2.3.3.Розрахунок повітрообміну в приміщенні

Повітрообмін здійснюється з метою дотримання в повітрі приміщення певної концентрації шкідливих речовин, яка не повинна перевищувати граничних норм, так званих гранично допустимих концентрацій (ГДК).Повітрообмін допускається за рахунок вентиляції, яка буває трьох типів, а саме:

- загальнобмінна;

- локалізуючи;

- змішана.

Загальнобміною вентиляцією називається повітрообмін, при якому в приміщення подається свіже зовнішнє повітря, яке не містить шкідливих парів та газів або містить їх у невеликій кількості і яке, походячи через приміщення, змішується з шкідливими виділеннями і видаляється разом з ними.

Локалізуючою (місцевою) вентиляцією називається вовлюваня шкідливих виділень безпосередньо на місцях їх утворення за допомогою спеціальних пристроїв, які не допускають проникнення шкідливих виділень в повітря приміщень.

В деревообробних виробництвах широке застосування знаходить мішана система вентиляції, яка є комбінацією локалізуючої та загально обмінної.

Кількісне визначення повітрообміну здійснюється залежно від виду шкідливих виділень.

Виробничими шкідливими виділеннями на дільниці є теплота і волога.

При надлишкових виділеннях тепла повітрообмін визначається за формулою:

де: Q_н – надлишкові виділення тепла, ккал/год:

Q_н= Q_в- Q_0,

де: Q_в – загальна кількість виділення тепла в приміщенні, ккал/год;

Q₀ – сумарні тепловитрати через огородження, ккал/год;

с – питома теплоємність сухого повітря , ккал/(кг·°С);

t₁ – температура припливного повітря, °С ;

t₂ – температура повітря, яке видаляється з приміщення, °С.

Різниця t₂ - t₁ не повинна перевищувати 5 °С .

У приміщеннях, де відсутні виробничі виділення шкідливих речовин та надлишкові тепло і волога, джерелом шкідливих виділень є люди, які виділяють вуглекислоту, тепло та вологу. У виробничих приміщеннях із об’ємом на 1-го робітника менше 20м³ необхідно передбачити подачу зовнішнього повітря не менше 30м³/год. на кожного робітника, в приміщеннях із об’ємом 20…40м³ – не менше 20м³/год. Якщо об’єм приміщення на одного робітника перевищує 40м³, допускається передбачати лише періодично діючу природну вентиляцію (відкривання вікон, фрамуг та ліхтарів).

Вид та кількість у виробничих приміщеннях залежать від технологічних особливостей устаткування, складу летких компонентів у клейових та опоряджувальних матеріалах, місцевих умов тощо.

При розрахунку вентиляції необхідно враховувати видалення через місцеві відсмоктувачі технологічного устаткування, дані про яке наводяться в технічних характеристиках устаткування.

2.3.4.Визначення витрат тепла

Тепловий баланс у виробничому приміщенні виражається таким рівнянням:

Q = Q_ог+ Q_н.п. + Q_н.м.- Q_т , ккал/год

де: Q – загальні витрати тепла, ккал/год ;

Q_ог – втрати тепла через будівельні конструкції(огородження) ;

Q_н.п.- витрати тепла на нагрівання повітря, яке подається в приміщення ;

Q_н.м – витрата тепла на нагрівання матеріалів, устаткування та транспорту, які поступають у приміщення ;

Q_т – сума всіх тепловиділень у приміщенні.

Втрати тепла через будівельні огородження можуть приблизно визначатись на основі характеристики будинку за формулою :

Q_ог = q_б· V_б·(t_р- t_з) , ккал/год

де: q_б – теплова характеристика будинку, ккал/(м^3·год·°С) ;

V_б – об’єм будинку за зовнішнім обміром, м³ ;

t_р – розрахункова температура в приміщені, °С ;

t_з – розрахункова температура зовнішнього повітря для холодного періоду року, °С.

Теплова характеристика залежить від об’єму (зменшується із зб. Об’єму будинку ) та призначення будинку та може коливатись в межах : для д/о цехів – від 0,6 до 0,38, для адміністративних будинків – 0,42..0,26, для побутових та адміністративно допоміжних приміщень – 0,6…0,2. Рекомендується приймати такі значення теплової характеристики будинків :

- одноповерхових – 0,4 , ккал/(м^3·год·°С) ;

- багатоповерхових – 0,35 , ккал/(м^3·год·°С) .

Значення розрахункової температури повітря в приміщенні приймається відповідно з вибраними метеорологічними параметрами , а розрахункової температур зовнішнього повітря – на основі будівельних норм та правил – залежно від географічного розташування підприємства.

Втрата тепла на нагрівання повітря, яке подається в приміщення системою витяжної вентиляції визначається за формулою :

Q_нп = G_п· с ·(t_п- t_з.в.) , ккал/год,

де: G_п – кількість повітря яке подається в приміщення кг/год. ;

с – питома теплоємність повітря, ккал/(м^3·год·°С) ;

t_п – температура повітря, яке подається, °С ; приймається = температурі повітря в приміщенні, тобто t_п = t_р ;

t_з.в. – розрахункова зовнішньо-вентиляційна температура , °С.

Якщо в холодний період року в цех поступав матеріал з відкритих або неопалювальних складів, необхідно враховувати витрати тепла на нагрівання такого матеріалу, які визначаються за формулою :

Q_н.м. = G_м· с_м ·(t_п- t_м.)·В , ккал/год.

де: G_м – маса матеріалу, який завозиться в цех протягом години, кг ; подається в приміщення кг/год. ;

с_м – питома теплоємність матеріалу, ккал/(кг ·°С) ;

t_п – температура повітря в приміщенні, °С ;

t_м – температура матеріалу, який подається в цех ; приймається рівною : для несипких матеріалів – 10 °С, а для сипких – на 20°С вище температури зовнішнього повітря ; для металу та металевих виробів – температурі зовнішнього повітря ;

В – коефіцієнт інтенсивності поглинання тепла матеріалом.

Значення коефіцієнта В залежить від виду матеріалів та тривалості перебування його в цеху і зростає із збільшенням останньої. При неперервному або періодичному надходженні матеріалу, а цех при зміні тривалості перебування матеріалу в цеху від 1 до 4-ох годин значення коефіцієнта в змінюється в межах : для несипких матеріалів , виробів та транспорту – від 0,5…1,0, для сипких матеріалів – від 0,4…0,92. Якщо матеріал перебуває в цеху понад 4 год. коефіцієнт В=1 .

При розрахунку балансу тепла необхідно враховувати теплові виділення від технологічного устаткування, електродвигунів, нагрітого матеріалу, електронагрівальних приладів, а також від людей, тобто :

Q_т = Q_у+ Q_д. + Q_м + Q_пр.+ Q_л , ккал/год.

Тепловиділення від технологічного устаткування визначають на основі даних технічних характеристик устаткування або теплових розрахунків.

Тепловиділення від електродвигунів визначають за формулою :

Q_д = 860·a·∑P_в , ккал/год,

де: 860 – тепловій еквівалент однієї кВт·год. ;

а – коефіцієнт, який характеризує відношення середньої фактичної потужності до встановленої ( а = 0,2..0,25) ;

∑P_в – сумарна встановлена потужність всіх електродвигунів в цеху, кВт ;

Кількість тепла, яке виділяється при охолодженні матеріалу (після розвантаження сушильних камер, пресів тощо) визначається за формулою :

Q_м. = G_м· с_м ·(t_поч- t_к.) , ккал/год,

де: G_м – маса нагрітого матеріалу, який завозиться в цех протягом години;

с_м – питома теплоємність матеріалу, ккал/(кг ·°С) ;

t_поч – початкова температура матеріалу, °С ;

t_к. – кінцева температура матеріалу ( =температурі цеху ), °С.

Теплові виділення від електронагрівачів визначається за формулою :

Q_пр. = 860·∑P_в , ккал/год.

де: ∑P_в – сумарна встановлена потужність електронагрівачів, кВт.

Тепловиділення від людей при спокійній роботі становлять 70 ккал/год. при роботі середньої важкості – 100ккал/год. , при важкій фізичній роботі – 150ккал/год. Тепловиділення від людей понад 50м³ об’єму приміщення .

Максимальна годинна витрата пари визначається з виразу :

, кг/год,

де: Q – загальні витрати тепла цехом, ккал./год. ;

i_n– тепломісткість пари, ккал/кг ;

i_k – тепломісткість конденсату при відповідному тиску пари, ккал./кг.

Річні витрати тепла складаються з витрат у робочий (Q_рр) та неробочий (Q_рн) час, тобто :

Q_р = Q_рр + Q_рн , Гкал/рік.

Річні витрати тепла в робочий та неробочий час визначаються за формулою :

, Гкал/рік.

, Гкал/рік,

де : п_р – кількість робочих днів опалювального сезону ;

п_р = k ·п_к ,

k – коефіцієнт, який враховує відношення кількості робочих днів (за період опалювального сезону) до тривалості опалювального сезону: при шестиденному робочому тижні k = 0.875, при п’ятиденному – k =0,714;

n_k – кількість календарних днів опалювального сезону, яка визначається на основі кліматологічних даних міст та географічних регіонів ;

т – тривалість роботи цеху протягом доби, год. ;

Q – максимальна годинна витрата тепла в робочий час, ккал/год ;

t_р – температура повітря в приміщенні в робочий час, °С ;

t_сер – середня зовнішня температура опалювального сезону (визначається на основі кліматологічних даних) ;

t_з.в. – розрахункова зовнішньо-вентиляційна температура, °С ;

- коефіцієнт переходу від максимальної годинної витрати тепла (Q) до середньої годинної витрати за опалювальний сезон у робочий час ;

Q₀ – максимальна годинна витрата тепла на покриття втрати через огородження ;

t _н.р. – температура повітря в цеху в неробочий час (при розрахунках приймається рівною 5°С );

- коефіцієнт переходу від максимальної годинної витрати тепла в неробочий час до середньої годинної витрати за опалювальний сезон в неробочий час.

Річна витрата пари визначається за формулою :

, т/рік

де: К_т – коефіцієнт, який враховує втрати тепла в трубопроводах ( К_т = 1,05…1,15) .