2. Тепловлажностный баланс кондиционируемого помещения

Для составления теплового баланса помещения необходимо определить все поступления и потери тепла в помещении.

Общий теплоприток (∑Q), поступающий в помещение:

∑Q = ± Q_огр ± Q_пр + Q_эл + Q_л + Q_проч (1)

где Q_огр, Q_пр, Q_эл, Q_л, Q_проч теплопритоки, поступающие соответственно через ограждающие конструкции, от продуктов, от электродвигателей, от людей, прочие теплопритоки (от осветительных приборов, оргтехники и т.п.), Вт.

Общий влагоприток (∑W), поступающий в кондиционируемое помещение:

∑W=± W_oгр ± W_пр ± W_ап +W_л + W_исп, (2)

где W_oгр, W_пр, W_ап, W_л, W_исп - влагопритоки соответственно через ограждающие конструкции, от продуктов, технологических аппаратов, людей, а также поступающий вследствие испарения влаги со смоченных поверхностей пола и оборудования, кг/ч.

Для увеличения надежности значения общего тепло- и влагопритока, полученные после сложения всех составляющих, обычно увеличивают на 10 %.

2.1. Расчет теплопритоков

2.1.1. Теплопритоки и теплопотери через ограждающие конструкции помещений

Тепло в помещение может поступать: от разности температур наружного и внутреннего воздуха (трансмиссионное тепло); от солнечной радиации (инсоляция); в результате инфильтрации воздуха:

Q_огр = Q_{огр. t} + Q_{огр. с} + Q_инф (3)

Теплопритоки через массивные и светопрозрачные (световые проемы) части ограждающих конструкций рассчитываются отдельно.

Теплопритоки в результате разности температур вычисляют через каждый элемент ограждающих конструкций и остекления по уравнению теплопередачи:

Q_{огр. t} = k F (t_н – t_в), (4)

В летний период теплопритоки через массивные ограждения (стены) проникают в помещение с запаздыванием на 7…10 часов. В связи с этим теплоприток через наружные ограждения в теплый период рассчитывают по формуле:

Q_{огр. t} = k F (t_н – A_t /2 – t_в), (5)

где k - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²·К); F - площадь поверхности ограждения, м²; A_t - амплитуда суточного колебания температуры, ºС; t_н - расчетная температура наружного воздуха для теплого периода года по параметрам «Б»; °С; t _в - расчетная температура внутреннего воздуха, °С.

Расчетные параметры воздуха в рабочей зоне кондиционируемых и смежных помещений приведены в таблице 3. Назначение смежных помещений выбрать самостоятельно.

Таблица 3

Расчетные параметры воздуха в помещениях предприятий мясоперерабатывающей и молочной промышленности

Помещения	Расчетная температура внутреннего воздуха tв ,ºС	Относительная влажность φ, %
Мясоперерабатывающие предприятия
Сырьевое отделение колбасного цеха	12	70
Машинно-шприцовочное отделение	12	70
Камера накопления мяса	4	80…90
Термические отделения	21…23	40…60
Камера размораживания мяса	20…25	85…90
Камера посола мяса	2…4	80…90
Предприятия молочной промышленности
Аппаратный цех	21…23	40…60
Приемные отделения	16	60
Цех розлива молока	16…18	60
Отделения для хранения молока и сметаны	0…2	80
Цех производства мороженного	16…18	60…65
Другие технологические помещения	16	60
Морозильная камера	– 23	85

При расчете теплопередачи следует помнить, что коэффициенты теплопередачи оконных проемов и стен различны. Коэффициенты теплоотдачи, теплопроводности и термические сопротивления, необходимые для определения коэффициента теплопередачи, приведены в таблице 4. Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

, (6)

где ΣR - суммарное термическое сопротивление теплопередачи, (м²·К)/Вт; α_н - коэффициент теплоотдачи с наружной стороны ограждения, Вт/(м²·К); α_в - коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны ограждения, Вт/(м²·К); δ_i – толщина слоя, м; λ_i - коэффициент теплопроводности строительных слоев конструкции, Вт/(м∙К).

В данной работе можно принять:

- для стен - толщина: кирпичной кладки 640 мм, сэндвич-пакета 160 мм, наружной штукатурки (цементно-песчаного раствора) 15 мм, внутренняя поверхность стены состоит из слоя штукатурки толщиной 15 мм, облицованной керамической плиткой толщиной 5 мм;

- для перекрытий - толщина железобетонной плиты 200 мм, керамзитовой засыпки пола и потолка 200…300 мм.

- разность температур при определении теплопритоков: через пол 1 этажа (не охлаждаемый подвал без окон) составляет 60 %, потолка последнего этажа - 70 % от расчетной разности температур для наружных стен.

Таблица 4

Коэффициент теплоотдачи α, Вт/(м2∙К)	Внутренняя поверхность ограждающих конструкций (стен, полов, гладких потолков)	8,7
	Наружная поверхность ограждающих конструкций (наружных стен)	23
	Наружная поверхность перекрытий над неотапливаемым техническими подпольями	6
	Наружная поверхность чердачных перекрытий	12
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м∙К)	Кирпичная кладка из сплошного кирпича глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе	0,81
	Кирпичная кладка из сплошного кирпича керамического пустотного на цементно-песчаном растворе	0,64
	Цементно-песчаный раствор	0,93
	Железобетон	2,04
	Сэндвич-пакет	0,03
	Гравий керамзитовый (засыпка)	0,23
	Керамическая плитка	0,80
Приведенное сопротивление теплопередаче окон ΣRок, м2∙К/Вт	Двойное остекление в деревянных переплетах	0,42
	Двухслойные стеклопакеты в деревянных переплетах	0,36
	Двухслойные стеклопакеты в металлических переплетах	0,31
	Двойное остекление витрин в металлических переплетах	0,34
Сопротивление теплопередаче внутренних стен, ΣR, м2∙К/Вт	Смежных с неохлаждаемыми помещениями	2,2
	Смежных с морозильной камерой	4,3

Теплопритоки от солнечной радиации складываются из теплопритоков через массивные ограждения (стены, кровли, покрытия) и теплопритоков через световые покрытия:

. (7)

Теплоприток от солнечной радиации через массивные ограждения учитывается только для летнего периода и рассчитывается по формуле:

(8)

где F - площадь ограждения, м²; Δt_с - избыточная разность температур от действия солнечной радиации, °С (см. табл. 5).

Таблица 5

Избыточная разность температур (Δt_с , ºС) при ориентации

по сторонам горизонта

Стена, покрытие	Стороны горизонта и географическая широта
	Ю			ЮВ	ЮЗ	В	З	СВ	СЗ	С
	40º	50º	60º	от 40º до 60º
Бетонная	5,9	8,0	9,8	8,8	10,0	9,8	11,7	5,1	5,6	0
Кирпичная	6,6	9,1	11,0	9,9	11,3	11,0	13,2	5,8	6,3	0
Побеленная известью или покрытая светлой штукатуркой	3,6	4,9	6,0	5,4	6,1	6,0	7,2	3,2	3,5	0
Облицованная белыми глазурованными плитами	2,3	3,2	3,9	3,5	4,0	3,9	4,7	2,0	2,2	0
Плоская кровля, покрытая толем, асфальтом	18,5

Теплоприток от солнечной радиации через световые проемы рассчитывается для теплого и холодного периодов года по формуле:

, (9)

где q_р - количество теплоты, поступающей от солнечной радиации через 1м² светового проема, Вт/м²; F_с.п - площадь светового проема, м²; с_з - коэффициент солнцезащиты.

Количество теплоты от солнечной радиации зависит от рода и структуры материала ограждений, состояния и цвета их поверхности, угла, под которым солнечные лучи падают на поверхность, ориентации поверхности по сторонам горизонта местности и времени года. Удельный теплоприток q_р от солнечной радиации через окно с одинарным остеклением в деревянных рамах, приведен в таблице 6. Коэффициент солнцезащиты (с_з) в зависимости от конструктивного оформления для некоторых типов светового проема приведен в табл. 7.

Таблица 6

Удельный теплоприток от солнечной радиации q_р, Вт/м²

Географич. широта	Июнь					Декабрь
	С	СВ, СЗ	В, З	ЮВ, ЮЗ	Ю	В, З	ЮВ, ЮЗ	Ю
36	58	165	315	200	270	230	350	350
40	58	165	315	220	245	220	350	350
44	58	165	315	270	300	210	350	360
48	58	165	325	270	300	185	340	360
52	70	165	325	290	300	165	315	350
56	82	165	340	300	300	140	280	315
60	93	150	340	325	340	105	210	245
64	105	140	340	340	340	70	115	130

ПРИМЕЧАНИЕ: Приведенные в таблице 6 величины следует умножить на поправочный коэффициент: для окон с двойным остеклением и деревянными рамами - 0,62; для окон с двойным остеклением и металлическими рамами - 0,7; для окон с одинарным остеклением и витрин в металлических переплетах - 1,25.

Таблица 7

Коэффициент солнцезащиты

Наименование затеняющего устройства	Коэффициент солнцезащиты сз
Козырьки Маркизы Жалюзи, побелка остекления, штора наружная Штора внутренняя при открытом окне внутренняя при закрытом окне между переплетами	0,95 0,75 0,70 0,65 0,40 0,50

Теплопритоки от инфильтрации. Расход теплоты на подогрев инфильтрующегося воздуха можно не учитывать, если при работе СКВ обеспечен избыточный подпор воздуха в помещении и в случае установки герметичных стеклопакетов и специальных уплотнений. В связи с технологическими рекомендациями для цехов, где предъявляются повышенные требования по очистке подаваемого воздуха, необходимо обеспечить избыточный подпор с целью соблюдения заданной степени чистоты и качества воздуха.

Теплоприток, поступающий в результате инфильтрации воздуха через проемы внутренних дверей, соединяющих кондиционируемые помещения со смежными производственными помещениями, определяется по формуле:

, (10)

где - теплоприток через дверной проем, Вт; q_дв- тепловой поток, поступающий в помещение при открывании дверей, отнесенный к 1 м² площади пола, Вт/м² (см. табл. 8); F_пол - площадь пола, м².

Таблица 8

Тепловой поток через дверные проемы производственных помещений q_дв ,Вт/м²

Помещения	Площадь пола, м2
	до 50	50…100	> 100
Сырьевые отделения Шприцовочные отделения Камеры охлаждения готовой продукции Экспедиции и упаковочные отделения Камеры хранения охлажденных продуктов	32,6 32,6 14,0 46,5 9	16,3 16,3 7,0 23,2 4,5	8,1 8,1 6,0 11,6 3,5

Теплоприток (кВт) через открытые дверные и технологические проемы в коридор определяется по формуле:

(11)

где F_дв - площадь дверного проема, м²; ω_дв – средняя скорость воздуха в дверном проеме, принимаем минимальное значение 0,05 м/с; ρ - плотность воздуха, м³/кг; I_кор, I_в - энтальпия воздуха в коридоре и внутреннего воздуха соответственно (находят по I – d диаграмме), кДж/кг; 0,5 - коэффициент, учитывающий уменьшение теплопритока при установке пластиковой шторы.