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
| |||||||||
- | - | - | - | - | |||||
- | - | - | - | - | |||||
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)