Определение воздухообмена для удаления из помещения избыточного количества тепла
Количество воздуха L (м3/ч) определяется по формуле:
3600 Qизб
L = -------------------(9.5)
r С (tуд – tпр)
где Qизб – количество избыточного явного тепла, поступающего в производственные помещения от различных источников и отводимое из него вытяжной вентиляцией, Дж/с;
r – плотность воздуха, кг/м3; допускается принимать r = 1,29 кг/м3;
С – удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг град; допускается принимать С = 1005 Дж/кг град;
tпр – температура приточного воздуха, поступающего в помещение после системы вентиляции, °С; допускается принимать tпр = 16°С;
tуд – температура удаляемого воздуха, °С; ориентировочно можно определить по формуле:
tуд = tв + 7 (9.6)
где tв – температура воздуха в производственном помещении, °С; определяется в соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» (приложение 7).
Количество избыточного явного тепла Qизб (Дж/с) определяется по формуле:
Qизб = Qпост – Qпот (9.7)
где Qпост – количество поступающей теплоты в помещение, Дж/с;
Qпот – количество теплоты теряемой помещением, Дж/с.
Тепловыделения в производственном помещении Qпост (Дж/с) могут быть следующего характера:
- от поверхностей нагревательных установок Q1 (Дж/с);
- при открывании дверей нагревательных установок Q2 (Дж/с);
- от остывающего материала Q3 (Дж/с);
- при переходе механической энергии в тепловую Q4 (Дж/с);
- от электропечей Q5 (Дж/с);
- теплопоступления от людей Q6 (Дж/с);
- от источников искусственного освещения Q7 (Дж/с).
Количество избыточного тепла Q1 (Дж/с) от нагретых поверхностей определяется по формуле:
Q1 = a (tп – tв) F (9.8)
где tп – температура нагретой поверхности, °С;
F – площадь поверхности, отдающей тепло, м2; определяется по размерам нагревательных установок;
a – коэффициент теплоотдачи, Дж/м2 град с; рассчитываемый по формуле:
a = А (tп – tв)1/4 (9.9)
где А – коэффициент, зависящий от рода поверхности, Дж/м2 град3/4 с; определяется по табл.9.4.
Таблица 9.4.
Зависимость коэффициента А от рода поверхности
| Род поверхности | Коэффициент А |
| Вертикальная поверхность | 3,02 |
| Горизонтальная поверхность, обращенная нагревательным элементом вверх | 3,84 |
| Горизонтальная поверхность, обращенная нагревательным элементом вниз | 1,52 |
Количество избыточного тепла Q2 (Дж/с), образующегося при открывании дверей нагревательных установок рассчитывается по формуле:
Q2 = g z b h {[(273+tвн)/100]4 – [(273+tв)/100]4}(9.10)
где g – коэффициент пересчета, g = 2,32 Дж/м2 К4 с;
b – ширина двери нагревательной установки, м;
h – высота двери нагревательной установки, м;
tвн – температура внутри нагревательной установки, °С;
z – относительное время открывания дверей, определяемое по формуле:
z = tот / tр (9.11)
где tот – суммарное время открытой двери нагревательной установки за смену, ч;
tр – рабочее время за смену, ч.
Количество избыточного тепла Q3 (Дж/с), образующегося от остывающего продукта рассчитывается по формуле:
Q3 = 0,667 e s Fпрод [(tпрод +273)4 – (tв + 273)4] (9.12)
где e – степень черноты, допускается принимать e = 0,81;
s – коэффициент лучеиспускания, Дж/ м3 К4 с; допускается принимать s = 5,64*10–8 Дж/ м3 К4 с;
Fпрод – площадь поверхности остывающего продукта, м2;
tпрод – температура остывающего продукта, °С.
Количество избыточного тепла при переходе механической энергии в тепловую Q4 (Дж/с) и от электропечей Q5 (Дж/с) ориентировочно можно определить по формуле:
Qi = 250 Ni (9.13)
где Ni – мощность электродвигателя, кВт.
Тепловыделения человека складываются из отдачи явного и скрытого (идущего на испарение влаги, теряемой человеком) тепла и зависят в основном от тяжести выполняемой им работы, температуры и скорости движения воздуха, а также теплозащитных свойств одежды. Отдачу человеком явного тепла Q6 (Дж/с) можно рассчитать по формуле:
Q6 = βи βод (2,5 + 10,3 vв1/2) (35 – tв) (9.14)
где βи – коэффициент интенсивности работы, принимаемый: βи = 1 – для легкой работы, βи = 1,07 – для работы средней тяжести, βи = 1,15 – для тяжелой работы;
βод – коэффициент, учитывающий теплозащитные свойства одежды и принимаемый: βод = 1 – для легкой одежды, βод = 0,65 – для обычной одежды, βод = 0,4 – для утепленной одежды;
vв – скорость движения воздуха в помещении, м/с; определяется в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 (приложение 7).
Однако для расчетов можно использовать табличные данные (табл.9.5). В таблице 9.5 приведены тепловыделения от взрослого мужчины; принято считать, что женщина выделяет 85% тепловыделений мужчины.
Таблица 9.5.
Количество явного тепла, выделяемого мужчиной,
в зависимости от температуры воздуха в помещении
| Категория работ | Q (Дж/с) при температуре воздуха tв, ˚С | ||||
| Состояние покоя | |||||
| Легкие работы | |||||
| Работы средней тяжести | |||||
| Тяжелые работы |
Теплопоступления от источников искусственного освещения Q7 (Дж/с) можно определить по формуле:
Q7 = Nосв B (9.15)
Nосв = Nл n / τр (9.16)
где Nосв – суммарная мощность источников освещения, Вт/ч;
В – коэффициент, показывающий, какая часть электроэнергии переходит в теплоту, нагревающую воздух помещения, доли единицы; для люминесцентных ламп в тепло переходит 92-97% электроэнергии, затрачиваемой на освещение;
Nл – мощность одной лампы, Вт;
n – количество ламп в помещении, шт.;
τр – время освещения, ч; от источников местного освещения учитывается независимо от периода года и времени суток, а источников общего освещения – с учетом времени суток.
Количество тепла теряемого помещением Qпот (Дж/с) складывается из следующих теплопотерь:
- от устройств местной вентиляции;
- через наружные ограждения вследствие разности температур воздуха внутри и снаружи помещения;
- от инфильтрации наружного воздуха;
- на нагрев воздуха, врывающегося в помещение через открывающиеся двери, ворота и др.;
- на нагрев ввозимого снаружи материала, сырья, изделий и др.;
- на испарение влаги с открытых поверхностей в помещении;
- связанных с технологическим процессом (например, при химических реакциях, потребляющих тепло из окружающего воздуха);
- связанных с охлаждением внутреннего воздуха у холодных поверхностей технологического оборудования.
Вышеперечисленные потери тепла актуальны для холодного периода года за исключением местной вентиляции.