Главная » Блог » Удаление теплоизбытков с помощью вентиляции

Удаление теплоизбытков с помощью вентиляции


3.5. Расчет вентиляции для удаления избытков тепла

В помещениях с большим выделением тепла вентиляцию устраивают для поддержания нормальной температуры.

Воздухообмен для удаления избыточного тепла определяется по формуле

(3.9)

С(t -х )-Р

где Lq - воздухообмен, м3/ч;

Qиз - избыточное количество тепла, поступающего в помещение, кДж/ч; С - средняя удельная теплоёмкость воздуха, кДж/кг К (С = 1кДж/кг К); tвн - температура воздуха, удаляемого из помещения, °С; tн - температура наружного воздуха, поступающего в помещение,, °С; р - плотность наружного воздуха, кг/ м3 (табл. 2.11).

Пример 3.6. В термическом цехе авторемонтного завода установлены три электропечи. Каждая печь отдает в атмосферу цеха 4500 кДж/ч тепла. Если нет вентиляции, то вследствие такого тепловыделения температура в цехе возрастет до +26° С.

Нужно рассчитать производительность вентилятора, снижающего темпе­ратуру воздуха в цехе, если наружный воздух нагрет до +15° С [36].

Решение: Найдем по табл. 2.11 плотность воздуха при температуре на-ружнего воздуха +15° - она равна 1,226 кг/м3. На основании формулы (3.9) най­дем производительность вентиляции для удаления избытков тепла от трех пе­чей

LQ =Q из = (4500 • 3)/[l • (26 -15) • 1,226] = 1001,5м3 /ч.

Вывод. Для удаления теплоизбытков требуется вентиляция производи­тельностью 1001,5 м /ч.

82

3.6. Расчет вентиляции для удаления избытков влаги

Состояние воздуха характеризуется абсолютной и относительной влаж­ностью.

Абсолютная влажность (а) показывает, какое количество водяных паров в граммах содержится в 1 кг воздуха при заданной температуре.

Относительная влажность (

Способ удаления избыточного тепла из помещения

Способ предназначен для удаления избыточного тепла из помещения. Приточный воздух с улицы, через приточный воздуховод с помощью приточного вентилятора, приточного обратного клапана, подают в нишу, играющую роль как камеры смешения, созданную подвесным потолком, частью боковых стен и основного потолка помещения, перемешивают с избыточно нагретым воздухом, уже имеющимся в этой нише, ранее поступившим сюда из используемого помещения, а далее опускают его вниз, вследствие разницы температур, через отверстия в подвесном потолке в используемое помещение, из которого избыточно теплый воздух поднимается вверх к подвесному потолку и через вытяжной воздуховод, с помощью вытяжного вентилятора и вытяжного обратного клапана, удаляют на улицу. Технический результат - повышение экономичности способа. 1 ил.

Изобретение относится к отопительной индустрии, а именно к способу удаления избыточного тепла из помещения.

Известен способ удаления избыточного тепла из помещения с помощью вентиляционной системы (Тепловой баланс помещения. http://wvvw.inrost.ru/library/technical/proiecting/balance/index.html, 2008 г.).

Недостатком известного способа являются высокие энергетические затраты, недостаточный температурный микроклимат в используемом помещении, из-за его технологических особенностей.

Известен способ удаления избыточного тепла из помещения с помощью вентиляционной системы, принятый в качестве прототипа (Компания «Лаборатория климата». http://www.climatelab.ru/index.php?action=pages&id=3, 2008 г.).

Недостатком известного способа также являются высокие энергетические затраты, недостаточный температурный микроклимат в используемом помещении, из-за его технологических особенностей.

Задачей настоящего изобретения является удаление избыточного тепла из помещения.

Достигается это тем, что приточный воздух с улицы, через приточный воздуховод с помощью приточного вентилятора, приточного обратного клапана, поступает в нишу, играющую роль как камеры смешения, созданную подвесным потолком, частью боковых стен и основного потолка помещения, перемешивается с избыточно нагретым воздухом, уже имеющимся в этой нише, ранее поступившим сюда из используемого помещения, а далее опускается вниз, вследствие разницы температур, через отверстия в подвесном потолке в используемое помещение, из которого избыточно теплый воздух поднимается вверх к подвесному потолку и через вытяжной воздуховод, с помощью вытяжного вентилятора и вытяжного обратного клапана, удаляется на улицу.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема удаления избыточного тепла из помещения.

Приточный воздуховод - 1, приточный вентилятор - 2, приточный обратный клапан - 3, ниша - 4, подвесной потолок - 5, боковые стены - 6, основной потолок - 7, используемое помещение, из которого удаляется избыточно теплый воздух - 8, отверстия в подвесном потолке - 9, вытяжной воздуховод - 10, вытяжной вентилятор - 11, вытяжной обратный клапан - 12.

Способ удаления избыточного тепла из помещения осуществляется следующим образом: приточный воздух с температурой до минус 40°С с улицы через приточный воздуховод 1 расчетного сечения, имеющий приточный вентилятор 1, приточный обратный клапан 3, поступает в нишу 4 не менее высотой 1 метра, играющую роль как камеры смешения, созданную подвесным потолком 5, боковыми стенами 6, основным потолком 7, поступивший воздух перемешивается с избыточно нагретым воздухом до плюс 30°С, уже имеющимся в этой нише 4, ранее поступившим сюда 4 из используемого помещения 8, а далее, вследствие разницы температур, опускается вниз через отверстия 9 в подвесном потолке 5, имеющие общее сечение в 5-6 раз больше сечения приточного воздуховода 1, для понижения скорости входа смешанного приточного воздуха в используемое помещение 8, из которого избыточно теплый воздух свыше 25°С поднимается вверх к подвесному потолку 5 и через вытяжной воздуховод расчетного сечения, с помощью вытяжного вентилятора и вытяжного обратного клапана, удаляется на улицу.

Вытяжной воздуховод 10 с вытяжным вентилятором 11 и вытяжным обратным клапаном 12 может располагаться в нише 4, непосредственно над подвесным потолком 5 или прямо в используемом помещении 8 под подвесным потолком 5.

Способ удаления избыточного тепла из помещения обладает следующими достоинствами: нет затрат на подогрев приточного воздуха в нишу и улучшение температурного микроклимата в используемом помещении.

Способ удаления избыточного тепла из помещения с помощью вентиляционной системы, отличающийся тем, что приточный воздух с улицы через приточный воздуховод с помощью приточного вентилятора, приточного обратного клапана поступает в нишу, играющую роль как камеры смешения, созданную подвесным потолком, частью боковых стен и основного потолка помещения, перемешивается с избыточно нагретым воздухом, уже имеющимся в этой нише, ранее поступившим сюда из используемого помещения, а далее опускается вниз, в следствии разницы температур через отверстия в подвесном потолке в используемое помещение, из которого избыточно теплый воздух поднимается вверх к подвесному потолку и через вытяжной воздуховод с помощью вытяжного вентилятора и вытяжного обратного клапана удаляется на улицу.

30. Как определить необходимый воздухообмен для удаления из производственных помещений теплоизбытков.

. При выработке требований к системам общеобменной вентиляции не­обходимо исходить из необходимости удаления из производственного помещения всех присутствующих вредностей, т. е. избытков тепла, влаги, паров газов и пылей. Система вентиляции должна обеспечить требуемую кратность воздухообмена n = Lb/Vп где Lb— количество воздуха, поступающего (или удаля­емого) в помещение, м3/ч; Vп — объем помещения, м3.

В помещениях телевизионных студий и радиопередатчиков, автоматных и линейно-аппаратных залах телефонных и телеграфных станций и ряде других производственных помещений связи за счет тепловыделений производствен­ного оборудования могут иметь место значительные избытки тепла (разность между тепловыделениями в помещении и теплоотдачей через стены, окна, две­ри и т. д.), удаление которых прежде всего должны обеспечить системы венти­ляции.

При наличии теплоизбытков количество воздуха, которое необходимо уда­лить из помещения Lb=Qизб/Cb∆tγb, где Qизб — избыточное тепло, ккал/ч; Cb — теплоемкость воздуха (0,24 ккал/кг °С); ∆t=tвых-—tвх; tвых— температура воздуха выходящего из помещения, ° С; tвх — температура воздуха, поступаю­щего в помещение, ° С; γb= 1,206 кг/м3 — удельная масса приточного воздуха.

Величина ∆t при расчетах выбирается в зависимости от теплонапряженности воздуха QH = Qизб/Vп.

Если теплонапряженность воздуха QH≤20 ккал/м3 ч, то принимают ∆t= =6° С, а при QH>20 ∆t =8°C.

Избыточное тепло Qизб = Qo6+Qocв+Qп+Qр—Qотд, где Qoб, Qосв, Qп — тепло, выделяемое производственным оборудованием, системой искусственного освещения помещения и работающим персоналом (людьми) соответственно, ккал/ч; Qр — тепло, вносимое в помещение солнцем (солнечная радиация), ккал/ч; Qотд — теплоотдача естественным путем, ккал/ч.

31. Как определить необходимый воздухообмен для удаления из производственных помещений вредных примесей в виде газа, пыли и вредных паров.

Количество воздуха, подлежащего удалению из производственного помещения при наличии в воздухе рабочей зоны вредных веществ, LB=W/(ПДК—Кпр), где W — количество вредных веществ, поступающих в воздух поме­щения, мг/м3; ПДК — предельно допустимая концентрация вредных выделений в воздухе, удаляемом из помещения, мг/м3; Кпр — концентрация вредных примесей в приточном воздухе, мг/м3. При расчетах в первом прибли­жении можно принимать Кпр = 0.

32. Какие применяются системы искусственного и как устанавливается норма минимальной освещенности рабочих мест.

Искусственное освещение по функциональному назначению де­лится на рабочее, дежурное, аварийное, эвакуационное и охран­ное.

Рабочее освещение создает необходимые условия для нор­мальной трудовой деятельности человека.

Дежурное освещение включается в рабочее время.

Аварийное освещение включается при отключении рабочего освещения. Светильники аварийного освещения питаются от авто­номного источника и должны обеспечивать освещенность не менее 5% величины рабочего освещения, но не менее 2 лк на рабочих поверхностях производственных помещений и не менее 1 лк на территории предприятия.

Эвакуационное освещение включается для эвакуации людей из помещения при возникновении опасности. Оно устанавливается в производственных помещениях с числом работающих более 50, а также в помещениях общественных зданий и вспомогательных зданий промышленных предприятий, если в них могут одновре­менно находиться более 100 человек. Освещенность в помещениях должна быть 0,5 лк, вне помещения — 0,2 лк.

Охранное освещение предусматривается вдоль границ охраняе­мых территорий и должно обеспечивать освещенность 0,5 лк.

Выбор параметров освещения рабочего места зависит от ха­рактера производимой работы.

Объект различения определяется наименьшим размером пред­мета (детали) или его части, которые нужно различить (узнать) в процессе выполнения данной работы (например точка, риска,, толщина провода и т. д.). В зависимости от размеров объекта различения и расстояния предмета от глаз работающего все ра­боты делятся на восемь разрядов точности. Если расстояние от глаз до предмета меньше 0,5 м, разряд работы определяется размером объекта различения (d), если больше — отношением раз­мера объекта различения к расстоянию от глаз до предмета d/L.

Территория СССР делится на пять световых поясов, КЕО для каждого из них КЕОнI,II,III,IV,V= КЕОнIIImc, где m и c — коэффи­циенты светового и солнечного климата соответственно.

При использовании искусственного освещения нормируется ос­вещенность рабочей поверхности. В зависимости от яркости фона и контраста объекта с фоном каждый разряд может быть разде­лен на подгруппы (не более четырех).

Коэффициенты светового и солнечного климата определяются по специальным таблицам. Наименьшие размеры объекта разли­чения и соответствующие им разряды зрительных работ установ­лены при расположении объекта на расстоянии не более 0,5 м от глаз работающего.

Пример расчета воздухообмена по избыткам явной и полной

Теплоты и влаги

Исходные данные. Административное здание в г. Волгограде, рассмотренное в разд.4.

Вентиляция. Расчетное помещение – зал совещаний на 46 мест, высота зала в «чистоте» 3м, объем зала V =205м3. Параметры микроклимата приведены в разд. 4.2. Схема организации воздухообмена – приток воздуха осуществляется в верхнюю зону помещения, удаление воздуха также из верхней зоны. Результаты расчета теплопотерь, полученные в разд. 3 (табл. 4) и тепловлаговыделений, полученных в разд. 4, сведены в виде теплового баланса в табл. 11.

ТП –tв= 30,6 оС

Определяем температуру приточного воздуха:

tп = + (0,5…1,0) = 27,6 + 1,0 =28 6оС

Вычисляем удельную теплонапряженность помещения зала совещаний :

qуд= /V = 3180/205 = 17,1 Вт/м3

По табл. 9 принимаем величину grad t и определяем температуру воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения, принимая высоту рабочей зоны hр.з = 1,5 м, т.к. люди в помещении сидят

tу= tв + grad t (H - hр.з)= 30,6 + 0,7(3 – 1,5) = 31,6 оС

Таблица 11

Тепловой баланс для зала заседаний на 46 человек.

Источники теплопоступлений, влагопоступлений, теплопотери Периоды года
Холодный Переходный Теплый
, Вт , Вт , г/ч , Вт , Вт , г/ч , Вт Вт , г/ч
Теплопоступления                  
- - - - -
- - - - - - -
ИТОГО
Теплопотери
  • через ограждающие конструкции
                  
- - - - -
- - - - -
ИТОГО - - - - -
БАЛАНС тепла без учета отопления -854
Теплоотдача системы отопления - - - - - -  
БАЛАНС тепла с учётом отопления

Определяем воздухообмен по избыткам явной теплоты:

м3/ч

Для уточнения воздухообменов по избыткам полной теплоты и влаги необходимо построить процессы изменения состояния воздуха в помещении на I-d диаграмме (рис. 3)

Построение начинают с нанесения на I-d диаграмму точки наружного воздуха Н( =27,6оС; 55,2 кДж/кг), затем из этой точки проводят вертикальный луч до пересечения с изотермой tп = 28,6оС и получают точку П(приточного воздуха). Далее вычисляют значение углового коэффициента луча процесса:

кДж/кг.

Для построения луча процесса используется угловой масштаб, нанесенный на рамке I-d диаграммы. Начинают построение с проведения луча, соединяющего начало координат со значением углового коэффициента на угловом масштабе, а далее перемещают этот луч параллельным переносом (с помощью двух треугольников) в заданную точку – в нашем случае это точка П.

Далее на пересечении луча процесса с изотермой tв = 30,6оС наносят точку В, а на пересечении с изотермой tу = 31,4оС наносят точку У.После этого с помощью I-d диаграммы ( рис.3) определяют значения энтальпии (I, кДж/кг), влагосодержания (d, г/кг) и относительной влажности (φ, %) для всех расчетных точек и полученные значения заносят в табл. 12.

Воздухообмен по избыткам полной теплоты:

м3/ч.

Воздухообмен по влаговыделениям

м3/ч.

Отклонение воздухообменов, вычисленных по полной теплоте и влаге, от определенного по явной теплоте, не превышает 10%, что находится в допустимых пределах.

Полученные значения воздухообменов также заносятся в табл. 12.

ПП -tв= 20 оС.

tп = tн + (0,5…1,0)= 10 + 0,5 =10,5 оС;

qуд= /V = 3921/205 = 19 Вт/м3

tу = tв + grad t (H – hр.з) = 20 + 0,8(3 – 1,5) = 21,2 оС;

м3/ч

кДж/кг

м3/ч;

м3/ч.

Отклонение воздухообменов, вычисленных по полной теплоте и влаге, от определенного по явной теплоте, не превышает 10%, что находится в допустимых пределах.

Поскольку в теплый период в зале совещаний можно осуществлять требуемый воздухообмен через открытые проемы, в качестве расчетного предварительно принимаем воздухообмен, определенный в переходный период по явной теплоте, Lр = = 1094 м3/ч.

ХП – tв = 20оС

В холодный период расчет сводится к определению температуры приточного воздуха, исходя из принятого расчетного воздухообмена

qуд= /V = 2091/205 =10,2 Вт/м3;

tу = tв + grad t (H – hр.з) = 20 + 0,3(3 – 1,5) = 20,5 оС;

Определяем температуру приточного воздуха в холодный период

оС;

В дальнейшем значение может быть уточнено с последующим пересчётом воздухообмена по результатам проверки параметров приточной струи на входе её в обслуживаемую зону помещения.

Вычисляем угловой коэффициент луча процесса:

кДж/кг

После построения процессов изменения состояния воздуха в помещении в ХПна I –d диаграмме ( рис. 3) параметры расчетных точек заносятся в табл. 12.

Далее расчетный воздухообмен сравниваем с минимальным количеством воздуха:

а) по выделениям углекислого газа

,

где Сп =0,5 л/м3, СПДК = 1,5 л/м3 ( см. табл. 10); л/ч, л/ч

(см. пример в разд. 4.2);

м3/ч ; = 530 м3/ч ;

б) по удельным нормам подачи наружного воздуха на одного человека

Lmin = N× m , где N = 46 чел.; m = 20 м3/чел [2, прил. М]

Lmin = 46 × 20 = 920 м3/ч

Поскольку определенные выше воздухообмены меньше воздухообмена, вычисленного по избыткам явной теплоты для переходного периода, в качестве расчетного оставляем Lр = = 1094 м3/ч.

Все полученные воздухообмены переносим в табл. 12.

Таблица 12

Расчетные параметры вентиляционного воздуха и требуемые расчетном воздухообмены в помещении

Наименование расчетных величин Периоды года  
Холодный   Переходный     Теплый    
t,   I,   d, φ, % t,   I,   d, φ, % t,   I,   d,   φ, %      
Параметры воздуха: · наружного                          
-25 -23,9 0,3 26,5 6,5 27,6 53,5 10,0  
· приточного 14,8 15,2 0,3 10,5 27,0 6,5 28,6 54,5 10,0  
· внутреннего 23,8 1,3 42,7 8,7 30,6 58,5 11,2  
· удаляемого 20,5 24,5 1,4 21,2 44,2 9,1 31,4 61,5 11,6  
Расход воздуха, м3/ч по избыткам : · явной LЯ · полной LП теплоты · влаги LW        
 
 
 
·CO2  
Минимальный расход наруж-ного воздуха Lmin 20·23 = 430   20·46 = 920   20·46 = 920    

Теплый период года Переходный период года Холодный период года
t°C I кДж/кг d г/кг t°C I кДж/кг d г/кг t°C I кДж/кг d г/кг
Параметры точки Н Параметры точки Н Параметры точки Н
27,6 53,5 10,0 10,0 26,5 6,5 -25,0 -23,9 0,3
Параметры точки П Параметры точки П Параметры точки П
28,6 54,5 10,0 10,5 27,0 6,5 14,8 16,0 0,3
Параметры точки В Параметры точки В Параметры точки В
30,6 58,5 11,2 20,0 42,7 8,7 20,0 23,8 1,3
Параметры точки У Параметры точки У Параметры точки У
31,6 61,5 11,6 21,2 44,2 9,1 20,5 24,5 1,4

Рис. 3. I – d диаграмма ( для примера в разд. 5.2)

Смотрите также