Тепловологісний баланс приміщення і його складові

Розрахунок теплового балансу приміщення виконується при умові стану теплової рівноваги огорож та обладнання, що диктується постійністю і незмінністю їх температури. У загальному вигляді рівняння теплового балансу приміщення запишеться так:

 

Q= , (3.3)

 

де Q_над -теплота що надходить в примыщення, Вт;

Q_втр -тепловтрати примыщення, Вт.

Складові теплоти балансного рівняння відображають конвективну та променисту теплоту, які суттєво відрізняються між собою.

Розповсюдженою складовою рівняння теплового балансу є надходження теплоти від людей, яка має дві складові:

Явна променисто-конвективна теплота Q_л та прихована теплота пароутворення Q_пр.л.

Повна кількість теплоти Q_{л hf}, яка виділяється організмом людини, залежить від ступеня важкості виконуємої людиною роботи, теплозахисних властивостей одягу та температурного режиму приміщення.

Повна кількість теплоти від людей, яка надходить у приміщення визначається за формулою:

Q_л.hf = q_{hfi ·} n, (3.4)

де q_hfi - питоме виділення повної теплоти однією людиною Вт/люд;

n - число людей в приміщенні з данною інтенсивністю навантаження, люд. Явна кількість теплоти від людей, яка надходить у приміщення визначається за формулою:

 

Q_л.= , (3.5)

 

де q_i - питоме виділення явної теплоти однією людиною Вт/люд; n - число людей в приміщенні з данною інтенсивністю навантаження, люд.

Для зали ресторану:

Q_осв=F*N* =57,7*12*0,13=90Вт, (3.6)

де N-питома потужність ламп на 1 м² площі приміщення;

F - площа приміщення, м² .

Теплонадходження у приміщення через світлові прорізи за рахунок сонячної радіації визначається за формулою:

 

Q_ср=F·q_{c.p .} (3.7)

 

де q_ср- питоме теплонадходження через вікна, залежно від їх орієнтації, типу та характеристики засклення Вт/м²;

F-сумарна площа вікон м².

Для зали ресторану:

Q_срПнС =7,4·92=681 Вт при F=7,4 м²

Q_срПнЗ =14,8·92=1362 Вт при F=14,8 м²

Q_срПн =13,9·92=1279 Вт при F=13,9 м²

Сумарна кількість сонячної радіації, що надходить до приміщення зали ресторну:

Q_ср=3322 Вт.

Тепловіддача опалювальних приладів

В приміщеннях з надликом теплоти в холодний період не завжди передбачають виключення опалювальних приладів водяного опалення. В цьому випадку при визначенні сумарних теплонадходжень в приміщення в холодний період року враховують також тепловіддачу опалювальних приладів. Тепловіддача опалювальних приладів при розрахункових внутрішніх тазовнішніх умовах для вентиляції дорівнює тепловтратам будівлі режимі вентиляції. Тобто тепловтрати повністю компенсуються системою водяного опалення.

 

Втрати теплоти в режимі опалення:

В період, коли припливна вентиляція не працює, загальні втрати теплотиΣQвт.оп, Вт (втрати теплоти з інфільтраційним повітрям не враховуємо),що компенсується місцевими опалювальними приладами,складають:

 

Q_пр,оп= aqV_прим(t_оп - t_extБ), (3.8)

де а-коефіцієнт, що враховує відмінність фактичної різницітемператур від різниці для якої розраховують тепловтрати;

q-питомі тепловтрати табл.4.8 [17].

Для зали ресторануV _прим.=208 м3

Q_о._оп=1,17·0,45·208·(18+22)=4380 Вт.

Втрати теплоти в режимі вентиляції:

Під час роботи системи вентиляції з механічним збудженням в приміщенні створюється надлишковий тиск за рахунок перевищення кількості приточного повітря над витяжним. Через прийняті вікна у приміщення не потрапляє інфільтраційне повітря, тому в режимі вентиляції додаткові тепловтрати на підігрів інфільтраційного повітря не враховуються в балансі, а тепловтрати в режимі вентиляції визначаються по залежності:

, (3.9)

 

де t_в.в.,t_оп -розрахункові внутрішні температури повітря на вентиляцію і опалення;

t_ехт^б -температура зовнішнього повітря параметри Б.

 

Для зали ресторану

Q_в.в.=4380*(20-(-23))/(18-(-23))=4599Вт

Теплота, яка виділяється при охолодженні страви Q_гс,Вт, у обідніх залах підприємств громадського харчування, відповідно до даних [17], визначається за формулою:

 

Q_гс=0,278·m·C_cer·(t_n-t_k)·n/ , (3.10)

 

де m- середня маса страв, яка припадає на одного відвідувача кг/люд (приймається 0,85 кг/люд);

C_cer – середня тепломісткість страв, кДж/кг ⁰С (приймається 3,35 кДж/кг ⁰С);

t_n і t_k – початкова та середня температура страв ⁰С (приймається відповідно, 70 і 40 ⁰С);

n - кількість посадкових місць (327);

- час приймання страви одним відвідувачем (для їдальні без самообслуговування приймається 0,75 година).

 

Q_гс = 0,278·0,85·3,35·(70-40)·43/ 0,75=1362Вт.

 

Баланс вологи в приміщенні і його складові.

Як правило, надходження вологи у робочу зону приміщення розраховується для теплого і холодного періоду року і приймається за основу при розрахунках повітрообмінів.

Кількість вологи, яка виділяється людьми залежить від інтенсивності виконуємої роботи та температури повітряного серидовища в якому знаходиться людина.

Вологонадходження від людей, г/год, визначаються за формулою:

 

W_вол.л= М_л·n, (3.11)

 

де М_л-питомі надходження вологи однією людиною при даній інтенсивності виконуємої роботи г/год. (приймається з таблиці 4.1 [17])

n- кількість людей з даною інтенсивністю виконуємої роботи, люд.

Для зали ресторану

W_{вол.лхп}= 75·50=3,2 кг/год

W_{вол.л тп}= 107·50=4,6 кг/год

Вологонадходження від страви, що охолоджується.

Вологонадходження від страви, що охолоджується в обідніх залах підприємств громадського харчування, визначається за формулою:

W_вол.л=к·m·C_cer·(t_n-t_k)·n/ ·(2500+1.8· t_cer), (3.12)

де к – поправочний коефіціент,який враховує нерівномірність споживання страв (К=0,34);

W_вол - вологонадходження від страви, що споживається людьми кг/год;

m -середня маса страв, яка припадає на одного відвідувача кг/люд (приймається 0,85 кг/люд);

C_cer – середня тепломісткість страв, кДж/кг ⁰С (приймається 3,35 кДж/кг ⁰С)

t_n і t_k – початкова та середня температура страв ⁰С (приймається відповідно, 70 і 40 ⁰С);

n - кількість посадкових місць (114);

- час приймання страви одним відвідувачем (для їдальні без самообслуговування 0,75 година);

t_сер – середня температура страви (55 ⁰С).

 

W_вол.л = 0,34·0,85·3,35·(70-40)·327/0,75·(2500+1,8·55) = 0,64 кг/год

 

Надходження в приміщення газових шкідливостей

Кількість вуглекислого газу, що виділяється людьми:

Для зали ресторану:

М_СО2 = 24·50=1032 г/год

Тепловий баланс.

 

Різниця теплонадходжень_. ∑Q_надх і втрат теплоти ∑Q_вт визначає теплонадлишки (або теплонестачу) ∆Q в приміщенні, які повинні бути асимільовані (або компенсовані) вентиляційним повітрям

Відповідно визначаємо теплонадлишки (або теплонедостачу) повні для теплого і холодного періоду року. Знайдені значення заносимо до таблиці 3.4.

 

 

Тепловий баланс для зали ресторану Таблиця 3.4

Об’єм, м^3	Період року	Розрахункова температура	Тепловтрати	Теплонадходження	Теплонадлишки та теплонестачі	Тепло-напруження Вт/м^3
text,^oC	twz,^oC	tl,^oC		явні	повні	явні	повні
	ТП	26,4		26,7	-
ХП	- 22		22,1

Для допоміжних приміщень. при кількості відвідувачів і співробітників 75чоловік визначаємо надлишки теплоти за формулами 3.4 і 3.5:

Холодний період

Явна теплота Q_л.hf =108·75=8100 Вт

Повна теплота Q_{л .} =152·75=11400 Вт

Теплий період

Явна теплота Q_л.hf =79·75=5925 Вт

Повна теплота Q_{л .} =147·75=11025 Вт

Значення q_hfi (питоме виділення повної теплоти однією людиною Вт/люд) беремо з таблиці 4.1 [17].

Теплонадходження від джерел штучного освітлення, як перехід електроенергії у теплову Q_осв. Кількість тепла, що надходить в приміщення від джерел штучного освітлення однакова у теплий та холодний періоди та визначається за проектною потужністю освітлювачів. При цьому вважають, що вся енергія, яка втрачається на освітлення переходить в тепло, яке нагріває повітря приміщення. В роботі використано люмінесцентні лампи переважно відбитого світла, з розподіленням струмини світла вниз.

Теплонадходження від джерел освітлення визначаємо формулою 3.6:

Q_осв=F·N· ,

де F - площа підлоги приміщення, яка освітлюється, м², N - питома потужність освітлювальних ламп, Вт/м², урозрахунках використовуємо табл. 4.2 [17], -коефіціент, який враховує надходження теплоти у робочу зону приміщення від світильників різного типу: 0,55 – для люмінісентних ламп; 0,85- для ламп розжарювання.

У теплий період року враховуємо більше значення теплоти із складових освітлення та сонячної радіації при складанні рівняння теплового балансу.

 

Для приміщень номерів готелю:

Q_осв= F·N· =570·12·0,13= 889 Вт.

 

Теплонадходження у приміщення через світлові прорізи за рахунок сонячної радіації визначається за формулою 3.7:

 

Для приміщень номерів готелю:

Q_ср =64,8·164=10627 Вт при F=64,8 м^2.

Теплонадходження у приміщення від обладнання, комп’ютерів та друкувільної техніки визначамо за формулою:

 

Q_обл= N·q_{c.p .} (3.13)

 

Q_обл=60·0,255+3·0,4+4·0,422+4·0,34+2·0,255=19,62 кВт

 

В період, коли припливна вентиляція не працює, загальні втрати теплоти ΣQвт.оп, Вт (втрати теплоти з інфільтраційним повітрям не враховуємо), що компенсується місцевими опалювальними приладами розраховумо за формулою 3.8:

Для приміщень номерів готелю: V _прим.=1880 м3

Q_о._оп =1,17·0,45·1880·(18+22)=39593 Вт.

Втрати теплоти в режимі вентиляції визначамо за формулою 3.9:

 

Для приміщень номерів готелю:

Q_в.в.=39593·(18-(-22))/(18-(-22))=39593 Вт

 

Вологонадходження в приміщенні визначамо за формулою 3.11:

Для приміщень номерів готелю:

W_{вол.л хп}= 67·75=5,03 кг/год

W_{вол.л тп}=99 ·75=7,43 кг/год

Кількість вуглекислого газу, що виділяється людьми:

Для приміщень номерів готелю:

М_СО2 = 23·75=1725 г/год

Тепловий баланс.

Різниця теплонадходжень_. ∑Q_надх і втрат теплоти ∑Q_вт визначає теплонадлишки (або теплонестачу) ∆Q в приміщенні, які повинні бути асимільовані (або компенсовані) вентиляційним повітрям

Відповідно визначаємо теплонадлишки (або теплонедостачу) повні для теплого і холодного періоду року. Знайдені значення заносимо до таблиці 3.5:

 

Тепловий баланс допоміжних приміщень. Таблиця 3.5

Об’єм, м^3	Період року	Розрахункова температура	Тепловтрати	Теплонадходження	Теплонадлишки та теплонестачі	Тепло-напруження Вт/м^3
tз	tв	явні	повні	явні	повні
	ТП	23,7	22±2	-					19,7
ХП	- 22							5,8

Розрахунок повітрообміну

Продуктивність вентиляційних систем будівель та споруд вибирають у результаті розрахунку повітрообмінів. Необхідну продуктивність систем загальнообмінної вентиляції визначають за заданим видом шкідливостей.

Розрахунок повітрообміну виконується графоаналітичним методом з побудовою процесів зміни стану повітря на І-d діаграмі.

Розрахунок повітрообміну для офісних приміщень типового поверху.

Теплий період року (ТП).

Теоретично-розрахункові відомості

1. На І-d діаграму наносимо т. ext яка характеризує параметри зовнішнього повітря та повітря в теплий період року (табл.. 3.5)

2. За надлишками тепло- і вологовиділень в теплий період (таб.3.5) визначаємо кутовий коефіцієнт променю процесу в приміщенні, кДж/кг:

 

e_т = ∆Q^тп / W^тп, (3.14)

 

 

де ∆ Q^тп – теплонадлишки в теплий період року, Вт;

W^тп – кількість вологонадходжень в теплий період року, г/год.

e_т = 3,6·42161 / 7425=20^.

 

3.Проводимо через точку З промінь процесу і на перетині з ізотермами t_wz і t_l знаходимо т. wz та l, і знаходимо інші параметри повітря.

4. По I-d діаграмі визначаємо І_wz і І_l, d_wz і d_l та всі ці параметри заносимо до таблиці 3.6.

 

Параметри повітря в теплий період року Таблиця 3.6

Характеристика повітря	Точки на I-d діаграмі	Температура t,C	Ентальпія І, кДж/кг	Вологовміст d, г/кг	Відносна вологість
Зовнішнє	З		53,6	8,4
Внутрішнє	WZ		44,3	8,4
Видаляєме	l		47,9	8,6