Расчет поступлений тепла и влаги в помещение

Поступления тепла в помещение

В помещение тепло поступаетот людей, от искусственного освещения, от работающих электродвигателей, от нагретого оборудования и материалов, через заполнения световых проемов от солнечной радиации, а также с нагретым воздухом.

Теплопоступления от людей, а также количество выделяемой влаги определяются в зависимости от тяжести труда, а также от температуры воздуха в помещении. Для расчетов рекомендуется использовать данные из табл. 5.3, в которой приведены средние показатели для мужчин. Принято считать, что женщины выделяют 85 %, а дети в среднем 75 % теплоты и влаги, выделяемых мужчинами.

Таблица 5.3

Количество теплоты и влаги, выделяемых

взрослыми людьми (мужчинами)

Показатели

Количество теплоты, Вт, и влаги, г/ч, выделяемых людьми при температуре воздуха в помещении, °С

В состоянии покоя

При легкой работе

При работе средней тяжести

При тяжелой работе

15°

20°

25°

15°

20°

25°

15°

20°

25°

15°

20°

25°

Теплота:

явная

полная

Влага

Теплопоступления от искусственного освещения

Принято считать, что вся энергия, затрачиваемая на освещение, переходит в теплоту, нагревающую воздух помещения; при этом пренебрегают частью энергии, нагревающей конструкции здания и уходящей через них. Тепловыделения от освещения:

Q_осв = N_осв , кВт, (5.8)

где N_осв – суммарная мощность источников освещения, кВт.

Теплопоступления от электродвигателей, не имеющих принудительного охлаждения с отводом тепла за пределы помещения:

Q_э = N_у · K_загр · K_од · (1 - η) / η , кВт, (5.9)

где N_у – установочная номинальная мощность электродвигателей, кВт; K_загр – коэффициент загрузки электродвигателей, равный отношению передаваемой мощности к установочной (по данным технологов); K_од – коэффициент одновременности работы электродвигателей (по данным технологов); η – коэффициент полезного действия электродвигателя с учетом загрузки; η = K_п·η₁, где η₁ - коэффициент полезного действия электродвигателя при полной загрузке (по каталогам электродвигателей); K_п – поправочный коэффициент, учитывающий загрузку электродвигателя, (по каталогам электродвигателей или табл. 5.4).

Таблица 5.4

Поправочный коэффициент, учитывающий загрузку электродвигателя

Коэффициент загрузки Kзагр	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3
Поправочный коэффициент Kп	0,99	0,98	0,97	0,95	0,91

Теплопоступления от оборудования и материалов

Количество теплоты, поступающей в помещение от нагретого технологического оборудования и материалов, принимают по технологической части проекта или определяют в соответствии с ведомственными указаниями.

Тепловыделения от нагретых поверхностей определяют по обычным формулам теории теплопередачи:

Q_м = F_м·K·(t_ср – t_в) , Вт, (5.10)

где F_м – площадь передающей тепло поверхности (определяют измерением или по данным технологов), м²; K – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·К); t_ср – средняя температура передающей тепло поверхности, °С; t_в – температура окружающего воздуха, °С.

Теплопоступления через внутренние ограждения учитывают, когда перепад температур в двух соседних помещениях ≥10°С.

Теплопоступления в помещение от солнечной радиации

Теплопоступления от солнечной радиации учитывают в тепловом балансе помещений при наружной температуре 10º С и выше. Теплопоступления от солнечной радиации через стены не учитывают.

Количество тепла, поступающего в помещение от солнечной радиации, определяют по формулам:

для остекленных поверхностей

Q_{ост.рад} = F_ост · q_ост · A_ост, Вт; (5.11)

для покрытий

Q_п.рад = F_п · q_п · K_п, Вт, (5.12)

где F_ост и F_п – площади поверхностей остекления и покрытия, м²; q_ост и q_п – теплопоступления от солнечной радиации через 1 м² поверхности остекления, зависящие от его ориентации по сторонам горизонта (табл. 5.5), и через 1 м² поверхности покрытия при коэффициенте теплопередачи 1 Вт/(м²·ºС) (табл. 5.6), Вт/м²; A_ост – коэффициент, зависящий от характера остекления и солнцезащитных устройств (табл. 5.7); K_п – коэффициент теплопередачи покрытия, Вт/(м²·ºС).

Таблица 5.5

Теплопоступления от солнечной радиации через остекленные поверхности

Характер остекления

qост, Вт/м2, при ориентации остекления и географической широте, град. с. ш.

Ю

ЮВ и ЮЗ

В и З

СВ и СЗ

Окна с двойным остеклением (две рамы) с переплетами

деревянными

металлическими

Фонари с двойным вертикальным остеклением с переплетами

деревянными

металлическими

Примечание: Для остекленных поверхностей, ориентированных на север, qост = 0.

Таблица 5.6

Теплопоступления от солнечной радиации через покрытие

(средние значения)

Покрытие	qп, Вт/м2, при географической широте град. с. ш.
Плоское бесчердачное
С чердаком

Таблица 5.7

Значения коэффициента A_ост

Характер остекления, его состояния и солнцезащита	Aост
Двойное остекление в одной раме	1,15
Одинарное остекление	1,45
Обычное загрязнение	0,8
Сильное загрязнение	0,7
Забелка окон	0,6
Остекление с матовыми стеклами	0,7
Внешнее зашторивание стекол	0,25

Теплопоступления с инфильтрующимся воздухом

Принцип расчета инфильтрующегося в помещение воздуха тот же, что и для холодного периода, только в теплый период с воздухом в помещение поступает избыточное тепло, если температура t_н > t_в. Причины поступления воздуха: ветровое давление, гравитационный перепад давления. Эти расчеты производят в основном при выборе систем кондиционирования воздуха.

Поступления влаги в помещение

Поступления влаги W от людей в зависимости от тяжести труда – от 30 до 300 и более г/ч, см. табл. 5.3.

Количество влаги, испаряющейся с открытой поверхности некипящей воды:

W = (a + 0,017· V )·(P₂ – P₁)· ·F , кг/ч, (5.13)

где a – фактор скорости движения окружающего воздуха под действием гравитационных сил, значение а при температуре от 15 до 30°С принимается в соответствии с табл. 5.8; V – относительная скорость движения воздуха над поверхностью испарения, м/с; Р₁ и Р₂ –парциальное давление водяного пара в воздухе помещения, мм рт. ст., и парциальное давление водяного пара, соответствующая полному насыщению воздуха при температуре, равной температуре поверхности воды, мм рт. ст.; 760 – нормальное барометрическое давление, мм рт. ст.; Р_бар – расчетное барометрическое давление для данного географического пункта, мм рт. ст.; F – площадь поверхности испарения, м².

Таблица 5.8

Значения фактора скорости движения воздуха в зависимости от температуры

Температура воды, °С (до)
Фактор скорости а	0,022	0,028	0,033	0,037	0,041	0,046	0,051	0,06

Количество влаги, испаряющейся с мокрых поверхностей строительных конструкций и оборудования определяется по вышеприведенной формуле (5.13) при а = 0,031.

Количество влаги, испаряющейся с мокрой поверхности пола, если известно количество воды W_c, стекающей на пол, а также ее начальная t_н и конечная t_к температура, определяется по следующей формуле:

W_п = , кг/ч, (5.14)

где r – скрытая теплота парообразования, r = 2450 кДж/кг, с – теплоемкость воды, с = 4,2 кДж/кг·°С.

Если вода находится длительное время на поверхности пола, то

W_п @ (6 … 6,5)·(t_в – t_м) ·F , г/ч, (5.15)

где t_в и t_м – температура воздуха в помещении соответственно по сухому и мокрому термометрам, °С.

Испарение с поверхности материалов определяют на основе опытных или технологических данных; выделение влаги через неплотности оборудования также определяют по данным, полученным при натурных исследованиях. Для этого необходимо подобрать специальную литературу.

Количество влаги, испаряющейся с поверхности кипящей воды, определяют по затратам тепла на подогрев воды; для ориентировочных расчетов можно принять, что при кипении испаряется 40 кг/ч воды с 1 м² поверхности.

При устройстве плотных укрытий без отсоса воздуха возможно частичное прорывание влаги из-за высокого парциального давления водяного пара в воздухе под укрытием; расчет влаговыделений производится с понижающим коэффициентом 0,1—0,3, вводимым в вышеприведенные формулы.

При укрытиях с отсосом и наличием дверок или люков прорыв влаги составляет 15—20% – при редком открывании люков и 25—30% – при частом открывании люков.