.

Расчет теплопритоков от вентиляции


Расчет хладоснабжения(Михеев)

РАСЧЕТ ХЛАДОСНАБЖЕНИЯ

Искусственный холод в молочной промышленности используется как в технологическом процессе, так и для хранения готовой продукции.

Для расчета параметров холодильных установок необходимо определить температурные режимы обработки продуктов и их свойства (табл.1).

Таблица 1.

Наименование продукции

Температура, С

Относительная влажность, %

Норма загрузки, кг

Время обработки, ч

Удельная теплоемкость (с), кДж/кгК

Плотность (), кг/м3

Определение расчетных параметров холодильных камер.

Основными расчетными параметрами являются:

  • температура и относительная влажность воздуха в холодильных камерах;

  • температура воздуха в смежных неохлаждаемых помещениях;

  • температура и влажность наружного воздуха в самый жаркий период;

  • температура грунта;

  • среднегодовая температура географических пунктов.

Расчет изоляции холодильных камер

Эффективность работы и срок службы холодильной камеры во многом определяется правильно спроектированной и хорошо выполненной изоляцией.

Исходными данными для расчета являются:

  • климатическая зона расположения предприятия;

  • строительная конструкция здания;

  • конструкция стен.

Строительно-изоляционная конструкция стен показана на рис. 1.

Толщину изоляционного слоя определяют по формуле:

,

где - коэффициент теплопередачи ограждения;

- коэффициент теплопередачи от воздуха к наружной стене, Вт/м2К;

- коэффициент теплопередачи от внутренней стены к воздуху, Вт/м2К;

- коэффициент теплопроводности строительных материалов, Вт/мК;

- толщина слоев конструкции ограждения, м.

Рис.1 Конструкция стены.

1,5 – отделочный слой; 2 – кирпич (бетон); 3 – гидроизоляция; 4 - теплоизоляция.

После расчета толщины изоляционного слоя может оказаться, что расчетная величина не соответствует стандартной толщине изоляционных плит. В этом случае следует принять толщину изоляционного слоя кратной стандартной толщине плит и определить действительное значение коэффициента теплопередачи ограждения, которое использовать в дальнейших расчетах.

Расчет теплопритоков в холодильную камеру.

Для расчета теплопритоков в холодильные камеры необходимо:

  • план охлаждаемых помещений, их размеры;

  • температура и влажность воздуха в камере хранения, наружного воздуха, смежных помещений, грунта;

  • температура и количество поступающих грузов.

Теплопритоки в камеру хранения поступают из следующих источников:

  • от наружного воздуха через ограждающие поверхности ;

  • от продукта и тары во время при их охлаждении ;

  • от наружного воздуха при вентиляции ;

  • эксплуатационные теплопритоки от оборудования .

Теплопритоки через ограждающие поверхности:

,

где - теплоприток через ограждающие поверхности от наружного воздуха;

- теплоприток через неизолированные полы;

- теплоприток от солнечной радиации.

где - поверхность ограждения;

- расчетная температура наружного воздуха,С;

- внутренняя температура воздуха в камере,С;

где - температура грунта (принимают на 10С ниже температуры окружающей среды самой жаркой пятидневки).

,

где - избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации,С (может быть равен 17С).

Теплопритоки от продукта и тары во время их охлаждения

Теплопритоки от продуктов, поступающих в холодильную камеру:

,

где - масса продукта, поступившего в камеру в течении суток, кг;

, - энтальпии продукта, соответствующие температурами, кДж/кг;

- удельная теплоемкость продукта, кДж/(кгК);

и - температура продукта до и после обработки

Теплоприток при расчетах берут при максимальной нагрузке на холодильную установку для расчета компрессора. При определении тепловой нагрузки на камерное оборудование теплопритокпринимают с учетом коэффициента 1,3-1,5 в зависимости от назначения камеры и вида продуктов. Теплопритоки от тары рассчитываются аналогичным образом.

Теплопритоки от вентиляции.

Теплопритоки от вентиляции определяют по формуле:

где - объем камеры, м3;

- кратность воздухообмена (=3);

- плотность воздуха;

и - энтальпия соответственно наружного и внутреннего воздуха, кДж/кг.

Энтальпия воздуха определяют по I-d диаграмме влажного воздуха.

Потребность в вентиляции камер хранения готовой продукции определяется условиями хранения. В ряде случаев .

Эксплуатационные теплопритоки

Эксплуатационные теплопритоки возникают вследствие освещения камер хранения лампами, работы электродвигателей, пребывания в них людей, открывания дверей и определяются по формуле:

,

где - теплопритоки от системы освещения;

- теплопритоки от электродвигателей;

- теплопритоки от пребывания людей;

- теплопритоки при открывании дверей.

Теплопритоки от освещения:

,

где - удельный теплоприток от системы освещения, Вт/м2 (Вт/м2 для складских помещений, Вт/м2 для технологических цехов);

- строительная площадь камеры, м2.

При расположении электродвигателей в охлаждаемом помещении:

,

при расположении электродвигателей вне охлаждаемого помещения

где - коэффициент одновременности работы электродвигателей;

- мощность электродвигателей, кВт;

- коэффициент полезного действия электродвигателей.

Теплопритоки от пребывания людей:

,

где 350 - тепловыделения одного человека;

- численность обслуживающего персонала.

,

где - удельный теплоприток, возникающий при открывании дверей.

При определении тепловой нагрузки на компрессор принимают с коэффициентом 0,5-0,75.

Строится суточный график нагрузок холода:

С учетом вышеизложенного определяют суммарную тепловую нагрузку на компрессор и камерное оборудование.

Расчетную рабочую холодопроизводительность компрессорной установки определяют по формуле

где - максимальный часовой расход холода, Вт;

- продолжительность работы холодильной машины в сутки, ч;

- коэффициент, учитывающий потери холода в машине ()

Подбор компрессора осуществляется исходя из холодопроизводительности и типа применяемого хладагента.

Расчет охладительных батарей

Поверхность батарей F (м2) определяют по суммарным теплопритокам , полученным для камерного оборудования:

,

где - коэффициент теплопередачи оребренных батарей, Вт/(м2К);

- разность температур между холодильным агентом и воздухом в камере, С.

Коэффициент теплопередачи для пристенных батарей принимается : при непосредственном охлаждении 4,4-4,9; при рассольном охлаждении 4,6-4,0.

Расчет теплоснабжения

Цель теплотехнических расчетов – определить расход пара на технологические нужды, горячее водоснабжение, отопление и вентиляцию. В ходе проведения тепловых расчетов строится график расхода пара по часам и суткам и подбирается паровой котел по максимальному расходу теплоты.

Расход пара D (кг/ч) на теплотехнические нужды для каждого аппарата определяют по формуле:

,

где - производительность аппарата, кг/ч;

- теплоемкость продукта, кДж/(кгК);

, - конечная и начальная температуры обрабатываемого продукта,С;

, - энтальпия водяного пара и конденсата соответственно;

- коэффициент использования тепла.

Расход пара на горячее водоснабжение определяют по количеству горячей воды, необходимой на мойку технологического оборудования, лабораторные и санитарно-гигиенические нужды. зная необходимое количество горячей воды рассчитывают расход пара на подогрев.

Расход горячей воды на мойку технологического оборудования определяют по нормам, на лабораторные нужды 1-2 % от потребности воды на мойку технологического оборудования; на санитарно-гигиенические нужды 20-30 % от общей потребности горячей воды на мойку оборудования и лабораторные нужды.

Расход пара на отопление определяют:

где - расход тепла на отопление, Вт;

- коэффициент использования тепла ().

При необходимости подбирают аккумуляторы тепла для системы горячего водоснабжения с целью снизить тепловую нагрузку на котельную установку.

Расход пара на вентиляцию (подогрев воздуха) определяют по формуле:

,

где - расход тепла на вентиляцию, Вт

- коэффициент использования тепла ()

На основании графика часового расхода пара определяют максимальный часовой расход. Паровые котлы выбирают по паропроизводительности с учетом максимального часового расхода пара.

studfiles.net

Расчет теплопритоков в помещениях

Теплопритоки – это тепловая энергия, которая попадает в помещение от различных внутренних и внешних источников. Теплопотери – это естественный расход тепловой энергии в помещениях в холодный и переходный период года. Цель расчета теплопритоков и теплопотерь – правильный подбор оборудования и его технических характеристик для систем микроклимата: вентиляции, кондиционирования воздуха и отопления. 

Опыт проведения большого количества расчетов показывает, что для одного и того же помещения величина теплопотерь на 30-40% превышает величину теплопритоков. Это легко объяснимо – разница температур наружного воздуха и воздуха в помещении в холодное и теплое время года может отличаться в 4-5 раз. Поэтому при проведении расчета необходимо учитывать все факторы влияющие на величину теплопритоков/теплопотерь. Правильно произведённый расчет теплопоступлений обеспечит корректный подбор мощности оборудования и как следствие комфортные параметры воздуха в помещении, позволит увеличить срок службы оборудования и снизить эксплуатационные затраты, а также избавит от проведения повторных расчетов (экспертиз) и внепланового сервисного обслуживания. Неправильный расчет теплопритоков с большой вероятностью приведет к недостатку тепла или холода в помещении, повышенному износу оборудования и значительному сокращению его срока службы, а в некоторых случаях к его внеплановой замене.

Прежде чем непосредственно приступить к расчету теплопритоков помещения, необходимо получить от представителя заказчика или же составить с его слов подробное техническое задание (ТЗ) на расчет и подбор оборудования для систем вентиляции и кондиционирования воздуха. ТЗ должно включать следующие параметры:

  • климатическая зона, в которой находится здание или помещение;
  • назначение помещения – жилое, офисное, торговое, общественное, производственное, медицинское, спортивное или другое;
  • цель установки оборудования - поддержание микроклимата в теплое время года или круглогодично, имеются ли особые требования, например, поддержание влажности и чистоты воздуха, скорости его перемещения, необходимость вентиляции (притока и вытяжки);
  • подробный план помещения с указанием его размеров (длины, ширины, высоты потолков), этажности, материала и толщины наружных, внутренних стен, потолочных перекрытий и полов, конструкция кровли, количество, положение и размеры окон и дверей, размещение мебели и других предметов интерьера, наличие солнцезащитных приспособлений и их тип (шторы, жалюзи), ориентация наружных стен по сторонам света;
  • количество людей, находящихся в помещении и характер их занятий;
  • имеются ли в помещении источники больших по величине тепловыделений – оргтехника, бытовая техника, технологическое, торговое, холодильное или другое оборудование;
  • тип и количество электроосветительных приборов.

Только после получения указанной информации можно приступать непосредственно к расчету теплопритоков. Существует несколько методик расчетов, одни из которых более подробны и применяются для крупных помещений и зданий, другие более упрощенные и предназначены для подбора бытовых систем кондиционирования для жилья. Рассмотрим метод, который учитывает основные теплопритоки, недооценка которых нежелательна. 

  • Теплота Qокн от солнечной радиации через оконные проемы зависит от площади окон, их ориентации по сторонам света и наличия солнцезащитных приспособлений. Qокн = Fокн * qокн * k, Вт. Здесь Fокн – площадь окна (м²), где qокн – удельные теплопритоки через окна, величина которых зависит от ориентации по сторонам света, Вт/м²; k – понижающий коэффициент, зависящий от типа солнцезащитного приспособления.
  • Теплота Qогр от ограждающих конструкций – наружных и внутренних стен, крыши, потолка и пола, зависит от площади ограждающих конструкций, их типа и конструкции. Qогр = Fогр * qогр (Вт), где Fогр – площадь ограждающей конструкции, (м²), qогр – удельные теплопритоки через ограждающую конструкцию (Вт/м²).
  • Теплота Qинф от инфильтрации, т.е. от проникновения теплого наружного воздуха в помещение при открытии дверей, зависит от количества дверей и площади помещения. Qинф = Fпом * qинф (Вт), где Fпом – площадь помещения (м²), qинф – удельные теплопритоки с инфильтрацией (Вт/м²).

  • Теплота Qлюд от людей, зависит от количества людей, характера их работы и соответственных удельных тепловыделений.  Qлюд = n*qлюд (Вт), где n – количество людей, qлюд – удельные тепловыделения одного человека (Вт/чел).
  • Теплота Qоб от оборудования, техники, электроосветительных приборов, зависит от их количества, потребляемой электрической мощности и коэффициента перехода электрической мощности в тепловую. Qоб = Nэ *m*i (Вт), где m – количество единиц оборудования, i – коэффициент перехода, Nэ – потребляемая электрическая мощность (Вт). Расчет теплопритоков завершен. 

Qпом = Qокн + Qогр + Qинф + Qлюд + Qоб. 

После этого производится расчет холодильной мощности кондиционера, которая для гарантированного обеспечения комфортных условий в помещении должна быть на 15-20% больше суммарной величины теплопритоков. Зная холодильную мощность, можно произвести выбор типа кондиционера или фанкойла, его конструктивного исполнения (настенный, напольный, потолочный и другие) и торговой марки, а также подготовить техническое решение по его монтажу.

Также рекомендуем Вам следующий материал:

Специалисты рекомендуют

www.promventholod.ru

Как произвести расчет всех теплопоступлений

Теплопоступления от людей

Теплопритоки от людей делятся на явные, скрытые и полные. Принимают их из пособия 2.91 к СНиП 2.04.05*91. Ниже наведена таблица со значениями теплопритоков от взрослого человека при нужной нам температуре в помещении. Это, так называемые, удельные теплопоступления от человека, то есть сколько тепла выделит один человек при определенной работе, если в комнате наявна такая-то температура.

При упрощенном расчете, не задаются градусами в помещении и просто берут средние значения теплопритоков. Теплопоступления от людей сопровождающиеся: отдыхом 120 Вт,  легкой сидячей работой 130 Вт, работой в офисе 150 Вт, легкой работой стоя 160 Вт, легкой работой на производстве 240 Вт, медленным танцем 260 Вт, работой средней тяжести 290 Вт, тяжелой работой 440 Вт. Напомним, что эти значения это удельные тепловыделения от людей. 

Для расчета теплопоступлений от всех, необходимо значение тепловыделений подставить в формулу:

Q= q*n,

где q- удельные теплопоступления, Вт/чел.

n — количество людей, чел.

И не забывайте, что для разных видов работ — разные удельные теплопритоки, и если у вас в помещении четверо людей отдыхает, двое сидит за компьютером, и шестеро в этот момент передвигают мебель, то необходимо рассчитать тепловыделения от каждой из этих категорий отдельно и потом добавить их все вместе. Например, в данном случае теплопоступления в помещение от людей составят (допустим внутренняя температура будет 20) : 4*116+2*151+6*291=2512 Вт. Вот и весь подсчет. Главное определится к какой категории работ отнести деятельность людей.              

Теплопоступления от солнечной радиации

Более сложным и не менее важным является определение теплопоступлений от солнечной радиации. Поможет вам в этом все то же пособие, но если в случае с людьми используется простейшая формула, для вычисления солнечных теплопритоков намного сложнее. Теплопритоки на инсоляцию разделяются на приток тепла через окна и через ограждающие конструкции. Для их нахождения необходимо знать ориентацию здания за сторонами света, размер окна, конструкцию ограждающих элементов и все остальные данные,что необходимо подставить в выражение. Расчет теплопоступлений от солнечной радиации через окно производится через выражение: 

QΔt=(tнар + 0,5• θ•AMC  – tп)AOC/ROC

tнар — среднесуточная  температура внешнего воздуха, принимаем температуру июля из СНиП 2.01.01-82

θ — коэффициент, показывающий изменения температуры внешнего воздуха,

AMC — наибольшая за сутки амплитуда температуры внешнего воздуха в июле, берем из СНиП 2.01.01-82

tп —  температура воздуха в здании, берем по СНиП 2.04.05-91

AOC, ROC — площадь, и приведенное сопротивление теплопередаче остекления  берется из СНиП II-3-79

Все данные берутся из приложения в зависимости от географической широты.

Солнечные теплопоступления через ограждающие конструкции рассчитываются так:

Выходя из личного опыта, советую сделать в экселе или другой программе табличку расчета теплопритоков от солнечной радиации, это намного упростит и ускорит ваши вычисления. Старайтесь всегда рассчитывать солнечные теплопоступления по этой методике. Печальная практика показывает, что заказчики, указывающие ориентацию их помещения по сторонам света, скорее исключение нежели правило(. Поэтому хитрые проектировщики пользуются такой шпаргалкой: Теплопоступления от солнца для затемненной стороны 30 Вт/м3, при нормальном освещении 35 Вт/м3, для солнечной стороны 40 Вт/м3. Берете эти значения и умножаете на бьем помещения. Эти расчеты очень приблизительны, они могут быть в разы как больше так и меньше теплопритоков рассчитанных по формулам. Пользуюсь этой шпаргалкой в редких случаях : когда нужно быстро подобрать обычную сплит-систему для квартир и маленьких офисов. Советую и вам всеми силами вытягивать как-можно больше данных и делать все-же правильный расчет теплопоступлений от солнечной радиации.

Теплопоступления от оборудования

Теплопритоки от оборудования и электродвигателей напрямую зависят от их мощности и определятся из выражения::

Q= N *(1-кпд*k3),

или  Q=1000 * N * k1*k2*k3* kт

где N — мощность оборудования, кВт к1, к2, к3 — коэффициенты загруженности (0,9 — 0,4), спроса (0,9 — 0,7) и одновременности работы(1 — 0,3),

кт- коэффициент перехода тепла в помещение 0,1 — 0,95

  Эти коэффициенты не одинаковы для разного оборудования и берутся из разных справочников. На практике же все коэффициенты и КПД приборов — указываются в техническом задании. В промышленной вентиляции от оборудования может быть больше теплопритоков чем от всего остального. Что же касается бытовой вентиляции, желательно брать мощности и ККД из паспортов оборудования, но бывает встречается что данных нет и если в промышленности не обойтись без технологов, то здесь допускается брать приближенные значения на теплопритоки от оборудования, которые можно найти в всевозможных справочниках и пособиях, например:

  • Тепловыделения компьютеров 300-400 Вт
  • кофемашин 300 Вт
  • лазерных принтеров 400 Вт
  • электрического чайника 900-1500 Вт
  • ксерокса 500-600 Вт
  • фритюрницы 2750-4050 Вт
  • сервера 500-100 Вт
  • тостера 1100-1250 Вт
  • телевизора 150 Вт
  • гриля 13500 Вт/м2 поверхности
  • холодильника 150 Вт
  • электроплиты 900-1500 Вт/м2 поверхности

Когда на кухне имеется вытяжной зонт, теплопритоки от плиты уменьшают на 1,4.

Теплопоступления от освещения

Они определяются так:

 Q = n*N

 где n — коэффициент трансформации электрической энергии в тепло(0.95 для лампы накаливания и 0.5 для люминесцентной лампы. N — мощность светильника. При необходимости допускается принять 50 — 100 Вт/м2 для хорошо освещенных комнат. На теплопритоки от освещения влияет размещение светильника в пространстве.

Дополнительные теплопоступления 

Для определенных случаев к основным теплопоступлениям добавляются дополнительные. Для каждого случая разные. Например для кафе это теплопритоки от еды и от вытяжного зонта на кухне, для гальванических цехов — теплопоступления от открытой водной поверхности и т.д. Рассмотрим же формулы наиболее востребованных.

Теплопритоки от еды

Теплопритоки от еды — неотъемлемая часть расчета вентиляции в кафе, и определяются по формуле:

Q = g*ccp*(tH -tk )*n/(T*3,6)

где g – средний вес всех блюд на одного посетителя(0,85кг)

ccp – средняя теплоемкость еды (3,35 кДж/ кг  ͦ С);

tH  — начальная температура еды ( 70 ͦ С);

tk  — температура еды в момент потребления (40 ͦ С);

n – количество посадочных мест;

τ – длительность принятия пищи ,год.

Теплопритоки от печей в термическом цеху

От горизонтальной поверхности печи

Q =1,3*n*Fг*(tпов-tв)^4/3

где n- коэффициент, что зависит от температуры поверхности печи , при 55 С  n=1,625.

Fг- площадь горизонтальной поверхности печи, м2;

tв- температура внутреннего воздуха, ;

tпов – температура поверхности печи.

От вертикальной поверхности печи

Q =1,3*n*Fв*(tпов-tв)^4/3,

где все то же кроме Fв=a*b=(2a+2b)h,  a и b — размеры печи,  h — ее высота

Сначала находим отдельно теплопоступления от вертикальной части печи и отдельно от горизонтальной и просто их додаем, это и будут полные тепловыделения от печи.

Теплопоступления сквозь стенки воздуховодов

Сквозь стенки воздуховодов местных вытяжных систем часть теплого воздуха возвращается в помещение. Тепло,поступающее в комнату сквозь стенки воздуховодов можно найти по формуле:

 Q = kF(Tср -Tв)            

где  к– коэффициент теплопередачи стенки воздуховода;

F – площадь воздуховодов;

Tср– температура среды внутри воздуховода;

Tв– температура воздуха в помещении.

Теплота от отопления

В помещении с большими стеклянными стенами бывает необходимо включать кондиционер, но отопительный сезон еще не закончился. Тогда тепловыделения от системы отопления равны 80-125 Вт/м2 площади помещения. В этом случае необходимо также рассчитывать и теплопотери после чего составляем тепловой баланс помещения и определяем необходимость в кондиционировании.

Какие итоги можно подвести

И так, делая выводы, выделим четыре основных источника теплопритоков: люди, солнечная радиация, штучное освещение и электрооборудование. Их обязательно рассчитывать по указанным выше формулам. В конкретных случаях к ним додаются дополнительные теплопоступления. Расчет теплопритоков прост — достаточно знать исходные данные и подставить их в формулы. 

Читайте также:

airducts.ru

Расчет теплопритоков от систем освещения

Расчеты мощностей и производительностей систем кондиционирования, отопления и вентиляции во многом зависят от характеристик смежных инженерных систем рассматриваемых объектов. Одной из таких систем является освещение. О ситуации вокруг систем освещения в последние годы и их влиянии на расчет систем кондиционирования речь и пойдет ниже.

Освещение является одним из теплопритоков, учитываемых при расчете систем кондиционирования. В последние годы было выпущено несколько законодательных актов, так или иначе касающихся систем освещения.

Начиная с 2009 года, в России активно развивается направление энергосберегающих технологий, в частности долгое время муссировался вопрос перехода на энергоэффективные системы освещения через отказ от ламп накаливания. Так, с 2011 года предлагалось отказаться от ламп накаливания мощностью 100 ватт и выше, с 2013 года — ​от ламп мощностью от 75 ватт, с 2014 года — ​от ламп мощностью 25 ватт и выше.

Однако запланированный плавный переход на люминесцентные лампы полноценно не произошел ввиду высокой стоимости энергосберегающих ламп, наличия в них ртути и нерешенной проблемы их утилизации. В конце концов, в 2013 году вышло более мягкое постановление Правительства РФ о постепенном отказе от ламп накаливания в зависимости от сферы их использования и эффективности работы. При этом конкретных сроков запрета в постановлении не предусмотрено.

Тем не менее за годы активной борьбы за энергоэффективность был выпущен новый Свод правил, который содержит современные требования к построению систем освещения.

Особенности СП 52.13330.2011

СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение» был разработан взамен СНиП 23—05—95*, и в его основе лежит два важных принципа.

Во-первых, новый норматив, в отличие от старого, учитывает цели Федерального закона от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», Федерального закона от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а также приведен в соответствие с положениями Федерального закона от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

Таким образом, принятые на законодательном уровне требования по энергоэффективности переросли в конкретные требования на нормативном уровне.

Во-вторых, СП 52.13330.2011 частично приведен в соответствие с европейскими нормативными документами для применения единых методов определения эксплуатационных характеристик и методов оценки. При этом, как и ранее, документ устанавливает нормы естественного, искусственного и совмещенного освещения зданий и сооружений, а также нормы искусственного освещения селитебных зон, площадок предприятий и мест производства работ вне зданий.

Провозглашенный на государственном уровне акцент на энергосбережение нашел свое отражение и в нормативах, касающихся освещения помещений. Так, СП 52.13330.2011 для искусственного освещения предписывает использование энергоэкономичных источников света, отдавая предпочтение при равной мощности источникам света с наибольшей световой отдачей и сроком службы.

Однако подведение требований по освещению под энергоэффективные тезисы выполнено осторожно. В частности, возможность использования ламп накаливания исключена для производственных и складских зданий (фраза «Для местного освещения, кроме разрядных источников света, следует использовать лампы накаливания, в том числе галогенные» исключена). Также для производственных помещений введены достаточно жесткие лимиты по удельной мощности систем освещения (табл. 1).

В то же время удельные мощности систем освещения для общественных зданий не изменились (табл. 10А в СНиП 23—05—95* и табл. 9 в СП 52.13330.2011 совпадают).

Для удобства читателей мы свели требования максимальных удельных мощностей для общественных и производственных зданий в табл. 1.

Методика расчета теплопритоков от освещения

Нас же, как специалистов в области систем вентиляции и кондиционирования, больше всего интересует вопрос, как правильно рассчитать теплопритоки от систем освещения в каждом из рассматриваемых помещений.

Исходя из опыта, предлагается рассмотреть четыре основных методики расчета теплопритоков от освещения, которыми приходилось пользоваться и каждая из которых может быть обоснована:

использование данных из технического задания или проекта на систему освещения;

укрупненный расчет теплопритоков с использованием СП 52.13330.2011;

упрощенный расчет по площади;

подробный расчет мощности люминесцентного освещения.

Рассмотрим каждую перечисленных методик.

Техническое задание или проект на систему освещения

Данный метод является наилучшим, поскольку является наиболее точным для конкретного рассматриваемого проекта. Суть его заключается в том, чтобы на этапе написания технического задания на системы кондиционирования согласовать конкретную мощность систем освещения, которые будут приняты в качестве теплопритоков для систем кондиционирования.

Иной вариант — ​подсмотреть эту мощность в техническом задании на системы освещения и использовать в расчетах именно ее.

Наконец, третий вариант — ​по факту выполнения проекта по системе освещения запросить мощность ламп у соответствующего специалиста.

Каждый из предложенных путей имеет важное преимущество — ​он основан на получении данных из конкретных проектов, разработанных для рассматриваемого объекта, а потому эти данные являются наиболее точными.

Укрупненный расчет на основе СП 52.13330.2011

В СП 52.13330.2011 нет конкретной методики расчета системы освещения, однако есть таблицы максимальных удельных мощностей искусственного освещения. По заданной освещенности и индексу помещения, который вычисляется исходя из его геометрических характеристик, определяется максимальная удельная мощность системы освещения. Остается умножить ее на площадь помещения и получить максимально допустимую нормами мощность освещения. Она же является и величиной теплопритока для системы кондиционирования.

Важно отметить, что подобный метод весьма точен, поскольку учитывает геометрию помещения — ​его форму, высоту и другие особенности. В частности, очевидно, что для помещений одной и той же длины и ширины, но разной высоты теплоприток от освещения будет выше для более высокого помещения, поскольку для обеспечения той же освещенности в нижней зоне помещения потребуются более мощные светильники.

Укрупненный расчет по площади

Данный метод основан на использовании осредненных величин удельных теплопритоков, согласно которому тепловая нагрузка от системы освещения вычисляется по формуле:

Qосв = qосв · S, [2]

где:

qосв — ​теплопритоки на 1 квадратный метр освещенного помещения; для ламп накаливания принимается qосв = 25 Вт/м2, для люминесцентных ламп принимается qосв = 10 Вт/м2;

S — ​освещаемая площадь помещения, м2.

Данный метод дает менее точные результаты, поскольку не учитывает геометрию помещения и высоту подвеса светильников, однако позволяет оценить порядок величины теплопритоков.

Подробный расчет мощности люминесцентного освещения

Учитывая возросший спрос инженеров на способы расчета мощности системы освещения, выполненного с использованием энергосберегающих светильников, ниже мы приведем одну из таких методик, которая, на наш взгляд, наиболее проста и понятна для неспециалистов в области электроснабжения и освещения.

Мощность системы освещения (Вт) для конкретного помещения выражается формулой

Nосв=(E ∙ S ∙ Kзап ∙ Nл)/(U ∙ Фл), [3]

где:

Е — ​требуемая горизонтальная освещенность, лк (определяется по нормативным документам; для офисных помещений можно принимать Е = 300 лк);

S — ​площадь помещения, м2;

Кзап — ​коэффициент запаса для учета снижения светового потока от ламп в процессе эксплуатации, загрязнения светильников и других факторов; рекомендуется принимать Кзап = 1,4;

U — ​коэффициент использования светового потока светильника (определяется по табл. 2);

Фл — ​световой поток светильника, лм (для светильников на основе четырех люминесцентных ламп мощностью 18 Вт, традиционно используемых в офисных помещениях, Фл можно принимать в диапазоне 2800–3000 лм);

Nл — ​мощность светильника, Вт.

Пример расчета теплопритоков от освещения

Дабы не брать пример расчета из головы, рассмотрим реально действующее офисное помещение — ​рабочее место автора данного материала.

Длина помещения составляет a = 9,6 м, ширина b = 6 м (площадь S = 57,6 м2), высота фальшпотолка (высота подвеса светильников) hпом = 3,3 м. В помещении белый потолок, светлые стены и серый пол. Высота столов равна hсв = 0,8 м.

В помещении смонтировано N = 18 светильников по n = 4 люминесцентные лампы мощностью Nл = 18 Вт каждая. Освещенность более чем комфортная — ​все рабочие места прекрасно освещены.

Итак, по первому методу мы запрашиваем фактическое число светильников в помещении и вычисляем их потребляемую мощность. В нашем случае теплопритоки от освещения равны

N1 = N · n · Nл = 18 · 4 · 18 = 1,3 кВт.

Вторая методика призывает использовать данные СП 52.13330.2011. Для начала вычислим индекс помещения по формуле [1]:

φ=S/((hпом—hсв)∙(a+b))=57,6/((3,3—0,8)∙(9,6+6))=1,48.

Для освещенности в 300 лк в общественных зданиях по табл. 1, проводя интерполяцию для значений j = 1,25 и j = 2 имеем: максимально допустимая удельная установленная мощность равна N2уд = 19 Вт/м2.

N2 = N2уд·S = 19 · 57,6 = 1,1 кВт.

Третья методика позволяет рассчитать мощность освещения в одну формулу

N3 = qосв · S = 10 · 57,6 = 0,6 кВт.

Наконец, четвертый способ требует использовать данные о том, насколько светлыми являются стены, пол и потолок помещения. В нашем случае в соответствии с табл. 3 коэффициенты отражения потолка, стен и пола при этом будут равны соответственно 75, 50 и 30, а коэффициент использования светового потока в соответствии с табл. 2 (принимаем коэффициенты отражения 80, 50 и 30 при индексе помещения j = 1,5) составит 61%.

Далее по формуле [3] для освещенности E = 300 лк определяем мощность системы освещения:

N4=(E∙S∙Kзап∙Nл)/(U∙Фл)=

= (300∙57,6∙1,4∙72)/(0,61∙2850)=1,0 кВт

В итоге четыре метода дали значительно разнящиеся результаты в диапазоне от 0,6 до 1,3 кВт.

Безусловно, самый точный метод — ​запрос данных из реального проекта систем освещения. Что касается второго и четвертого методов, то они дали схожие результаты, но более чем на 20% отличающиеся от результата из первого варианта. Дело в том, что во втором и четвертом методе участвует величина освещенности 300 лк. Изначально же было сказано, что фактически в помещении достигнута более чем достаточная освещенность. Измерений мы не проводили, но надо полагать, освещенность превышает 300 лк. Именно поэтому фактические затраты на освещение оказались выше расчетных. При E = 400 лк первая, вторая и четвертая методики дадут очень схожие результаты.

Что касается третьего метода расчета мощности системы освещения, то он дал наибольшую погрешность. Можно выделить две основные причины подобной ошибки: общий поверхностный подход, не учитывающий высоту помещения и степень затемненности стен, потолка и пола, и, вероятно, устаревший коэффициент удельной мощности. Дело в том, что на сегодняшний день, действительно, освещение в помещениях выполняется с запасом. Да и уровень комфортного освещения вырос за последний десяток лет. То, что ранее казалось комфортным освещением, сегодня кажется недостаточным. Ввиду этого в новых офисах освещенность принимается более высокой. Растут и теплопритоки от системы освещения.

Дополнительно отметим, что в пользу первой методики говорит и то, что в современных зданиях предусматриваются весьма сложные концепции освещения — ​основной свет, локальное освещение, декоративная подсветка. Каждый из видов освещения может иметь различную мощность, базироваться на разных светильниках и лампах, по-разному и использоваться: какие то светильники горят постоянно, какие-то лишь эпизодически. Именно поэтому для получения полной картины по освещению помещения важно консультироваться с соответствующими проектировщиками и запрашивать мощность системы непосредственно у них.

Опыт спорных ситуаций при расчете теплопритоков от освещения

Несмотря на то что СП 52.13330.2011 действует почти пять лет, в смежных отраслях его распространение, как показывает опыт, невелико. Дело в том, что инженеры, как правило, следят за обновлением нормативной документации по своим подсистемам и редко обращают внимание на актуализацию стандартов по смежным инженерным системам.

В частности, при согласовании проекта по системам кондиционирования для одного из московских объектов заказчик выписал замечание о завышении холодильной мощности системы ввиду завышения теплопритоков, в том числе и от освещения. Какими бы малыми ни казались теплопритоки от освещения, речь шла о десятках киловатт.

При этом согласованного проекта освещения еще не было, и заказчик ссылался на устаревшие методики расчета теплопритоков. Нашей задачей в той ситуации явилось использование современной нормативной документации для обоснования правильности расчетов холодильной мощности системы кондиционирования. Использование данных из СП 52.13330.2011 оказалось наиболее убедительным аргументом.

Еще один интересный случай произошел на другом объекте, где речь также шла о завышении мощности кондиционеров, но причиной указывалось то, что часть тепла от светильников не попадает в пространство помещения, оставаясь внутри фальшпотолочного пространства. И если устроить вытяжку горячего воздуха непосредственно из-за фальшпотолка, можно существенно сэкономить на холодильной мощности на объекте.

Действительно, подобный фактор имеет место. Но не стоит забывать, что тепло выделяет не какой-либо внешний элемент светильника (пусковое устройство, например), а непосредственно лампа, та самая лампа, которая и испускает свет. И очевидно, что светильники проектируются так, чтобы свет от лампы максимально попадал в помещение. Для этого сверху ламп устанавливаются отражатели (рис. 1), которые помимо световой энергии отражают и тепло. Таким образом, фактический нагрев воздуха в фальшпотолочном пространстве не столь велик, как это может показаться изначально.

В целом же вопрос переноса тепловой энергии от светильников за потолок и ее отвод не системами кондиционирования, а системой вытяжной вентиляции — ​весьма интересная, перспективная и актуальная задача, уже имеющая ряд реальных воплощений, которая, вероятно станет темой материала в одном из ближайших выпусков журнала «Мир климата».

Заключение

Итак, инженерам в области систем вентиляции и кондиционирования не стоит забывать об актуализации нормативных документов в смежных областях, в частности в сфере систем освещения. Свод правил СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23—05—95*» содержит в себе полезные данные о максимальных удельных мощностях систем освещения для общественных и производственных объектов, которые можно использовать в качестве доказательной базы для обоснования теплопритоков от систем освещения.

Непосредственно в помощь инженерам-проектировщикам мы рассмотрели варианты расчета тепловыделений от систем освещения, отметив при этом, что в существующих зачастую сложных концепциях освещения наиболее точным способом расчета теплопритоков является запрос энергетических характеристик рабочего проекта по системам освещения.

Юрий Хомутский, технический редактор журнала «Мир климата»

www.hvac-school.ru


Смотрите также