Теплопоступления от инфильтрации

Инфильтрация или проникновение наружного воздуха под действием ветра и разности температур через неплотности наружных ограждающих конструкций является фактором, которым нельзя пренебрегать. Особенно ее надо учитывать для окон и дверей, расположенных с подветренной стороны.

Количество тепла, инфильтрующего через щели определяется по формуле:

Q_инф = Σ (a m l) c_в (t_н - t_в)

Необходимо учитывать тот факт, что проникающий за счет инфильтрации зимний воздух несет отрицательную тепловую нагрузку, т. е. в этом случае поступающий воздух будет охлаждать помещение. В летний период при тех же плотностях ограждений влияние инфильтрации меньше, чем зимой, так как летом меньше чем зимой скорости ветров и меньше разности температур. Для помещений, которые оборудуются системой кондиционирования воздуха, необходимо все ограждения выполнять с максимальной герметичностью. Если притворы окон, две­рей и фонарей имеют специальные уплотнения (плотная замазка, резиновые прокладки и т. а.) то инфильтрация воздуха будет незначительна я теплопоступления можно не учитывать.

Для подбора вентиляционного оборудования или необходимого по холодопроизводителъности кондиционера надо рассчитать тепло, поступающее в помещение от всех основных источников поступления по формуле:

Q_общ = Q₁ + Q_осв + Q_мех + Q* + Q_инф

В случае использования в помещении дополни­тельного тепловыделяющего оборудования соответствующая тепловая нагрузка их должна быть учтена в рассчитываемом тепловом балансе.

Упрощенная экспресс методика расчета системы кондиционирования и вентиляции воздуха

Для подбора необходимого по мощности (холодопроизводительности) кондиционера надо рассчитать тепло, поступающее в помещение от солнечной радиации, освещения, людей, оргтехники и т. д.

Расчет теплопоступлений

Основные теплопритоки в помещение складываются из следующих составляющих:

Теплопритоки, возникающие за счет разности температур внутри помещения и наружного воздуха, а также солнечной радиации Q₁, рассчитываются по формуле:

Q₁=V * q_уд Вт

где

V = S * h — объем помещения;
S — площадь помещения;
h — высота помещения;
q_уд — удельная тепловая нагрузка, принимается:
30 – 35 Вт/м³ — если нет солнца в помещении,
35 Вт/м³ — среднее значение;
35 – 40 Вт/м³ — если большое остекление с солнечной стороны;

Теплопритоки, возникающие за счет находящейся в нем оргтехники Q₂.

Теплопоступления от оборудования зависят в первую очередь от потребляемой мощности и частоты использования.

Вид оборудования	Теплопоступления, Вт	Коэф. одновременности использования
Компьютер (систем- ный блок + монитор)		0,6 - 0,8
Лазерный принтер		0,3 - 0,6
Копировальный аппарат		0,1 - 0,6
Холодильник		0,4 - 0,6
Электрочайник	300 - 600	0,1
Газовая плита		Зависит от типа помещения

В общем случае величина теплопоступлений от электрооборудовании определяется по формуле:

Q₂ = Q_об = N * K₁ * K₂ Вт

где

N — потребляемая мощность, Вт;
К₁ — коэффициент перехода электроэнергии в тепловую (100 – 80%);
К₂ —коэффициент использования оборудования (30 – 80%).

Теплопритоки от людей, находящихся в помещении Q₃.

Теплопритоки, возникающие от людей, находящихся в помещении.

Q3 = q * n Вт

где

q – удельные теплопоступления от одного человека, Вт (смотреть статью Тепловыделения)
n – количество людей в помещении.

Примечания:
1) Для детей до 12 лет выделения вредностей принимать с коэффициентом 0,5.
2) Для женщин выделения вредностей принимать с коэффициентом 0,75.

От людей в помещения поступает явная теплота (за счет лучистоконвективного теплообмена с воздухом и поверхностями помещения) и скрытаятеплота (выделяемая с влагой выдыхаемого воздуха и за счет испарений с поверхности кожи). Полная теплота равна сумме явной и скрытой теплоты. Теплопоступления от людей зависят от тяжести выполняемой работы; температуры и влажности окружающего воздуха, его подвижности, теплоизолирующими свойствами одежды; особенностями терморегуляции самого человека. Теплопродукция человека и его
способность к терморегуляции зависят от пола и возраста.

Суммарное количество теплопоступлений

Q = Q₁+ Q₂ + Q₃ Вт

К подсчитанным теплопритокам прибавляется 20% на неучтенные теплопритоки:

Q_общ = (Q₁ + Q₂ + Q₃) * 1,2 Вт

В случае использования в помещении дополнительного тепловыделяющего оборудования (электроплит, производственного оборудования и т. п.) соответствующая тепловая нагрузка должна быть также учтена в данном расчете.

 

Задание 6

Вентиляция обеспечивает воздухообмен, необходимый для удаления из помещений и избытков тепла, влаги, пыли, химических веществ, подачи чистого воздуха и поддержания метеорологических параметров в производственных помещениях.

По способу подачи в помещение свежего воздуха и удаления загрязненного, системы вентиляции делят на естественную, механическую и смешанную. Вентиляция может быть приточной, вытяжной и приточно-вытяжной.

 

Общие требования к системам вентиляции

 

1. В соответствии с СНиП (строительными нормами и правилами) если на одного работающего приходится 20м³ производительность вентиляции должна составлять не менее 30м³/час. Производительность снижается с увеличение объема помещения на одного работающего; если объем составляет более 40м³ на одного работающего допускается применение естественной вентиляции через форточки и проемы.

2. Система вентиляции должна быть пожаро–и взрывобезопасна и не создавать шум на рабочих местах, превышающий предельно – допустимые уровни.

3. Объем приточного воздуха должен соответствовать объему удаляемого, разница не должна превышать 10 – 15%.

4. В смежных помещениях приток воздуха должен быть больше там, где выделяется меньше вредных веществ, что будет препятствовать проникновению их в помещение с чистым воздухом.

 

 

 

Рисунок 2.1.Состав вентиляционной системы

 

Система состоит:

1 - воздухозаборное устройство, устанавливаемого снаружи здания в местах с наименьшими выделениями вредных веществ;

2 - воздуховодов;

3 - фильтров и калориферов для очистки и подогрева воздуха;

5 - центробежных вентиляторов;

4 - приточных и вытяжных отверстий, через которые подается и удаляется воздух.

6- клапан предназначен для осуществления рециркуляции воздуха.

 

1. Подлежащие удалению теплоизбытки Q_изб определяется по формуле (1.6):

 

, кДж/ч, (1.6)

 

где Q_n – количество тепла, поступающего в воздух помещения от производственных и осветительных установок, в результате тепловыделений людей, солнечной радиации и др. кДж/ч;

Q_отд – теплоотдача в окружающую среду через стены здания, кДж/ч;

 

2. Количество воздуха, которое необходимо удалить за 1 час из производственного помещения L при наличии теплоизбытков, определяется по формуле(1.7):

(1.7)

 

 

где С – теплоемкость воздуха, с=1 кДж/кг;

∆Т – разность температур удаляемого и приточного воздуха, К;

γ_пр – плотность приточного воздуха, γ_пр= 1,29 кг/м³;

 

При наличии в воздухе помещения вредных газов и пыли, количество воздуха, которое необходимо подавать в помещение для уменьшения концентраций вредных выделений до допустимых норм, рассчитывают по выражению формула (1.8):

 

, (1.8)

 

где W – количество поступающих вредных выделений, г/ч

С_д – предельно допустимая концентрация вредных выделений в воздухе помещений, г/м³, причем:

- для СО С_д = 2*10^-2 г/м³

- для пыли Рb С_д = 1*10^-5 г/м³

- для нетоксичной пыли П С_д = 10^-2 г/м³

С_n – концентрация вредных примесей в воздухе, поступающем в производственное помещение, г/м³;

При решении данной задачи считать, что С_n=0;

 

3. Для каждого вида вредных выделений необходимое количество вентиляционного воздуха L рассчитывается отдельно. Затем берется наибольшее из полученных значений и определяется кратности воздухообмена:

, (1.9)

 

Задание 7

Методика оценки химической обстановки включает в себя следующие этапы:

1. Определяем возможную площадь разлива АОХВ по формуле:

 

S = Q / (r × 0,05) (2.1)

 

где Q- масса АОХВ, т;

р - плотность АОХВ, т/м³;

0,05- толщина слоя разлившегося АОХВ, м;

2. Находим глубину зоны химического заражения (Г) по таблице 2.2 с учетом примечания.

 

 

Глубина распространения облака, зараженного АОХВ, на открытой местности, км

(емкости не обвалованы, скорость ветра 1 м/с; изотермия)

 

Таблица 2.2

Наименование АОХВ	Количество АОХВ в емкостях (на объекте), т
Хлор, фосген	4,6		11,5
Аммиак	0,7	0,9	1,3	1,9	2,4
Сернистый ангидрид	0,8	0,9	1,4		2,5	3,5
Сероводород	1,1	1,5	2,5			8,8

Примечание:

1. Глубина распространения облака при инверсии будет примерно 5 раз больше, а при конвекции- в 5 раз меньше, чем при изотермии.

2. Глубина распространения облака на закрытой местности в населенных пунктах со сплошной застройкой, в лесных массивах) будет примерно в 3,5 раза меньше, чем на открытой, при соответствующей степени вертикальной устойчивости воздуха и скорости ветра.

3. Для обвалованных емкостей с АОХВ глубина распространения облака уменьшается в 1,5 раза.

4. При скорости ветра более 1 м/с вводятся следующие поправочные коэффициенты (таблица 2.3):

 

Таблица 2.3

Степень вертикальной устойчивости воздуха	Скорость ветра, м/с
Инверсия		0,6	0,45	0,38	-	-
Изотермия		0,71	0,55	0,5	0,45	0,41
Конвекция		0,7	0,62	0,55	-	-

 

3. Определяем ширину зоны химического заражения (Ш), которая составляет:

при инверсии- 0,03·Г

при изотермии- 0,15·Г

при конвекции- 0,8·Г

 

4. Вычисляем площадь зоны химического заражения (S₃) по формуле

, (2.2)

 

5. Определяем время подхода зараженного воздуха к населенному пункту, расположенному по направлению ветра (t_подх), по формуле

(2.3)

 

где R- расстояние от места разлива АОХВ до заданного рубежа (объекта), м;

V_ср- средняя скорость переноса облака воздушным потоком, м/с

V_ср = (1,5÷2,0)·V

где V- скорость ветра в приземном слое, м/с:

1,5- при R<10 км;

2,0- при R>10 км

 

6. Определяем время поражающего действия АОХВ (t_пор) по таблице 2.4:

 

Время испарения некоторых АОХВ, ч (скорость ветра 1м/с)

Таблица 2.4

Наименование АОХВ	Вид хранилища
	Необвалованные	Обвалованные
Хлор	1,3
Фосген	1,4
Аммиак	1,2
Сернистый ангидрид	1,3
Сероводород

Примечание: При скорости ветра более 1 м/с вводятся следующие поправочные коэффициенты (таблица 2.5):

Таблица 2.5

Скорость ветра, м/с
Поправочный коэффициент		0,7	0,55	0,43	0,37	0,32

 

7. Определяем возможные поражения (П) людей (в количественном выражении), оказавшихся в очаге химического поражения и в расположенных жилых и общественных зданиях по таблице 2.6

 

Возможные поражения людей от АОХВ в очаге поражения, %

 

Таблица 2.6

Условия расположения людей	Обеспеченность людей противогазами, %
На открытой местности     В простейших укрытиях, зданиях	90-

 

Примечание: Ориентировочная структура поражения людей в очаге поражения: легкой степени- 25%, средней и тяжелой степени- 40%, со смертельным исходом-35%.

 

 

Задание 8

Определение размеров зон наводнений во время прорывов плотин и затоплений при разрушении гидротехнических сооружений осуществляем по следующей методике:

1. Определяем время прихода волны попуска (t_пр.) на заданное расстояние:

 

t_пр.= R /V, (2.4)

 

где R- расстояние от плотины до объекта затопления, м;

V- средняя скорость движения волны попуска, м/с.

 

2. Определяем высоту попуска (h) на заданном расстоянии по таблице 2.8:

 

Ориентировочная высота волны попуска и продолжительность ее прохождения на различных расстояниях от плотины

 

Таблица 2

Наименование параметров	Расстояние от плотины, км
Высота волны попуска	0,25H	0,2H	0,15H	0,75H	0,5H	0,03H	0,02H
Продолжительность прохождения волны попуска t, ч	Т	1,7Т	2,6Т	4Т	5Т	6Т	7Т

 

3. Определяем продолжительность прохождения волны попуска (t) на заданное расстояние, для чего сначала находим время опорожнения водохранилища (Т) по формуле

(2.5)

 

где W- объем водохранилища, м³;

В- ширина прорана или участка перелива воды через гребень неразрушенной плотины, м;

N- максимальный расход воды на 1 м ширины прорана (участка перелива воды через гребень плотины), м³ /с м, ориентировочно равный(таблица 2.9):

 

Таблица 2.9

Н, м
N, куб. м/с·м

 

Продолжительность прохождения волны попуска (t) рассчитываем по таблице 2.8 в зависимости от заданного расстояния от плотины.

 

Задание 9

Определяем коэффициент К по формуле

 

где R- расстояние от места взрыва газовоздушной смеси, м;

Q- количество взрывоопасной смеси, хранящейся в емкости или агрегате, т.

1.Определяем избыточное давление ударной волны.

При К<2 по формуле:

,

 

При К>2 по формуле:

,

 

 

Ориентировочное значение избыточного давления ударной волны при взрыве газовоздушной смеси можно определить следующим образом:

Поражения, возникающие под действием ударной волны, подразделяются на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые (смертельные).

Легкие поражения возникают при избыточном давлении во фронте ударной волны ∆Р_ф=20-40 кПа характеризуются легкой контузией, временной потерей слуха, ушибами и вывихами.

Средние поражения возникают при избыточном давлении во фронте ударной волны ∆Р_ф=40-60 кПа и характеризуются травмами мозга с потерей человеком сознания, повреждением органов слуха, кровотечениями из носа и ушей, переломами и вывихами конечностей.

Тяжелые и крайне тяжелые поражения возникают при избыточных давлениях соответственно ∆Р_ф=60-100 кПа и ∆Р_ф >100 кПа и сопровождаются травмами мозга и длительной потерей сознания, повреждением внутренних органов, тяжелыми переломами конечностей и т.д.

Косвенное воздействие ударной волны заключается в поражении людей летящими обломками зданий и сооружений, камнями, деревьями, битым стеклом и другими предметами, увлекаемыми ею.

При действии нагрузок, создаваемых ударной волной, здания и сооружения могут подвергаться полным (>40-60 кПа), сильным (>20-4- кПа) средним (>10-20 кПа) и слабым (>8-10 кПа) разрушениям.

Задача 10

Всякий нежелательный звук принято называть шумом. Шум вреден для здоровья, снижает работоспособность, повышает уровень травматизма. Поэтому необходимо предусматривать меры защиты от шума.

Уменьшить шум можно различными методами: применением полосы земных насаждений, стены – преграды. Шум в производственных помещениям можно значительно уменьшить облицовкой стен и потолков звукопоглощающими материалами (пористой штукатуркой, перфорированными, плотной пористой тканью).

Расчет уровня шума с учетом расстояния производится по формулам:

 

L_R1=L₁-20 lg R₁-8, дБ,

L_R2=L₂-20 lg R₂-8, дБ,

L_R3=L₃-20 lg R₃-8, дБ,

 

Суммарная интенсивность шума определяется последовательно по формуле (1.13):

L_S1,2,3=L_A+DL, дБ,

 

где L_A - наибольший из 2-х суммируемых уровней, дБ;

DL - поправка, зависящая от разности уровней, определяемая по таблице 1.9:

 

Таблица 1.9

Разность уровня источников LА-LВ, дБ
Поправка DL	3,0	2,5	2,0	1,8	1,5	1,2		0,8	0,6	0,5	0,4	0,2

Пример: L_R1= 85 дБ

L_R2= 95 дБ

L_S1,2= 95+0,4= 95,4 дБ

95- наибольший из сравниваемых уровней;

0,4- поправка, определяемая по таблице 1.8 в зависимости от разницы уровня L_R1

(L_A) и L_R2 (L_В). Далее сравнивают:

L_Σ1,2 и L_R3

L_Σ1,2,3=100+1,2=101,2дБ

где 100- наибольший из сравниваемых уровней;

1,2 – поправка определяемая по таблице 1.9 в зависимости от разности уровней L_Σ1,2 (L _А ) и L_R3 (L_В).

Полученный результат сравнивают с нормативным уровнем - 50 дБ для рабочего места инженера-программиста. Если уровень шума превышает нормативный, предлагаются следующие меры защиты:

а) использования звукоизолирующих материалов для покрытия стен и потолка;

б) вынос рабочего места за стену-преграду;

Для использования меры а) исходные данные приведены в таблице исходных данных:

α_1, α₂- соответственно коэффициенты поглощения материала потолка до и после покрытия шумопоглощающим материалом;

β₁ и β₂ - соответственно коэффициенты поглощения материала стен до и после покрытия;

γ - коэффициент поглощения пола. Пол не покрывается шумопоглощающим материалом. При расчете принять γ =0,061.

Звукопоглощение стен и потолка до применения шумопоглощающих материалов:

 

М₁= S_n ·α₁+S_c·β₁+S_пол· γ, ед. поглощения

 

Звукопоглощение стен и потолка после применения шумопоглощающих материалов:

М₂= S_n·a₂+S_c×b₂+S_пол× γ, ед. поглощения

 

Площади пола и потолка равны.

 

Снижение интенсивности шума составили формула:

 

С учетом применения материалов определим суммарный уровень шума формула (1.16):

L_M =L_S1,2,3 - К, дБ

 

L_M - уровень шума с учетом применения шумопоглощающих материалов;

L_S1,2,3- суммарный уровень шума от 3 источников на рабочем месте.

 

Полученные данные сравниваем с нормативным значением. Если уровень шума соответствует нормативному - расчет на этом можно закончить. Если нет - применяется мера б).

Для использования меры б) исходные данные приведены в таблице 1.8 (любые три по выбору):

Если между источником шума и рабочим местом есть стена-преграда, то уровень интенсивности шума снижается на N, дБ

N= 14,5 Ig G+ 15, дБ

 

где G- масса одного м² стены- преграды, кг

Определение уровня шума на рабочем месте с учетом стен-преград производится по формуле (1.18):

L_N= L_{S1,2, 3}-N, дБ

 

 

Таким образом, конечный уровень шума на рабочем месте определится как

L_N, дБ = L_M – N = L_S1,2,3 – K – N.

 

По результатам расчетов сделать выводы.

 

Определить уровень шума в жилом помещении с учетом материала стен и расстояния R от источника шума.

 

Для решения данной задачи можно воспользоваться методикой, изложенной выше.

1. Определить уровень шума с учетом расстояния:

L_R= L_экв-20 lg R-8, дБ

 

2.Определить уровень шума за стенами дома:

N= 14,5 lg G+15, дБ

 

Определить уровень шума с учетом расстояния и стены-преграды:

L_N= L_R-N, дБ