Решение

1. Плотности внутреннего и наружного воздуха рассчитаем по формуле

; кг/м³; кг/м³;

2. Расчетная разность давлений внутреннего и наружного воздуха по формуле (1.79)

.

3. Нормативная воздухопроницаемость наружных стен G_n = 0,5 кг/(м²ч) ( табл. 11 [12] ).

4. Требуемое сопротивление воздухопроницанию наружной стены по формуле (1.78)

м²×ч×Па/кг .

5. Фактическое сопротивление воздухопроницанию двухслойной стены

R = 18 м²×ч×Па/кг ( Таблица 17 [13] ),

R = 373 м²×ч×Па/кг ( Таблица 17 [13] ),

= R + R = 18 +373 = 391 м²×ч×Па/кг.

6. Данная конструкция удовлетворяет требованиям СНиПа, так как фактическое сопротивление воздухопроницанию стены больше требуемого ( = 391 м²×ч×Па/кг > = 38,28 м²×ч×Па/кг).

Пример 2. Рассчитаем требуемый и фактический эксплуатационные режимы воздухопроницаемости заполнения оконных проемов на уровне первого и второго этажа при использовании двойного остекления в раздельных переплетах, для рассмотренного в предыдущем примере административного здания при тех же исходных данных.

Решение

1. Нормативное сопротивление воздухопроницанию окон общественных зданий G_n = 6,0 кг/м²ч ( табл. 11 [8] ).

2. Требуемое сопротивление воздухопроницанию окон по формуле (1.80)

м²×ч×Па/кг.

3. Фактическое сопротивление воздухопроницанию сертифицированного оконного блока с двойным остеклением в деревянных раздельных переплетах и двойным уплотнением притворов, при указанных в сертификате значениях G_у = 5,06 кг/(чм²) и n = 0,64, составляет

м²×ч×Па/кг.

Таким образом, = 0,299 м²×ч×Па/кг > = 0,257 м²×ч×Па/кг, а значит данный тип оконного блока удовлетворяет требованиям СНиПа [12] по воздухопроницаемости.

4. Определим расчетные значения разности давлений внутреннего и наружного воздуха для окон первого и последующего этажей по формуле (1.97)

- для окон первого этажа ( при h_i = 2,5 м; k₁ = 1,0; р_int = 0 )

=

;

- для окон второго этажа ( при h_i = 6 м; k₁ = 1,0; р_int = 0 )

.

5. Удельный воздушный поток, инфильтрирующийся через 1м² поверхности заполнения оконных проемов, определим по формуле (1.99)

- для окон первого этажа

кг/(м²×ч);

- для окон второго этажа

кг/(м²×ч) .

Полученные значения удельных расходов инфильтрирующегося воздуха необходимы для расчета инфильтрационной составляющей тепловых потерь.

Лекция 7. ТЕПЛОВЫЕ БАЛАНСЫ ПОМЕЩЕНИЙ.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ

Стационарный температурный режим в помещениях зданий любого назначения устанавливается в результате возникновения теплового баланса между тепловыделениями , кВт, и теплопотерями , кВт,

, (1.87)

где Q_ОТ - теплопроизводительность системы отопления, кВт;

i и n – номер и количество элементарных составляющих теплопотерь;

j и m – номер и количество элементарных составляющих внутренних тепловыделений.

Тепловые потери здания подразделяются на трансмиссионные, инфильтрационные и технологические. Трансмиссионными называются теплопотери, возникающие в результате процессов теплопередачи через ограждающие конструкции (стены, пол, перекрытия, окна). Инфильтрационными называются теплопотери, связанные с нагревом поступающего в помещение наружного воздуха через неплотности в ограждающих конструкциях и специальные аэрационные проемы, предусмотренные для осуществления естественной вентиляции ( створки, жалюзи, фрамуги и фонари ). Технологическими называются теплопотери, связанные с нагревом поступающего в помещение сырья, материалов и средств транспорта.

Величина всех перечисленных составляющих тепловых потерь пропорциональна разности температур внутреннего и наружного воздуха. Величина внутренних тепловыделений определяется количеством и интенсивностью расположенных в помещении источников теплоты (людей, технологического оборудования) и, следовательно, в каждом конкретном случае является известной константой. Поэтому, чем больше теплопроизводительность системы отопления, тем при более высокой температуре внутреннего воздуха в здании будет возникать определяющийся уравнением (1.87) тепловой баланс.

С учетом всего вышеизложенного для выбора требуемой теплопроизводительности системы отопления необходимо определить теплопотери здания при расчетной разности температур внутреннего и наружного воздуха и решить уравнение (87),

, (1.88)

где - суммарные теплопотери здания в расчетном режиме, кВт.

Тепловыделения, входящие в формулу (1.88), должны учитываться в режиме максимального дефицита теплоты.

В жилых, общественных и административно-бытовых зданиях величина внутренних тепловыделений, как правило, не значительна и поэтому в большинстве случаев принимается равной нулю. В промышленных зданиях, напротив, эта величина может достигать существенных значений, превышая в некоторых случаях тепловые потери. Если , то отопления не требуется, а избыток теплоты удаляется системами вентиляции. Примерами таких зданий могут служить котельные, “горячие” цехи химических и металлургических заводов с непрерывным технологическим процессом (мартеновские, прокатные, чугуно- и сталелитейные), работающие 24 часа в сутки. Однако, кроме таких цехов, среди объектов со значительными тепловыделениями часто встречаются промышленные здания, производственный процесс в которых организован по одно- или двухсменному графику, например, кузнечные и термические цехи машиностроительных заводов. Тепловыделяющее оборудование таких объектов останавливается на ночь и не работает в выходные и праздничные дни. Это значит, что требуемый тепловой режим в помещениях этих зданий, обеспечиваемый избыточными тепловыделениями от технологического оборудования, может поддерживаться только в рабочее время. В нерабочее время (при отсутствии отопления) температура внутреннего воздуха может существенно понизиться и вывести из строя оборудование. Поэтому в цехах с периодическим графиком работы, не нуждающихся в постоянно действующем отоплении, проектируются системы дежурного отопления, рассчитываемые на поддержание t_int = +5С в нерабочее время при неработающем оборудовании, при

.

Расчет трансмиссионных тепловых потерь через ограждающие конструкции производится отдельно для каждого помещения. В пределах выбранного помещения теплопотери рассчитываются отдельно по каждой i-й ограждающей конструкции. Формула для расчета Q_i , Вт, имеет вид

, (1.89)

где F_i – площадь i-й ограждающей конструкции, м²;

t_int – расчетная температура внутреннего воздуха , С, с учетом ее повышения в зависимости от высоты помещения более 4 м ;

t_ext – расчетная температура наружного воздуха (параметры Б), С;

R_o,i – полное сопротивление теплопередаче i-й ограждающей конструкции, м²С/Вт;

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху согласно [12];

 - добавочные теплопотери в долях от основных.

Добавочные теплопотери  учитывают следующие факторы: ориентацию ограждений по сторонам света; продуваемость ветром помещений, имеющих две и более наружные стены; Северные климатические районы (с t_н  - 40); врывание холодного воздуха через двери и ворота, не оборудованные воздушно-тепловыми завесами.

Добавки на ориентацию по сторонам света принимаются следующим образом: в помещениях любого назначения для вертикальных и наклонных ограждений, ориентированных на север, восток, северо-восток и северо-запад – в размере 0,1 (10%); на юго-восток и запад – в размере 0,05 (5%); по остальным направлениям 0.

Добавки на продуваемость ветром помещений с двумя и более наружными стенами: в общественных, административно-бытовых и производственных помещениях, имеющих две и более наружные стены – 0,15 (15%), если одно из ограждений обращено на север, восток северо-восток и северо-запад; 0,1 (10%) – в других случаях.

Добавки на Северные климатические районы: для необогреваемых полов первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха t_н = - 40 и ниже (параметры Б) – в размере 0,05 (5%).

Добавки на подогрев воздуха, врывающегося через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте здания H, м, - в размере: =0,2H для тройных дверей с двумя тамбурами между ними; =0,27H для двойных дверей с тамбуром между ними; =0,34H для двойных дверей без тамбура; =0,22H для одинарных дверей.

Для наружных ворот, не оборудованных воздушными или воздушно-тепловыми завесами, =3 при отсутствии тамбура; =1 при наличии тамбура.

При расчете тепловых потерь в производственных помещениях расчетная температура внутреннего воздуха принимается с учетом ее повышения по высоте помещения следующим образом: для наружных стен и остекленных поверхностей на высоту 3 м от пола и через полы принимается температура рабочей зоны t_int = t_р.з ; для покрытий и фонарей – температура воздуха верхней зоны под перекрытием t_int = t_в.з ; cтен и остекленных поверхностей выше 3 м – средняя температура t_int = (t_р.з + t_в.з)/2; температура верхней зоны при обогревании помещений сосредоточенным потоком воздуха t_в.з = t_р.з + 3С.

Теплопотери через полы, лежащие на грунте рассчитываются согласно нормативной методике следующим образом. Площадь пола разбивается на 4 зоны. Зоной считается полоса шириной 2 м, параллельная наружным стенам. Зоны нумеруются начиная от наружной стены. Площадь первой зоны вычисляется с двойным учетом пересекающихся угловых участков. Площади остальных зон вычисляются по разности площадей внешнего и внутреннего прямоугольников. Площадь четвертой зоны охватывает все оставшееся внутри пространство. Приведенные сопротивления теплопередаче неутепленного пола и стен, расположенных ниже уровня земли (при 1,2 Вт/мС), в пределах выделенных зон принимаются равными:

- для I зоны R_c = 2,1 м²С/Вт;

- для II зоны R_c = 4,3 м²С/Вт;

- для III зоны R_c = 8,6 м²С/Вт;

- для IV зоны R_c = 14,2 м²С/Вт.

Для утепленных полов и стен, расположенных ниже уровня земли, при толщине утепляющего слоя , м, и   1,2 Вт/мС, приведенное сопротивление теплопередаче каждой зоны , м²С/Вт , определяется, как

. (1.90)

Для пола на лагах приведенное сопротивление теплопередаче каждой зоны , м²С/Вт , определяется с учетом воздушной прослойки

. (1.91)

Расчет инфильтрационных тепловых потерь в помещениях жилых, общественных и административно-бытовых зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемой организованным подогреваемым притоком, производится следующим образом. По методике расчета воздухопроницаемости, изложенной ранее, определяется общий расход воздуха, инфильтрирующегося в помещение через ограждающие конструкции G_inf , кг/ч . При этом, как правило, учитывают инфильтрацию только через заполнения светопрозрачных ограждений (окон, балконных дверей, фонарей), так как количество воздуха, инфильтрирующегося через массивные ограждения и стыковые соединения панелей, сравнительно мало. Инфильтрация воздуха через стыки стеновых панелей учитывается только при расчете жилых зданий.

Расход теплоты на нагрев инфильтрирующегося воздуха определяется для каждого помещения по формуле

, (1.92)

где с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/кгС;

k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 - для тройного; 0,8 - для двойного; 1,0 – для одинарного остекления;

t_int – расчетная температура внутреннего воздуха, С, с учетом ее повышения в зависимости от высоты помещения более 4 м ;

t_ext – расчетная температура наружного воздуха (параметры Б), С.

Затем, для того же помещения определяется расход теплоты на нагрев наружного воздуха, необходимого для компенсации объема естественной вытяжки, требуемой по нормам вентиляционного воздухообмена

, (1.93)

где _int – плотность внутреннего воздуха, кг/м³;

L – расход удаляемого воздуха, м³/ч, не компенсируемый подогреваемым притоком; для жилых зданий определяется по удельному нормативному расходу 3 м³/ч на 1 м² площади жилых помещений и кухонь; для общественных и административно-бытовых зданий – по нормативной кратности n_а , ч^-1, установленной для соответствующих помещений.

Из двух полученных значений Q_inf и Q_en выбирается наибольшее, которое и считается инфильтрационными теплопотерями данного помещения.

В общественных, административно-бытовых и гражданских зданиях, оборудованных системами приточно-вытяжной вентиляции с подогревом приточного воздуха, при балансе притока и вытяжки инфильтрация учитывается по формуле (1.92), а тепловая нагрузка, требуемая для нагрева организованного притока, учитывается при расчете систем вентиляции.

В промышленных зданиях со значительными теплоизбытками (более 58 Вт/м³) и аэрацией в зимний период, инфильтрация наружного воздуха не учитывается (или, в отдельных случаях, добавляется к аэрационному воздухообмену).

В промышленных зданиях без аэрации в зимний период инфильтрация учитывается по формуле (1.92). При расчете перепада давлений, влияющего на интенсивность инфильтрации через каждую ограждающую конструкцию, в данном случае учитывается избыточное внутреннее давление ( или разрежение ) в помещении, определяющееся дисбалансом механического притока и вытяжки.

Расчет технологических тепловых потерь. Расход теплоты на нагрев поступающего с постоянной скоростью сырья и материалов Q_m , Вт, согласно [14] определяется по формуле

, (1.94)

где G_m – расход материала, кг/с;

c – удельная теплоемкость материала, кДж/кгС;

t_int ; t_m – температуры внутреннего воздуха и - ввозимого материала, С;

В – коэффициент, учитывающий долю от общего количества теплоты, поглощаемую материалом в течение одного часа нахождения в помещении, принимаемый по табл. 1.9.

Таблица 1.9

Значения коэффициента В ,

учитывающего долю поглощенного материалом количества теплоты

по данным [10]

Время	Значения коэффициента В
	для несыпучих материалов и транспорта	для сыпучих материалов	для одежды
- в течение первого часа	0,5	0,4	0,35
- в течение второго часа	0,3	0,25	0,2

Расчетная температура ввозимых материалов в формуле (1.94) должна приниматься по данным технологического проекта, а, при их отсутствии, для ориентировочных расчетов может быть принята: для металла и металлоизделий равной расчетной отопительной температуре наружного воздуха t_m = t_ext ; для других несыпучих материалов t_m = t_ext + 10С; для сыпучих материалов (песок, руда, уголь) t_m = t_ext + 15С.

Затраты теплоты на нагрев транспорта, въезжающего в помещение Q_т , Вт, определяют по формуле

Q_т = ВQ* , (1.95)

где Q* - полные затраты теплоты на нагрев ж/д вагонов или автомашин, принимаемые по таблицам в справочниках, Вт.

Лекция 8. УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ФОРМЫ ЗДАНИЙ

Для оценки и сравнения энергоэффективности конструктивно-планировочных решений различных зданий расчет тепловых потерь заканчивается определением удельной тепловой характеристики здания

, (1.96)

где V_н – строительный объем здания по наружному обмеру, м³;

t – cредняя температура внутреннего воздуха в отапливаемых помещениях здания, С;

- расчетные тепловые потери здания, равные сумме всех трансмиссионных и инфильтрационных составляющих (без учета технологических потерь теплоты), Вт.

Под удельной тепловой характеристикой здания q_о, Вт/(м³С), понимают теплопотери, приходящиеся на единицу строительного объема здания при разности температур внутреннего и наружного воздуха в 1С.

Чем меньше значение удельной тепловой характеристики, тем более энергоэффективным является данное здание. Формула для расчета удельной тепловой характеристики зданий любого назначения впервые была предложена профессором Н.С. Ермолаевым. В соответствии с [14] эта формула имеет вид

, (1.97)

где П; S; H – периметр, м; площадь застройки, м²; высота здания, м;

К_ст ; К_ок ; К_п.п ; К_ч.п – коэффициенты теплопередачи, Вт/м²С, стен, окон, подвального и чердачного перекрытий;

р – коэффициент остекленности фасада (отношение площади окон к площади стен с окнами);

n_п.п ; n_ч.п – коэффициенты, зависящие от положения ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, для подвального и чердачного перекрытий, равные соответственно 0,6 и 0,9;

1,08 – поправочный коэффициент, учитывающий инфильтрацию и дополнительные теплопотери.

Формула Н.С. Ермолаева наиболее удобна для анализа путей повышения энергоэффективности формы зданий при заданных (установленных СНиПом) значениях теплотехнических характеристик всех ограждающих конструкций. Так например, из этой формулы следует, что в пределах городской черты, когда имеются ограничения по площади застройки (при S=const), снижение удельной тепловой характеристики здания возможно за счет увеличения высоты H и выбора рациональной формы здания в плане, то есть формы с наименьшим периметром при заданной площади (H=max, П=min при S=const). Известно, что из всех геометрических фигур одинаковой площади, наименьший периметр имеет круг, за ним следует квадрат, а затем остальные фигуры. Однако круглая форма зданий неудобна для практической реализации, поэтому для достижения большей энергоэффективности зданий в центральных районах городов (при ограниченной площади застройки) рациональным является возведение многоэтажных зданий башенного типа с квадратными основаниями.

Выразим отношение периметра здания к площади застройки через размеры сторон a и b следующим образом:

. (1.98)

Подставив полученное выражение в формулу Н.С. Ермолаева, понимаем, что, в случае отсутствия ограничений по площади застройки, снижение удельной тепловой характеристики может достигаться путем увеличения размеров a, b и H, то есть путем увеличения строительного объема зданий. Следовательно, здания большего объема более энергоэффективны при прочих равных условиях.

Однако, увеличивая строительный объем зданий, необходимо учитывать следующие ограничения технического характера. Во-первых, ширина корпуса многоэтажных зданий ограничивается по условиям естественной освещенности внутреннего пространства. Предельное значение b в практике отечественного строительства реально не превышает 15-18 м. Поэтому увеличение строительного объема крупных зданий может достигаться только за счет увеличения длины, а, и высоты, H, при b=const. Высота же зданий может изменяться только дискретным образом, увеличиваясь пропорционально этажности на некоторую стандартную величину - высоту этажа. Таким образом, номенклатурный ряд стандартных высот зданий можно рассматривать в виде арифметической прогрессии, каждый последующий член которой - Н_i+1 , больше предыдущего - H_i , на стандартную высоту этажа h=const,

H_i+1 = H_i + h , (1.99)

где i – этажность здания.

Рассмотрим влияние увеличения строительного объема здания на его удельную тепловую характеристику в пределах одного дискретного значения стандартной высоты H_i = сonst . При этом для упрощения математической записи формулы Ермолаева введем следующие обозначения комплексов, определяющихся теплотехническими свойствами отдельных ограждающих конструкций,

, (1.100)

, (1.101)

где - приведенные коэффициенты теплопередачи стен и перекрытий, Вт/м²С.

Строительный объем определяется произведением наружных размеров здания

. (1.102)

Формула (1.97) после математических преобразований с учетом выражений (1.98), (1.100), (1.101) и (1.102) может быть представлена в виде функции одной переменной - строительного объема (при постоянных значениях b и H_i)

. (1.103)

Характер зависимостей q_o,i = f(V) и q_o,(i+1) = f(V), построенных по формуле (1.103) для ряда дискретных значений стандартной высоты зданий H_i , H_(i+1), показан на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Характер изменения удельной тепловой характеристики q_o

от строительного объема зданий V в пределах дискретных

значений ряда стандартных высот

Из графика видно, что при любой стандартной высоте здания H_i минимальное значение q_o.i достигается в точке пересечения кривых q_o,i и q_o,(i+1) при некотором значении строительного объема V_i^max. Этот объем с точки зрения энергоэффективности является предельно-рациональным в заданных условиях для зданий i-й этажности.

Аналитическая формула для расчета предельно-рациональных объемов зданий любой этажности может быть получена в результате решения следующего уравнения:

q_o,i = q_o,(i+1) , (1.104)

где q_o,i ; q_o,(i+1) – функции изменения удельной тепловой характеристики здания от объема при двух соседних значениях стандартной высоты H_i и H_i+1 , определяющиеся уравнением (1.103).

Подставив формулу (1.103) в (1.104) и решив полученное уравнение относительно объема, который в данном случае будет предельно-рациональным, после преобразований с учетом (1.99) запишем следующее выражение:

. (1.105)

Так как значения b и H_i в данном случае являются известными константами, подставив (1.102) в (1.105), получим после сокращения выражение, определяющее предельно-рациональную длину фасада здания i-й этажности по условию энергоэффективности

. (1.106)

Пример 1. Определим энергоэффективное объемно-планировочное решение многоэтажного промышленного здания общей площадью F=1500 м² с ограниченной по условиям естественной освещенности шириной корпуса b=15 м и требуемой cтандартной высотой этажа h=5 м при следующих значениях сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций: cтен R_cт = 1,8 м²С/Вт; покрытия R_ч.п = 2,5 м²С/Вт, n_ч.п = 1 ; пола на грунте R_п.п = 5,5 м²С/Вт, n_п.п = 1 ; окон R_ок = 0,3 м²С/Вт. Коэффициент остекленности наружных стен р = 0,25.

Решение

1. Требуемый строительный объем здания

V^тр = Fh = 15005 = 7500 м³.

2. Приведенные коэффициенты теплопередаче ограждающих конструкций по формулам (100) и (101)

Вт/ м²С ,

Вт/ м²С .

2. Предельно-рациональный объем здания при одно-, двух-, и трехэтажной компоновке по формуле (1.105)

м³ ;

м³ ;

м³ .

2. Так как требуемое значение строительного объема находится в интервале  V^тр  более энергоэффективной в данном случае будет двухэтажная компоновка здания.

Проверка

1. Фактическая длина фасада а и высота здания H при одно-, двух- и трехэтажной компоновке должна составлять

a₁ = м ; H₁ = 5 м ;

a₂ = м ; H₂ = 10 м ;

a₃ = м ; H₃ = 15 м ;

2. Удельная тепловая характеристика здания при одно-, двух и трехэтажной компоновке по формуле (1.103)

Вт/м³С ;

Вт/м³С ;

Вт/м³С .

3. Экономия теплоты при двухэтажной компоновке здания составит:

• относительно одноэтажной

;

• относительно трехэтажной

.

Лекция 9. ВНУТРЕННИЕ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ПОМЕЩЕНИЯХ

Основными источниками тепловыделений в общественных и административных зданиях являются: люди, искусственное освещение и солнечная радиация. В промышленных зданиях к перечисленным факторам добавляются технологические тепловыделения, которые, в, большинстве случаев, являются определяющими в тепловом балансе производственных помещений.

Тепловыделения от электродвигателей и приводимого ими в действие механического оборудования. При работе электродвигателей и приводимого ими в действие оборудования в результате физических процессов превращения энергии, описываемых законами термодинамики, выделяется определенное количество теплоты. Электродвигатели могут находиться в общем или в разных помещениях с приводимым ими в действие оборудованием, а механическая энергия электропривода может передаваться воздуху помещения или же расходоваться на нагревание обрабатываемого продукта (перекачиваемой жидкости или воздуха), удаляемого из помещения. Поэтому при расчете тепловыделений от машин и оборудования, использующего электропривод, принято рассматривать четыре следующих характерных случая:

Случай 1. Тепловыделения от электродвигателей без учета тепловыделений от приводимого ими в действие механического оборудования, Q_эл,1, кВт,

, (1.125)

где N_y – установленная (номинальная) мощность электродвигателя, кВт;

К_заг – коэффициент загрузки электродвигателя, равный отношению средней мощности, передаваемой оборудованию в течение расчетного часа, к установленной мощности электродвигателя;

К_од – коэффициент одновременности работы электродвигателей;

₁ – КПД электродвигателя при фактической загрузке, равный ₁ = К_п ;

К_п – поправочный коэффициент, на загрузку ( К_п=1 при К_заг  0,8 );

 – паспортный КПД электродвигателя при полной загрузке;

К_cп – коэффициент cпроса на электроэнергию, равный К_сп = К_загК_од/₁.

Рассмотренный случай имеет место при расположении электродвигателей, не имеющих принудительного охлаждения, отдельно от приводимого ими в действие оборудования. Этот же случай может использоваться и при совместном расположении электродвигателей с оборудованием в одном помещении, но при условии отвода теплоты, выделяемой оборудованием в результате совершения механической работы за пределы рассматриваемого помещения. Например, при оценке тепловыделений от электронасосов, когда теплота, выделяющаяся в результате механической работы насоса, удаляется из помещения вместе с перекачиваемым продуктом.

Случай 2. Тепловыделения Q_эл,2, кВт, от приводимого в действие оборудования, без учета тепловыделений от электродвигателей

, (1.126)

где К_т – коэффициент перехода теплоты в помещение, определяемый по ведомственным нормам; для металлорежущих станков без охлаждения режущего инструмента эмульсией К_т = 1, с охлаждением режущего инструмента эмульсией К_т = 0,9; станков ткацкого производства К_т = 1; вентиляторов К_т = 0,1; насосов К_т = 0.

Случай 3. Суммарные тепловыделения Q_эл,3, кВт, от электродвигателей и приводимого ими в действие оборудования при совместной установке в одном помещении

. (1.127)

Случай 4. Тепловыделения Q_эл,4, кВт, от мотор-генераторов постоянного тока (умформеров) определяются суммарными потерями энергии в электродвигателях и генераторах

, (1.128)

где ₂ – КПД генератора при фактической загрузке.

Тепловыделения от нагретых поверхностей оборудования и трубопроводов. Теплота от нагретых поверхностей передается воздуху помещения в результате процессов теплоотдачи и теплопередачи. Поэтому при расчете указанных тепловыделений рассматриваются следующие случаи.

Случай 1. Количество теплоты отдаваемое любой нагретой поверхностью внутреннему воздуху Q_н.п,1, Вт, можно рассчитать, если известна температура t_пов,С, и площадь F, м², нагретой поверхности оборудования, обращенная в помещение

, (1.129)

где - коэффициент теплоотдачи от нагретой поверхности к внутреннему воздуху, Вт/м²С, определяемый в зависимости от скорости движения воздуха в помещении V,м/с, по следующим формулам:

- для твердой поверхности (защитные кожухи, зонты, воздуховоды)

, (1.130)

• для поверхности нагретой воды

. (1.131)

Случай 2. Количество теплоты, Q_н.п,2, Вт, передаваемое от любой нагретой среды внутреннему воздуху через разделяющую их плоскую теплоизоляционную конструкцию, можно рассчитать, если известна температура нагретой среды t_н.с,С, и площадь этой конструкции F, м²,

, (1.132)

где К – коэффициент теплопередачи плоской теплоизоляционной конструкции, Вт/м²С, определяемый по формуле

, (1.133)

где _в ; _н – коэффициенты теплоотдачи на внутренней - и обращенной в помещение наружной поверхности, , Вт/м²С;

_i и _i – толщины, м, и теплопроводности, Вт/(мС), всех материальных слоев конструкции.

Случай 3. Удельные тепловыделения с одного погонного метра длины цилиндрической поверхности трубопроводов q_тр,1, Вт/м, если известна температура этой поверхности

, (1.134)

где d – наружный диаметр трубопровода, м, (при наличии тепловой изоляции наружный диаметр измеряется с учетом всех теплоизоляционных и покровных слоев);

 - коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты арматурой, установленной на трубопроводе.

Случай 4. Удельные тепловыделения с одного погонного метра длины трубопровода q_тр,2, Вт/м, если известна температура транспортируемого продукта t_т.п, С,

, (1.135)

где R_l – линейное сопротивление теплопередаче, мС/Вт, цилиндрической стенки, рассчитываемое по формуле

, (1.136)

где d_н,i и d_в,i - наружный и внутренний диаметры i-го материального слоя, м.

Коэффициент теплоотдачи _н , Вт/м²С, от наружной поверхности трубопровода к воздуху помещения при слабом его движении определяется по приближенной формуле

_пов , (1.137)

его значения в большинстве случаев составляют 810 Вт/(м²С).

Коэффициент теплоотдачи от жидкости к внутренней поверхности трубы _в имеет численное значение, во много раз превышающее _н . Поэтому с точностью, достаточной для инженерного расчета, принимают _н = . Это дает возможность пренебречь первым слагаемым в знаменателе выражения (136). Погрешность от такого допущения, как правило, не превышает 2%.

Тепловыделения от электронагревательного, сушильного и электросварочного оборудования. Количество теплоты, поступающей в помещение, Q_э.п , кВт, определяется по формуле

Q_э.п = N_yK_тК_од , (1.138)

где N_у и К_од – установленная мощность, кВт, и коэффициент одновременности работы данного оборудования, принимаемые по данным технологического проекта;

К_т – коэффициент, учитывающий долю теплоты поступающую в помещение, ориентировочно принимаемый для индукционных и электродуговых печей литейного производства 0,50,6; для электропечей отжига 1,0; электронагревательного оборудования термического производ-ства 0,40,5; камерных и шахтных печей 0,2; ванных печей и ванн 0,4; оборудования кузнечно-прессового производства (печи, молоты, прессы, изделия) 0,62; установок ТВЧ и выпрямителей 0,080,1; оборудования сварочного производства: 0,25 – точечная сварка, 0,75 - плазменная и электродуговая сварка, напыление и электрорезка; окрасочное производство и электросушила 0,30,35.

Тепловыделения от электротрансформаторов Q_тр , кВт, определяются, как

Q_э.п = N_y(1 – )К_заг , (1.139)

где  и К_заг – КПД и коэффициент загрузки трансформатора; для ориентировочных расчетов принимают  = 0,98 и К_заг = 0,9.

Тепловыделения от печей, оборудования и процессов, в которых сжигается жидкое, твердое или газообразное топливо Q_топ, кВт, определяются по формуле

Q_топ = ВQ  K_тК_од , (1.140)

где В и Q - расход, кг/с, и теплотворная способность, кДж/кг, сжигаемого топлива;

 - коэффициент, учитывающий неполноту сгорания топлива, принимаемый равным 0,950,98;

К_т - коэффициент, учитывающий долю теплоты поступающую в помещение, ориентировочно принимаемый равным для печей без отвода продуктов сгорания и местных отсосов 1,0; c отводом продуктов сгорания и зонтом козырьком над загрузочным отверстием 0,40,6.

Тепловыделения от источников искусственного освещения.

Случай 1. При известной установленной мощности источников искусственного освещения, N_у , кВт, тепловыделения от этих источников Q_осв, кВт, определяются по формуле

Q_осв = К_тN_у , (1.141)

где К_т – коэффициент перехода теплоты в помещение; при расположении источника в пределах освещаемого помещения К_т = 1; при расположении источника вне пределов помещения (на чердаке, за остекленным ограждением), а также при наличии местного отсоса у источника: К_т = 0,54 для люминисцентных ламп и К_т = 0,858 для ламп накаливания.

Случай 2. При неизвестной установленной мощности источников тепловыделения от искусственного освещения Q_осв , Вт, определяются по формуле

Q_осв = ЕFq_осв К_т , (1.142)

где Е – нормативная освещенность, лк; принимается для большинства производственных зданий равной 150 лк; для механических, сборочно-сварочных, деревообрабатывающих, модельных цехов, а также помещений технического обслуживания и ремонта автомобилей 200 лк; вспомогательных помещений (насосных, тепловых пунктов, помещений кондиционеров, отделений формовки, отрубки и очистки литейных цехов) 75 лк; cкладов, помещений для хранения автомобилей, венткамер 20 лк;

F – площадь пола помещения., м;

q_осв – удельные тепловыделения, Вт/м²лк; при использовании люминисцентных источников в помещениях площадью более 200 м² : для ламп прямого света q_осв = 0,056 0,067 Вт/м²лк, для ламп отраженного света q_осв = 0,1080,145 Вт/м²лк; при использовании ламп накаливания соответствующие удельные тепловыделения увеличиваются в 2,75 раза.

Тепловыделения от людей , Q_л , Вт, определяются по формуле

Q_л = q_л n , (1.143)

где q_л – тепловыделения одного человека, Вт/чел; при температуре 20С в состоянии покоя тепловыделения одного человека составляют: явное 87 Вт/чел, полное 116 Вт/чел; при работе средней тяжести указанные тепловыделения возрастают соответственно до 104 Вт/чел и 203 Вт/чел.

n – расчетное количество людей, чел;

Теплопоступления за счёт солнечной радиации через наружные вертикальные световые проёмы определяются согласно [15] по выражению:

Q_с.р = , (1.144)

где - площади светового проема, облучаемые и не облучаемые прямой солнечной радиацией, м²;

F_о – общая площадь светового проёма, м², равная ;

– удельные радиационные теплопоступления в июле месяце через одинарное остекление световых проемов, соответственно облучаемых и не облучаемых солнцем, Вт/м²;

С – коэффициент солцезащиты, зависящий от вида остекления и примененых солцезащитных устройств (жалюзи, шторы, ставни); двойное остекление с внутренними жалюзи С = 0,53;

R_o – сопротивление теплопередаче заполнения светового проема, м²С/Вт.

Значения величин определяются по следующим формулам:

, (1.145)

, (1.146)

где q_в.п и q_в.р – удельные поступления теплоты соответственно от прямой и рассеянной солнечной радиации в июле через одинарное вертикальное остекление светового проема, Вт/м², принимаются по специальным таблицам в зависимости от географической широты местности и ориентации ограждения;

К₁– коэффициент, учитывающий затенение остекления световых проемов переплетами и загрязнение атмосферы;

К₂ – коэффициент, учитывающий загрязнение стекла;

Поступление теплоты в помещения, имеющие световые проёмы в противоположных стенах, вычисляют отдельно для каждой из стен. При этом учитываются наибольшие значения для освещённой солнцем стены плюс теплопоступления через световые проемы в противоположной стене в тот же расчетный час.

Среднесуточные теплопоступления за счёт солнечной радиации через покрытие Q_п , Вт, определяются, как

Q_п = F_п ( t – t_int ) / R_о , (1.147)

где F_п и R_о – площадь, м², и сопротивление теплопередаче покрытия, м²С/Вт;

t_int – температура воздуха внутри помещения, С;

t – условная температура наружного воздуха, С, определяемая как

, (1.148)

где J_ср – среднесуточное количество теплоты суммарной солнечной радиации, поступающее в июле на горизонтальную поверхность, Вт/м²;

 - коэффициент поглощения теплоты солнечной радиации наружной поверхностью ограждающей конструкции.

При ориентировочных расчетах теплопоступления от солнечной радиации через покрытие можно определять по упрощённой формуле

Q_п = F_п q_п K_п , (1.149)

где F_п – поверхность покрытия, м²;

q_п – удельный тепловой поток, проникающий через покрытие, Вт / м²;

для северной широты 35 – 23,2Вт/м²; 45 – 20,9 Вт/м²; 55 – 17,4 Вт/м²; 65 – 13,89 Вт/м². При покрытии с чердаком или техническим этажом для всех широт q_п = 5,8 Вт/м²;

K_п – безразмерный коэффициент, численно равный коэффициенту теплопередачи покрытия.

Теплопоступления от солнечной радиации через световые проёмы и покрытия учитываются только в тёплый период года.