

Теплопритоки от электрического освещения (в кВт) определяют по формуле

(30)

где — установленная мощность осветительной аппаратуры, кВт.

При люминесцентном освещении светильники часто устанавливают в плоскости подвесного потолка. В этом случае в помещение поступает теплота в количестве 60% теплоты, подсчитанной по формуле (30).[3]

Определение суммарной тепловой нагрузки. Определяя суммарную тепловую нагрузку на систему кондиционирования воздуха, необходимо учитывать, одновременно ли действуют теплопритоки от различных источников. Так, теплопритоки от солнечной радиации в дневное время могут не совпадать по времени с теплопритоком от освещения вечером. В этом случае определяют величину обеих нагрузок, но в расчет принимают только одну из них — большую. Поскольку отдельные составляющие теплового баланса в различные периоды года входят как со знаком « -f », так и со знаком « — », тепловой баланс кондиционируемого помещения составляют как для летнего, так и для зимнего периодов года.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГОПРИТОКОВ

Влагопритоки от материалов. На предприятиях питания основными источниками влагопритоков являются остывающая пища, открытые поверхности кастрюль и т. п.

Количество влагопритоков от пищи можно ориентировочно принимать =20·10^-6 кг/с на одно посадочное место. Влаговыделения от кастрюль приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Вместимость оборудования, л	Площадь зеркала испарения, м2	Количество испаряющейся влаги ·103, кг/с
	0,29 0,50 0,74	2,77 4,56 6,40

Для предприятий по переработке мяса количество влагопритоков можно принимать по удельной нагрузке на 1 м² пола. Так, для помещений по переработке парного мяса = (11 ÷ 17) 10^-6 кг/(м² ·с), а для сушилок колбас — (30 ÷ 50) 10^-6кг/(м² ·с).

Влагопритоки с наружным воздухом. Влагоприток (в кг/с) снаружным воздухом, поступающим в помещение без предварительной тепловлажностной обработки, определяют по формуле

,(31)

где — влагосодержание наружного воздуха и воздуха в помещении, г/кг.

Влагопритоки от людей. Количество влаги, выделяемой людьми, (в кг/с) подсчитывают по формуле

, (32)

где — влаговыделение одного человека, кг/с; — число людей в помещении.

Влаговыделения в зависимости от температуры воздуха в помещении и рода выполняемой работы приведены в таблице 2.[4]