Характеристика наружного климата.

Состояние воздушной среды определяет в достаточно большой степени тепловой и влажностный режим помещений.

В настоящее время с точки зрения технико-экономических показателей работы систем вентиляции и кондиционирования воздуха (СКВ) приняты две категории параметров, характе­ризующих наружный воздух - А и Б.

Параметры А используются при проектировании систем вентиляции и СКВ третьего класса в теплый период года, Б - для систем отопления (в том числе воздушных), вентиляции, душирования и СКВ для холодного периода года, а также для СКВ первого класса в теплый период года. Для СКВ второго класса следует принимать температуру наружного воздуха для теплого периода года на 2 °С и удельную энтальпию на 2 кДж/кг ниже, чем при параметрах Б. Классификация СКВ приведена в зависимости от необеспеченности параметров:

· первого класса - в среднем 100ч/г при круглосуточной работе или 70ч/г при одно­сменной работе в дневное время,

· второго класса - в среднем 250ч/г при круглосуточной или 175ч/г при односменной работе в дневное время,

· третьего класса - в среднем 450ч/г при круглосуточной работе или 315ч/г при одно­сменной работе в дневное время.

· Соответствующие СКВ необходимо принимать:

· первого класса - для обеспечения метеорологических условий, требуемых для техно­логического процесса, при экономическом обосновании или в соответствии с требо­ваниями нормативных документов,

· второго класса - для обеспечения метеорологических условий в пределах оптималь­ных норм или требуемых для технологических процессов, скорость движения возду­ха допускается принимать в обслуживаемой зоне, на постоянных и непостоянных ра­бочих местах в пределах допустимых норм,

· третьего класса - для обеспечения метеорологических условий в пределах допустимых норм, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха, или оптимальных норм - при экономическом обосновании.

При проектировании вентиляции используется понятие о переходном периоде. В качестве расчетных параметров наружного климата принимают температуру t_H = +8 °С и удельную энтальпию i_H⁼ 22,5кДж/ кг.

Требования к чистоте воздуха выражаются предельно-допустимой концентрацией вредностей (ПДК). Под ПДК понимают содержание в воздухе такого количества вредныхвеществ, которое при ежедневном воздействии в течение неограниченного времени на человека не вызывает в его организме каких-либо физиологических изменений или заболеваний.

Теплопоступления от людей и источников искусственного освещения.

– от людей.

Теплопоступления от людей бывают явными и полными.

Q_я = Q_м^я· (П_м + 0,85·П_ж + 0,75·П_д)

Q_п = Q_м^п· (П_м + 0,85·П_ж + 0,75·П_д)

Q_м^я,п - тепловыделения явные и полные одним мужчиой, которые зависят от тяжести работ и периода года.

П_м , П_ж , П_д - количество мужчин, женщин и детей.

– от искусственного освещения.

Данные теплопоступления расчитываются только для переходного и холодного периодов.

Q_осв = Е·F ·q· h_т

Где Е - нормированная освещенность, лк

F - площадь рабочих поверхностей, м²

q - удельные тепловыделения ламп, Вт/м²лк.

h_т - коэффициент, учитывающий долю поступления теплоты в помещение.

Изображение на i-d диаграмме процессов изменения тепловлажностного состояния воздуха.

В вентиляционном процессе в общем случае происходит изменение всех параметров, в частности i и d. Если расход воздуха, участвующий в процессе обозначим G, кг/с, то количество теплоты, переданное возду­ху (отданное воздухом) в процессе, можно определить:

Q=G(i_к-i_н), кДж/с (2.13)

Соответственно, количество влаги, определяется из выражения:

G_w=G(d_к-d_н), кг/с (2.14)

Рис.2.9 Определение температуры мокрого термометра

Разделим выражение (2.13.) на (2.14.):

Q/G_w=(i_к-i_н)/(d_к-d_н)= Δi/Δd=ε, кДж/кг (2.15)

Это отношение определяет угол наклона к оси абсцисс прямой, изображающей процесс. Прямая называется лучом процесса, а величину ε - угловым коэффициентом луча процесса.

Рис.2.10 Определение температуры точки росы и построение процессов нагрева, охлаждения иохлаждения с осушением.

При известном значении ε для определения конечных параметров воздуха в вентиляци­онном процессе необходимо иметь 2 любых параметра начальных условий и 1 параметр конеч­ных условий (или наоборот).

На рис.2.11. представлена последовательность построения. При известных t (цифра 1) и d (2) определяют положение точки Н (3). Соединяют точку 0 на оси ординат (4) с известным значением ε (5) и получают направление луча процесса. Проводят изотерму (6), отвечающую конечным услови­ям. Через точку Н проводят линию, параллельную линии 4-5, до пересечения с изотермой ко­нечной точки и получают точку К. Направление луча процесса указывают стрелкой. Два парал­лельных луча имеют одинаковые значения углового коэффициента ε.

Величинаε изменяется от – ∞ до + ∞.

Процесс Н₁К₁ (рис.2.10.) - процесс нагревания воздуха при контакте с сухой нагретойповерхностью. В процессе Н₂К₂ происходит охлаждение воздуха. Предельной точкой в этом процессе является точка пересечения с φ 100% (tpосы ) Дальнейшее охлаждение связано с отдачей не только явной, нои скрытой теплоты и процесс идет вниз по φ 100% (К₂К₃) В конечном итоге такой процесс может быть представлен как политропический процесс Н₂К₃.

Рис. 2.11 Построение луча процесса.

Процессы нагревания и охлаждения называют изовлажностными.

Процесс изоэнтальпийного увлажнения при i=const осуществляется в камерах орошения при контакте с мелкодисперсной рециркуляционной водой, которая приобретает температуру равную температуре воздуха, по мокрому термометру (рис.2.12). Может также осуществляться при контакте с орошаемым колой пористым слоем, имеющим развитую поверхность

Угловой коэффициент изоэнтальпийного процесса ε=О

Процесс изотермического увлажнения (рис.2.13) может быть осуществлен в местном автономном кондиционере с паровым увлажнителем. Если к ненасыщенному водяными парами воздуху подмешивать пар при атмосферном давлении, то процесс на i-d диаграмме изобража­ется прямой, приблизительно совпадающий с изотермой, проведенной из начальной точки

21. Теплопоступления от солнечной радиации через покрытие.

Q_покр = [1/R₀ · (t_н –R_нρl_ср- t_в)+ ] · F, Вт

F - площадь покрытия.

R₀ - сопротивление теплопередаче покрытия, м^{2 0}С/Вт.

R₀ = R_в + ΣR_к + R_н

R_в, R_н – сопротивления теплоотдачи соответственно внутренней и наружной поверхности, м²·⁰C/Вт;

ρ- коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности покрытия;

t_н – Среднемесячная температура наружного воздуха за июль, ⁰С.

R_н –термическое сопротивление при теплообмене между наружным воздухом и внешней поверхностью покрытия, м^{2 0}С/Вт.

где v — минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, но не менее 1 м/с.

l_ср – среднесуточная суммарная (прямая и рассеянная) солнечная радиация, падающая а горизонтальную поверхность, Вт/м²;

t_в- расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С

β – коэффициент для определения гармонически изменяющихся велечин теплового потока в различные часы суток.

k- коэффициент для вентилирования.

А_τв – амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций, ⁰С.

23. Теплопоступления от электрической мощности технологического оборудования.

,

N_у – установочная мощность электра двигателя, кВт;

k_и – коэффициент использования электрической энергии (0,7-0,9);

k_з – коэффициент загрузки оборудования (0,5-0,8);

k_о – коэффициент одновременности работы оборудования (0,5-1,0);

η – КПД электрической машины (0,84-0,95);

k_т – коэффициент перехода электрической энергии в тепловую (0,2-1,0);

Q_э – учитывается во все периоды года.

22. Теплопоступления от солнечной радиации через остекление.

,

q', q''- удельные теплопоступления через освещенную и затененную части остекления, Вт/м²;

b_сз – коэффициент, учитывающий наличие и тип солнцезащитных устройств.

k₀ – коэффициент, учитывающий тип остекления,

k_а – коэффициент, учитывающий аккумуляцию тепла внутренними ограждающими конструкциями помещения,

R0 – сопротивление теплопередачи заполнений световых проемов, м²К/Вт;

tн , tв -наружная и внутренняя температуры воздуха в теплый период года, ⁰С.

q_вп, q_вр – удельные теплопоступления от прямой и рассеянной солнечной радиации, зависит от широты местности и ориентации;

k₁ – коэффициент, учитывающий загрязнение атмосферы и затемнение переплетами остекления, зависит от широты местности,

k₂ – коэффициент, учитывающий загрязнение остекления.

F₀' и F₀" - площади освещенной и затемненной части остекления, м²;

F₀ - площадь остекления, м²;

24. Теплопоступления с продуктами сгорания и от остывающего материала.

С прод. сгорания:

, Вт;

где G_т – расход топлива, кг/ч,

Q_р^низшее– низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг,

η_т – коэффициент неполноты сгорания топлива,

η_м – коэффициент эффективности местного отсоса.

От остывающего материала (без фазового перехода):

,

G_м – количество поступающего нагретого материала, кг/ч;

С – теплоемкость материала;

В – коэффициент, учитывающий неравномерность поступления теплоты во времени;

t_м – t материала.⁰С

tв – внутренняя температуры воздуха, ⁰С

25. Определение влагопоступлений.

1) от людей:

, кг/ч;

G_wм – влаговыделения от одного мужчины в зависимости от тяжести выполняемых работ , кг/ч.

n_м, n_ж, n_д – кол-во мужчин, женщин и детей;

2) от станков с охлажденной эмульсией:

, кг/ч;

где N_уст – установочная мощность станка, Вт;

3) от открытой водной поверхности:

а) при отсутствии теплообмена:

, кг/ч;

t_в, t_мг- температура сухого и мокрого термометра;

F – площадь мокрой поверхности.

б) при наличии теплообмена:

, кг/ч,

где а– коэффициент зависящий от температуры воды,

V_в- подвижность над поверхностью воды,

р_в, р_п – парциальное давление при температуре поверхности воды и воздуха;

4) от паропроводов и технологического оборудования:

выбирается в зависимости от вида производства.

26. Теплопотери в вентилируемом помещении.

– Теплопотери через наружные ограждения:

Q_н.о. = А∙K∙(t_p – t_ext)∙(1 + Σβ)∙n, Вт

где А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м²;

t_p – расчетная температура воздуха помещения, ⁰С;

t_ext– расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения

b – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь,

n – коэффициент учета положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху

К – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/м²⁰С;

– теплопотери на инфильтрацию:

30% от Q_н.о.

Q_инф = 0,3 · Q_ок, Вт

– на нагрев ввозимых материалов:

, Вт

где G_м – кол-во поступающего нагретого материала, кг/ч;

С_м – средняя теплоемкость материала в интервалах температур t_н –t_к, кДж/кг*⁰С

В – коэффициент учитывающий неравномерность поступления теплоты во времени;

t_н и t_к, - начальная и конечная температура материала, ⁰С

– теплопотери на нагрев трансп. средств:

, Вт

Q_т – количество тепла, необходимого для обогрева автомобиля, Вт

n – колличество идентичных транспортных средств.

– на нагрев врывающегося воздуха через дверные проемы не снабженные тамбурами и воздушными тепловыми завесами:

, Вт

где С_р- теплоемкость воздуха; кДж/кг*⁰С

А,а – коэффициент учитывающие конструкцию проема;

k – коэффициент зависящий от размеров ворот,

V – скорость ветра в холодный период года; м/с

F- площадь вытяжной шахты и открывающихся аэрационных проемов светоаэрационных фонарей.

t_в ,t_н – температура внутреннего и наружного воздуха, ⁰С.