Расчет поступлений теплоты, влаги и углекислого газа

5.2.1. Методика и пример расчета поступлений теплоты, влаги и СО₂ от людей

Тепло- и влагопоступления от людей определяют по табл. 12 [10] с учетом температуры внутреннего воздуха в помещении и интенсивности физической нагрузки людей.

Таблица 12.

Количество теплоты и влаги, выделяемое взрослыми людьми (мужчинами)

Показатель	Количество теплоты, Вт/чел, и влаги mЧ, г/(ч·чел), выделяемых одним человеком при температуре воздуха в помещении, оС
В состоянии покоя
Теплота явная qЧ.Я
Полная qЧ.П
Влага mЧ
При легкой работе
qЧ.Я
qЧ.П
mЧ
При работе средней тяжести
qЧ.Я
qЧ.П
mЧ
При тяжелой работе
qЧ.Я
qЧ.П
mЧ

Примечание:для женщин значения необходимо умножать на 0,85; для детей – на 0,75.

Выделение в помещение влаги рекомендуется уточнять по следующей формуле, кг/ч:

, где , Вт – разность поступлений полной и явной теплоты, т.е. поток скрытой теплоты; r_O = 2500 кДж/кг – удельная теплота парообразования воды при нулевой температуре; – теплоемкость водяных паров, равная 1,8 кДж/(кг∙К).

Выделение в помещение углекислого газа, выдыхаемого людьми, определяется в одинаковом размере для всех периодов года с учетом интенсивности физической нагрузки по табл. 13 ([11], с изменениями):

Таблица 13.

Количество углекислого газа, выделяемого взрослыми людьми (мужчинами)

Интенсивность нагрузки	Поступления СО2, mCО2, л/ч от 1 чел.
Покой
Легкая работа
Работа средней тяжести
Тяжелая работа

Примечание: для женщин значения необходимо умножать на 0,85; для детей – на 0,75.

Пример расчета поступлений теплоты, влаги и углекислого газа в помещение общественного здания.

Исходные данные:

Общественное двухэтажное здание: Амбулатория на 100 посещений в смену с аптекой IV группы в конструкциях.

Район строительства – г. Краснодар.

Помещение №1 (Зал обслуживания населения).

Размеры: 18,29 (площадь пола)×3,3 (высота) м. В помещении находятся: 7 человек (3 женщины, 4 мужчины) и 1 продавец (женщина), т.е. всего 4 женщины и 4 мужчины. Расчетные параметры наружного и внутреннего климата приняты аналогично примерам п.5.1.1 для рассматриваемого района строительства и с учетом категории помещения по [3].

Расчеты: Коэффициент снижения теплопоступлений от людей:

; . Категория работы – легкая.

Явная теплота:

ТП = 30,4 ºС = t_нА + 3 = 27,4 + 3 (по требованиям [2] при t_нА> +25^о разрешается принимать допустимую по-прежнему на уровне t_нА + 3, т.е. выше, чем +28^о, но не более чем до +33^о); = 37,6 Вт/чел (по таблице 12).

Вт.

Здесь N – число людей соответствующего пола и возраста и с данной категорией работы.

ПП = 18 ºС; = 108,2 Вт/чел.

Вт.

ХП = 20 ºС; = 99 Вт/чел.

Вт.

Полная теплота:

ТП = 30,4 ºС; = 145 Вт/чел (по таблице 12).

Вт.

ПП = 18 ºС; = 153,3 Вт/чел.

Вт.

ХП = 20 ºС; = 151 Вт/чел.

Вт.

Скрытая теплота и влага:

ТП кг/ч.

ПП кг/ч.

ХП кг/ч.

Углекислый газ:

; в нашем случае = 25 л/(ч∙чел) по таблице 13.

л/ч для всех периодов года.

5.2.2. Правила и пример определения теплопоступлений от освещения и отопительных приборов, а также теплопотерь в режиме вентиляции и кондиционирования воздуха

Теплопоступления от источников искусственного освещения учитываются в холодный период года, за исключением помещений, перечисленных в примечаниях, когда такой учет возможен и в теплый и переходный периоды. Эти теплопоступления зависят от принятого уровня освещенности помещения и удельных тепловыделений от установленных светильников и определяются с использованием следующих таблиц [11] по формуле:

,где F_ПЛ – площадь пола помещения, м², коэффициент h_ОСВ равен 1, если светильники находятся непосредственно в помещении, и 0,45 – если светильники располагаются в вентилируемом подвесном потолке. Остальные параметры приведены ниже.

Таблица 14.

Удельные тепловыделения от светильников с люминесцентными лампами (верхние значения) и лампами накаливания (нижние значения)

Тип светильника	Средние удельные тепловыделения qосв, Вт/(лк·м2), для помещений площадью, м2:
Менее 50	50 – 200	Более 200
При высоте помещения, м
До 3,6	Более 4,2	До 3,6	Более 4,2	До 3,6	Более 4,2
Прямого света	0,077	0,202	0,058	0,074	0,056	0,067
0,212	0,280	0,160	0,204	0,154	0,187
Диффузного света	0,116	0,166	0,079	0,102	0,077	0,094
0,319	0,456	0,217	0,280	0,212	0,268
Отраженного света	0,161	0,264	0,154	0,264	0,108	0,145
0,443	0,726	0,424	0,726	0,297	0,399

Таблица 15.

Уровень общего освещения помещений

Помещения	Общая освещенность помещения Е, лк
Проектные залы, конструкторские бюро
Читальные залы, проектные кабинеты, рабочие и классные комнаты и аудитории
Залы заседаний, спортивные, актовые, зрительные залы клубов, фойе театров, обеденные залы, буфеты
Крытые бассейны, фойе клубов и кинотеатров
Номера гостиниц
Зрительные залы кинотеатров, палаты и спальные комнаты санаториев
Торговые залы магазинов продовольственных товаров
То же, промышленных товаров
То же, хозяйственных товаров
Аптеки

Примечания:

1. Для помещений без световых проемов (зрительные залы и т.п.) теплопоступления от освещения учитывают во все периоды года в одинаковом размере. Теплопоступления от солнечной радиации в теплый и переходный период года учитываются, только если такое помещение находится на последнем или единственном этаже – это будут теплопоступления через покрытие или чердачное перекрытие.

2. При "глубоких" помещениях (глубиной больше 6 м от оконных проемов) теплопоступления от освещения учитывают также в теплый и переходный период от источников, освещающих ту часть помещения, которая удалена от окон более чем на 6 м от окон, совместно с теплопоступлениями от солнечной радиации.

3. Частичный учет теплоты от искусственного освещения в теплый и переходный периоды года с коэффициентом 0,3...0,5 по сравнению с холодным периодом года также возможен в помещениях, в которых часть светильников работает днем (читальные залы, офисы, залы ресторанов и т.п.).

Теплопоступления в помещение от отопительных приборов Q_С.О., Вт, установленных в нем, при расчете общеобменной вентиляции или кондиционирования воздуха в холодный период года определяют по формуле:

,где Q_от – расчетная величина теплопотерь помещения, т.е. мощность системы отопления в помещении (из таблицы расчета теплопотерь), Вт; – температура воздуха в помещении в холодный период года для режима вентиляции или кондиционирования воздуха (из таблицы расчетных параметров внутреннего воздуха), ^ОС; t_В.ОТ– то же, для режима отопления (из таблицы расчета теплопотерь), ^ОС; t_СР.ОП– средняя температура теплоносителя в отопительных приборах при расчетных наружных условиях для отопления (параметры "Б"), ^ОС; , где t_Г и t_О – температура воды в подающей и обратной магистралях системы отопления, ^оС. Для предварительных расчетов можно принять t_О = 70^оС, а t_Г = 95^оС, кроме детских садов, яслей и больниц, где нужно принимать 85^оС.

Теплопотери через ограждения и дополнительные теплопотери на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха вентилируемого помещения определяют по таблице расчета теплопотерь с последующим пересчетом на расчетные наружные и внутренние температуры, принятые для режима вентиляции или кондиционирования воздуха:

, Вт – в холодный период года;

, Вт – в переходный период (только для вентиляции).

Здесь t_Н.ПП – расчетная температура наружного воздуха в переходный период, принимаемая равной +10^оС; – расчетная температура внутреннего воздуха в переходный период в режиме вентиляции (из таблицы расчетных параметров внутреннего воздуха), t_Н.ОТ – расчетная температура наружного воздуха в холодный период по параметрам «Б».

Пример расчета теплопоступлений от освещения и отопительных приборов, а также теплопотерь в режиме вентиляции и кондиционирования воздуха для помещения в общественном здании.

Исходные данные:

Общественное двухэтажное здание: Амбулатория на 100 посещений в смену с аптекой IV группы в конструкциях.

Район строительства – г. Краснодар.

Помещение №1 (Зал обслуживания населения).

Размеры: 18,29 (площадь пола)×3,3 (высота) м.

Искусственное освещение:

, Вт.

В нашем случае = 18,29 м², = 150 лк по табл. 15 для аптеки, = 0,087 по таблице 14 при площади помещения до 50 м² и высоте помещения до 3,6 м. Принимаем светильники преимущественно прямого света и берем среднее значение между светильниками прямого и диффузного света. Коэффициент = 0,45 (считаем, что светильники находятся в вентилируемом подвесном потолке).

Тогда Вт.

Теплопоступления от приборов системы отопления:

, где = 862 Вт (из таблицы расчета теплопотерь);

= ;

= 20^оС; = 16^оС;

Вт.

Теплопотери в режиме вентиляции:

= 18^оС; t_Н.ОТ = – 19^оС;

Вт;

Вт.

Пример расчета теплопоступлений от солнечной радиации

Теплопоступления от солнечной радиации для теплого периода определяются через окна по методике, приведенной в Главе 2 [10]. Для переходного периода принимается такое же значение, как и для теплого. Если помещение находится на последнем или единственном этаже, кроме поступлений через окна, необходимо учитывать поступления через покрытие или чердачное перекрытие в размере 5 – 7 Вт/м². Если помещение имеет два или более остекленных смежных фасада, расчет необходимо вести на несколько часов подряд, начиная от момента максимума теплопоступлений от солнечной радиации на один фасад до максимума на другой. При этом для каждого часа вычисляются теплопоступления через каждый фасад, и затем определяются суммарные теплопоступления через все фасады также для каждого часа. За расчетное принимается максимальное значение из всех часовых сумм. В этом случае результаты расчетов целесообразно свести в таблицу. Если в помещении имеются два остекленных противоположных фасада, которые одновременно не освещаются Солнцем, в этом случае расчет ведется на один час – час максимума теплпоступлений для того фасада, для которого этот максимум больше, и к результату добавляются теплопоступления через окна второго фасада для этого же часа (в этом случае это будут поступления только рассеянной радиации, т.к. данный фасад в этот момент прямыми лучами Солнца не будет освещен). Подробнее см. также пример расчета теплопоступлений, приведенный ниже.

Исходные данные:

Общественное двухэтажное здание: Амбулатория на 100 посещений в смену с аптекой IV группы в конструкциях.

Район строительства – г. Краснодар.

Помещение №1 (Зал обслуживания населения).

Размеры: 18,29 (площадь пола)×3,3 (высота) м.

В помещении имеется одно окно с ориентацией на СВ.

Географическая широта φ = 44 ºс.ш.; площадь окна м²;

Расчет теплопоступлений от солнечной радиации через окна помещения

1) Максимальное количество теплоты от прямой и рассеянной солнечной радиации, проникающей через одинарное остекление:

, в период с 6 до 7 часов по таблице 2.3 [10] для остекления, ориентированного на СВ на широте 44^о.

Угол между солнечным лучом и окном: , где h – высота стояния Солнца; – солнечный азимут остекления. Принимаем h = 19º по таблице 2.8 [10] для периода 6 – 7 часов и широты 44^о.

По той же таблице принимаем азимут Солнца ^о. Поскольку <135, то по таблице 2.6 [10] при ориентации СВ и времени до полудня ^о.

Тогда º.

2) Коэффициент инсоляции вертикального остекления:

, где Н – высота окна (Н = 1,2 м); В – ширина (В = 0,9 м);

а = с = 0 – т.к. отсутствуют внешние солнцезащитные козырьки;

= = 0,13 – заглубление остекления от наружной поверхности фасада (принято 0,13 м, как для кирпичных зданий).

Отсюда .

3) Коэффициент облучения зависит от углов:

–вертикальная компонента (Рис.2.4 [10]); –горизонтальная компонента (см. там же).

Тогда .

4) Удельный тепловой поток от проникающей солнечной радиации через принятое остекление:

, где – коэффициент относительного проникания солнечной радиации; для окон с двойным остеклением без солнцезащитных устройств и толщиной стекла 4 – 6 мм по таблице 2.4 [10] =0,8;

– коэффициент учета затенения окна переплетами; для принятого остекления по таблице 2.5 [10] = 0,65.

Тогда .

5) Наружная условная температура на поверхности окна:

, где – средняя температура наиболее жаркого месяца (июля); = 23,3 ºС [1]; для кондиционируемых помещений следует принимать наружную температуру в теплый период года по параметрам «Б». – средняя суточная амплитуда колебания температуры наружного воздуха в теплый период; = 18ºС [1];

= – 0,605 – коэффициент, учитывающий суточный ход наружной температуры (таблица 2.9 [10] при ε = 0 для периода 6 – 7 часов);

– приведенный коэффициент поглощения радиации; = 0,4 по таблице 2.4 [10] для двойного остекления без солнцезащитных устройств при толщине стекла 4 – 6 мм;

, – количество теплоты, поступающей на вертикальную поверхность ориентации СВ в период 6-7 часов от прямой и рассеянной радиации для широты 44^о по таблице 2.10 [10] ( = 419 , = 133 );

– коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности окна; для вертикальной поверхности .

.

6) Теплопоступления от теплопередачи через окно:

, где R_o – сопротивление окна теплопередаче в летних условиях; для выбранного типа окна R_о = 0,42 Вт/(м·К) по таблице 2.4 [31].

7) Суммарные теплопоступления через окно, ориентированное на СВ:

Вт.

Результаты всех расчетов сводим в таблицы.

Таблица 16.

Теплопоступления и теплопотери помещения с общеобменной вентиляцией

Наименование помещения	Объем помещения, м3	Расчет- ный период года	Поступления в помещение явной теплоты, Вт
От людей	От солнечной радиации	От искусственного освеще­ния	От систе­мы отопления	От технологического оборудования	От прочих источников
Явная	Полная
	18,29×3,3 = 60,4	ТП	278,2			–	–	–	–
ПП				–	–	–	–
ХП	732,6	1117,4	–	107,4		–	–

Продолжение таблицы

Теплопоступления в помещение, Вт	Теплопотери помещения, Вт	Избыточная теплота
Суммарные	Суммарные	Явная	Полная
Явные	Полные	скрытые	Вт	Вт/м3	Вт
507,2		797,8	–	507,2	8,4
					13,8
	2038,8	384,8	960,5	693,5	11,5	1078,3

Таблица 17.

Сводная таблица вредных выделений

№№ помещения	Наименование помещения	Объем помещения, м3	Расчет­ный период года	Тепловые избытки	Влаговыделения, кг/ч	Газовые выделения, л/ч	e = Qп/Mвп, кДж/кг
Явные, кДж/ч	Скрытые, кДж/ч	Полные, кДж/ч
	Зал обслуживания населе­ния	60,4	ТП				1,12
ПП				0,5
ХП				0,55

Примечание:для перевода теплоизбытков в кДж/чнеобходимо теплоизбытки в Вт умножить на 3,6.