1.2. Расчет поступлений тепла в помещение

Тепловыделения от электродвигателей и от превращения механической энергии в тепловую

Электродвигатели могут находиться в общем или в разных помещениях с приводимым ими в действие оборудованием, а потребляемая ими энергия может полностью переходить в тепло, нагревающее воздух помещения, или частично расходоваться на нагревание обрабатываемого продукта, перекачиваемой жидкости или воздуха, удаляемого из укрытия машины.

Тепловыделения от электродвигателей, не имеющих принудительного охлаждения с отводом тепла за пределы помещения, ккал/ч:

(3)

Где - установочная или номинальная мощность электродвигателя, кВт;

- коэффициент нагрузки электродвигателя, равный отношению средней мощности, передаваемой оборудованию в течении расчетного часа, к установочной или номинальной мощности двигателя , т.е. ;

-коэффициент одновременности работы электродвигателей;

электродвигателя при данной загрузке; здесь - поправочный коэффициент, учитывающий загрузку двигателя: при значение , при , при значение принимается по каталожным данным, а при их отсутствии в следующих пределах:

…. 0.7 0.6 0. 5 0. 4 0.3

…. 0.99 0.98 0.97 0.95 0.91

η – КПД электродвигателя при полной загрузке, определяемой по каталогу;

- коэффициент спроса на электроэнергию, принимаемый по электротехнической части проекта.

Формула (3) пригодна для учета тепла, поступающего в помещение от насосов и вентиляторов, приводимых в действие электродвигателями, если механическая энергия, передаваемая воде или воздуху, отводиться с последними из пределов помещения.

Тепловыделения от мотор-генераторов определяются суммой потерь энергии в электродвигателях и генераторах, ккал/ч:

(4)

где - КПД генератора при данной загрузке.

Тепловыделения от оборудования, приводимого в действие электродвигателями, ккал/ч:

, (5)

Где - коэффициент перехода тепла в помещение, учитывающий, что часть тепла может быть унесена из помещения эмульсией, водой или воздухом; значение следует принимать по опытным данным, пользуясь для его определения ведомственными указаниями и нормами.

Тепловыделения от установленных в общем помещении электродвигателей и приводимого ими в действие оборудования, ккал/ч:

. (6)

Тепловыделения от оборудования и материалов

Тепловыделения от нагретых поверхностей определяют по обычным формулам теории теплопередачи. При расчете тепловыделений в необходимых случаях следует учитывать тепло, поступающее в помещение с воздухом и газами, прорывающимися из-под укрытий оборудования.

При составлении баланса тепла для помещения должно учитываться поступление (удаление) тепла от нагретых (охлажденных) поверхностей воздуховодов вентиляции, местных отсосов, зонтов и укрытий оборудования.

Теплоотдача от нагретых поверхностей, если известна их температура, ккал/ч:

(7)

где - площадь нагретой поверхности, ;

и - температура соответственно воздуха в помещении и нагретой поверхности, ;

α – коэффициент теплоотдачи от поверхности к воздуху помещения, ккал/(ч∙ ∙ .

Значения α определяют по формуле ккал/(ч∙ ∙ :

α=10 ,

где v – скорость движения воздуха у наружной поверхности, м/с, в зоне комфорта v=0,5 м/с.

Таблица 3

Количества тепла, выделяемого взрослыми людьми (мужчинами)

Показатели	Количество тепла, ккал/ч, и влаги г/ч, выделяемых людьми при температуре воздуха в помещении,
	10	15	20	25	30	35
В состоянии покоя
Тепло: явное	120	100	75	50	35	10
скрытое	20	25	25	50	45	70
полное	140	125	100	80	80	80
При легкой работе
Теплое: явное	130	105	85	55	35	5
скрытое	25	30	45	70	90	120
полное	155	135 55	30	125 115	125	125
При работе средней тяжести
Тепло: явное	140	115	90	60	35	5
скрытое	45	65	85	110	135	165
полное	185	180	175	170	170	170
При тяжелой работе
Тепло: явное	170	140	110	80	45	10
скрытое	80	110	140	170	205	240
полное	250	250	250	250	250	250

Тепловыделения от искусственного освещения

Принято считать, что вся энергия, затрачиваемая на освещение, переходит в тепло, нагревающее воздух помещения, при этом пренебрегают частью энергии, нагревающей конструкции здания и уходящей через них.

Тепловыделения от освещения, ккал/ч:

(9)

где - суммарная мощность источников освещения, кВт.

Выделения тепла людьми

Выделения тепла и влаги людьми зависит от затрат ими энергии и температуры воздуха в помещении. Для расчетов рекомендуется пользоваться табл. 3, в которой приведены средние данные для мужчин. Приято считать, что женщины выделяют 85% тепла и влаги, выделяемых мужчинами.

Поступление тепла через заполнение световых проемов (рис.1)

Рис.1. Схема поступления в помещение тепла солнечной радиации через остекление

Упрощенный графоаналитический метод расчета. Количество тепла, поступающего в помещение через заполнение световых проемов за счет солнечной радиации и следствие теплопередачи при разности температур наружного и внутреннего воздуха, ккал/ч:

, (10)

где и - количество тепла, ккал/(ч∙ поступающего в помещение в июле через одинарное остекление световых проемов, соответственно облучаемых и необлучаемых прямой солнечной радиацией; значения q и определяют по формулам (12)-(14);

и - площадь заполнения светового проема, соответственно обучаемая и необлучаемая прямой солнечной радиацией, ;

- площадь заполнения светового проема, определяемая по его наименьшим размерам (в свету), ;

- коэффициент относительного проникания солнечной радиации через заполнение светового проема, отличающийся от одинарного остекения со стеклом толщиной 2,5-3,5 мм (табл. 4);

и - расчетные температуры, , соответственно наружного и внутреннего воздуха, принимаемые по проекту.

Значения и для расчетного часа (по истинному солнечному времени) следует определить исходя из расчетной географической широты места строительства и ориентации заполнения световых проемов в зданиях и сооружениях по формулам:

а) для вертикального заполнения светового проема, частично или полностью облучаемого прямой солнечной радиацией, т.е. при солнечном азимуте остекления 90 :

q=( + ; (11)

б) для вертикального заполнения светового проема, находящегося в тени, т.е. при солнечном азимуте остекления 90 , или при затенении заполнения светового проема наружными солнцезащитными конструкциями либо откосами проема

= ; (12)

где - солнечный азимут остекления, т.е. угол между нормалью к плоскости остекления (рис. 2);

- количества тепла прямой солнечной радиации в июле, ккал/(ч∙ поступающего в помещение через одинарное остекление со стеклом толщиной 2,5-3,5 мм вертикального заполнения светового проема, принимаемой для расчетного часа по табл. 5; по этой же таблице может быть установлен непосредственно период прямого облучения вертикального заполнения светового проема;

- количество тепла рассеянной солнечной радиации в июле, ккал/(ч∙ поступающего в помещение через одинарное остекление со стеклом 2,5-3,5 мм вертикального заполнения светового проема, принимаемое для расчетного часа по табл. 5;

Таблица 4

Теплотехнические характеристики заполнения световых проемов

Заполнения светового проема		Коэффициент относительного проникания солнечной радиации
Остекление	Солнцезащитные устройста
Одинарное со стеклом листовым оконным или витринным (полированным или неполированным) толщиной от 2,5 до 12 мм	Без солнцезащитных устройств при толщине стекла, мм: 2,5-12	1-0,9
	Внутренние жалюзи: светлые	0,56
	темные	0,75
	Внутренние шторы: из тонкой ткани : светлые	0, 56
	темные	0,65
	сворачивающиеся из плотного непрозрачного материала: светлые	0,25
	темные	0,59
	Наружные жалюзи при перпендикулярном расположении пластин к стеклу	0,22
	Маркизы закрытая с боков	0,35
	Наружные деревянные ставни-жалюзи с пластинами толщиной 10-20 мм: светлые	0,05
	темные	0,1
	Наружные шторы (сворачивающиеся) из деревянных реек: средние по окраске	0,15
	темные	0,22
	Без солнцезащитных устройств при толщине стекла, мм	0,8-0,9
	Внутренние жалюзи : светлые	0,53
	темные	0,64
	Внутренние шторы: Из тонкой ткани: светлые	0,54
	темные	0,64
	из плотного непрозрачного материала: светлые	0,25
	темные	0,6
	Жалюзи между стеклами: светлые	0,33
	темные	0,36

Таблица 4

Теплотехнические характеристики заполнения световых проемов

Заполнения светового проема		Коэффициент относительного проникания солнечной радиации
Остекление	Солнцезащитные устройства
Одинарное со стеклом листовыми или витринным (полированным или не полированным) толщиной от 2,5 до 12 мм	Без солнцезащитных устройств при толщине стекла, мм: 2,5-12
	Внутренние жалюзи: светлые темные		0,56 0,75
	Внутренние шторы: Из тонкой ткани: светлые темные Сворачивающиеся из плотного непрозрачного материала: светлые темные		0,56 0,65 0,25 0,59
	Наружные жалюзи при перпендикулярном расположении пластин к стеклу		0,22
	Маркиза закрытая с боков		0,35
	Наружные деревянные ставни-жалюзи с пластинами толщиной 10-20 мм: светлые темные		0,05 0,1
	Наружные шторы (сворачивающиеся) из деревянных реек: средние по окраске темные		0,15 0,22
	Без солнцезащитных устройств при толщине стекла, мм		0,8-0,9
	Внутренние жалюзи: светлые темные		0,53 0,64
	Внутренние шторы: Из тонкой ткани: светлые темные		0,54 0,64
	из плотного непрозрачного материала: светлые темные		0,25 0,6
	Жалюзи между стеклами: светлые темные		0,33 0,36

Таблица 5

Количество тепла прямой (числитель) и рассеянной (знаменатель) солнечной радиации в июле, поступающего в помещение через одинарное остекление со стеклом толщиной 2,5-3,5 мм вертикального заполнения световых проемов

Расчетная географическая широта, град.с.ш.			Количество тепла, ккал/(ч∙ при заполнении световых проемов:
	До полудня	После полудня	Вертикальном с ориентацией до полудня
			С			СВ		В	ЮВ		Ю		ЮЗ		З		СЗ
			После полудня
			С	СВ	В		ЮВ			Ю		ЮЗ		З		СЗ
36	5-6	18-15	59-23 21-61	101-317 31-98	100-374 21-115		21-235 14-61			0-0 14-48		0-0 14-48		0-0 18-47		0-0 16-4
	8-12	15-12	0-0 55-52	236-0 89-58	360-28 106-65		0-95 66-678			0-3 52-59		0-3 52-59		0-0 65-58		0-0 52-56
44	5-8	18-15	72-0 33-66	191-307 46-95	251-438 50-112		62-286 34-94			0-0 20-61		0-0 19-47		0-0 19-47		0-0 20-47
	8-12	15-12	0-0 61-51	220-0 87-58	421-32 104-62		342-184 93-68			57-248 68-73		0-63 52-66		0-0 51-56		0-0 52-56
52	5-8	18-15	88-0 47-61	259-294 59-91	319-469 63-111		100-342 45-95			0-11 27-65		0-0 24-47		0-0 24-46		0-0 24-46
	8-12	15-12	0-0 58-51	169-0 83-56	428-32 106-62		385-199 98-74			81-296 73-78		0-129 54-67		0-0 49-56		0-0 50-54
60	3-8	20-16	34-0 6-49	54-285 8-71	82-478 6-95		0-379 0-83			0-32 0-60		0-0 0-42		0-0 0-39		0-0 0-43
	80-12	16-12	0-0 47-43	126-0 66-47	438-32 85-52		431-312 84-64			143-386 70-78		0-185 52-61		0-0 43-48		0-0 43-46
68	3-8	20-16	54-0 15-44	125-255 14-71	124-506 10-91		24-429 8-85			0-68 7-59		0-0 5-46		0-0 6-36		0-0 7-41
	8-12	16-12	0-0 44-41	255-0 64-44	457-32 84-49		497-32 84-49			199-450 88-77		0-260 50-61		0-0 40-44		0-0 42-44

– коэффициент, учитываю затенение остекления световых проемов переплетами и загрязнение атмосферы (табл. 6);

– коэффициент, учитывающий загрязнение стекла (табл. 7);

h – высота Солнца, т.е. угол между направлением солнечного луча и его проекцией на горизонтальную плоскость, табл.8.

Рис.2 Построение проекции солнечного луча и азимутов

1 – солнечный луч;

2 – плоскость остекления светового проема;

3- горизонтальная плоскость;

4 – нормаль к плоскости остекления;

5 – горизонтальная проекция солнечного луча;

Таблица 6

Коэффициент , учитывающий затенение остекления световых проемов переплетами и загрязнение атмосферы

Остекление	Значение Коэффициент при атмосфере
	Незагрязненной (независимо от облучения)	Незагрязненной в промышленных районах, расположенных на географической широте, град С. ш.
		36-40	44-68		36-40	44-68
		для световых проемов, облучаемых в расчетный час солнцем		для световых проемов, находящихся в расчетный час в течении
Одинарное без переплетов: заполнение профильного стекла	1	0,7	0,75		1,6	1,75
Двойное без переплетов	0,9	0,63	0,68		1,45	1,58
Одинарное в переплетах: металлических деревянных	0,8 0,65	0,56 0,46	0,6 0,48		1,28 1,04	1,4 1,14
Двойное в переплетах: металлических деревянных	0,72 0,6	0,51 0,42	0,54 0,45		1,15 0,96	1,26 1,05

Таблица 7

Коэффициент , учитывающий загрязнение стекла

Загрязнения стекла	Значения коэффициента для заполнения световых проемов
	Вертикального,	Наклонного и горизонтального, ,
Значительное	0,85	0,75
Умеренного	0,9	0,8
Незначительное	0,95	0,85
Чистое стекло	1	0,95

Примечание: 1. Загрязнение считают значительным, умеренным и значительным при концентрации пыли, дыма или копоти в воздушной среде помещения соответственно 10 мг/ .

2. 𝛾 –острый угол наклона плоскости остекления к горизонту, град.

Значение солнечного азимута остекления для расчетного часа определяют по его абсолютной величине (не принимая во внимания знака), исходя из ориентации заполнения проему времени суток до или после полудня.

Для заполнения светового проема, ориентированного на западную половину небосвода, определяют по формулам, град.:

; (13)

После полудня

(14)

Для заполнения светового проема, ориентированного на восточную половину небосвода, до полудня определяют по формуле (14), а после полудня (13).

Здесь - азимут солнца, т.е. угол между южным направлением и горизонтальной проекцией светового луча, град., определяемой по табл. 8; - азимут остекления светового проема, т.е. угол, град, между нормалью и плоскостью остекления или между проекцией этой нормали на горизонтальную плоскость и южным направлением, отсчитываемый по часовой стрелке или против нее:

Ориентация остекления	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
, град.	180	135	90	45	0	45	90	135

Таблица 8

Высота h и азимут солнца на различных широтах в июле

Истинное солнечное время			Значения h и , град. на географической широте, град.с.ш.
до полудня	после полудня	36					40					44					48					52					56				60			64				68
		h				h				h					h					h					h					h				h			h
2-3	21-22	-		-		-		-		-			-		-			-		-			-		-			-		-		-		-	-		68		145
3-4	20-21	-		-		-		-		-			-		-			-		-			-		-			-		1		130		3	131		6		131
4-5	19-20	-		-		-		-		-			-		-			-		3			119		5			120		7		120		9	119		10		118
5-6	18-19	6		111		8		111		9			111		10			110		12			109		13			108		14		107		15	106		16		104
6-7	17-18	18		104		19		104		19			100		20			99		21			97		21			95		21		94		21	92		21		91
7-8	16-17	30		94		29		93		29			90		30			87		30			85		29			82		28		81		27	79		27		77
8-9	15-16	42		86		41		82		40			78		40			76		38			72		37			69		36		67		34	64		32		61
9-10	14-15	54		75		52		69		50			65		49			60		47			56		45			53		43		50		40	49		37		45
10-11	13-14	65		56		62		49		59			45		56			40		54			36		51			33		48		31		44	29		40		28
11-12	12-13	73		24		69		20		65			18		61			16		58			13		54			12		50		11		46	10		42		9
12(полдень)			74		0		70		0		66			0		62			0		58			0		54			0		50		0	46		0		42		0

Примечание. Азимут солнца отсчитывается от южного направления в первой половине дня (до полудня) против часовой стрелки, во второй половине дня (после полудня) по часовой стрелки

При расчете систем вентиляции с механическим и естественным побуждением, а так же систем вентиляции и кондиционирования, в которых предусматривается испарительное (адиабатическое) охлаждение приточного воздуха, величины и следует рассчитывать ,выбирая из табл. 5 наибольшие значения суммарной или рассеянной радиации через заполнение светового проема заданной ориентации. Так же следует поступать, если систему кондиционирования воздуха рассчитывают на параметры Б для теплового периода года, в тех случаях, когда переменные во времени поступления тепла (от внешних воздействий) составляют не более 60% суммарных расчетных часовых поступлений тепла в помещение. При этом следует выбирать наибольшее поступления тепла из указанных в табл. 5 за те часы, в течении которых предусматривается занятость помещения людьми или работа предприятия.

Поступления тепла в помещения, имеющие световые проемы в противоположных стенах, в тех случаях, когда не задается расчетный час, следует вычислять отдельно для каждой из стен и учитывать в расчете наибольшую сумму значений за период занятости помещения людьми или работы предприятия.

Для помещений, имеющих световые проемы в стенах, расположенных под углом друг к другу, в тех случаях, когда не задается расчетных час, наибольшие поступления тепла следует определять, составляя график (или таблицу) почасовых поступлений тепла по ходу солнца (по данным табл.5) за период занятости помещений людьми или работы предприятия, либо начиная с предшествующего этому часа.

При применений наружных солнцезащитных строительных конструкций (ребер, козырьков и т.п.), затеняющих все или часть остекления световых проемов, для затененной части следует учитывать поступления тепла только от рассеянной радиации.