Файл: 2.doc

Примечание. Без скобок даны значения коэффициентов при применении единиц систе­мы СИ. в скобках — системы МКГСС.

Для расчетов всех процессов изменения тепловлажностного состоя­ния воздуха удобно пользоваться графическим методом построения в / — d-диаграмме. Однако в некоторых случаях (анализ вариантов, рас­чет на ЭВМ) необходимо пользоваться приближенными формулами, при­веденными в конце каждого параграфа данной главы. Погрешность вы­числений по приближенным формулам не выходит за пределы 3%, что вполне допустимо в инженерных расчетах.

Глава IV уравнение баланса воздуха в помещении. Уравнения балансов вредных выделении в помещении

§ 16. Общие положения

Основное назначение вентиляции борьба с вредными выделения­ми в помещении. К вредным выделениям, как было сказано, относят из­быточное тепло, влагу (водяные пары, выделяющиеся в помещении), различные газы и пары вредных веществ, а также пыль.

В производственных помещениях указанные вредные выделения мо

-

§ 76. Общие положения

37

Для определения количества вредных выделений в помещении поль­зуются теоретическими и экспериментальными зависимостями. Аналити­ческие формулы обычно уточняют введением коэффициентов, получен­ных опытным путем.

В эпоху научно-технической революции строительство и промышлен­ное производство развиваются так бурно, что трудно найти два одинако­вых объекта, построенных в разное время. Даже в типовых корпусах од­ного и того же производства технологический процесс совершенствуется и изменяется настолько быстро, что одинаковых объектов практически нет. Поэтому получение сведений о количестве вредных выделений в производственном помещении на основании исследований подобных производств обычно затруднено. В последнее время предпочтение все чаще отдается теоретическим способам расчета количества вредных вы­делений. В особо ответственных случаях исследование проводят на спе­циальных моделях помещения и оборудования для уточнения законо­мерностей поступления вредных выделений в помещение и их распрост­ранения в нем.

Теплопоступления и теплопотери. Тепло, поступающее в помеще­ние, называется теплопоступлениями в помещение. Источниками тепло- поступлений являются люди, находящиеся в помещении, солнечная ра­диация, технологическое оборудование и пр. Тепло от источников посту­пает в помещение конвекцией (конвективные струи над нагретыми пред­метами и поверхностями) и лучеиспусканием. Эти теплопоступления называют поступлениями явного тепла, так как они приводят к повыше­нию температуры помещения. Поступления тепла в воздух помещения в виде паров называют поступлениями скрытого тепла, так как, уве­личивая энтальпию воздуха, они не изменяют его температуру (процесс идет по линии t=const). Суммарные теплопоступления Quoct — это сумма всех поступлений тепла в помещение.

Суммарные теплопотери помещения Q_Dot при расчете вентиляции определяются несколько сложнее, чем при расчете отопления, так как содержат виды теплопотерь, наблюдающихся лишь в рабочее время (расход тепла на нагревание средств транспорта, ввезенного с улицы материала, врывающегося через открытые проемы холодного наружного воздуха). При расчете теплопотерь через ограждения учитывают нерав­номерность распределения температур по объему помещения (перегрев верхней зоны и пр.).

Избыточным теплом или теплоизбытками AQ называется разность суммарных теплопоступлений в помещение и суммарных теплопотерь помещения. Теплоизбытки определяют в заданный момент времени (обычно соответствующий их максимуму) и измеряют в Вт или в кДж/ч (ккал/ч). В соответствии с видом теплопоступлений различают избытки явного AQ_q или полного (явного и скрытого) AQ_n тепла.

Теплоизбытки для большинства помещений являются величиной, определяющей не только воздухообмен и параметры подаваемого воз­духа, но и расчетные параметры микроклимата помещения. Последние зависят от удельных избытков явного тепла в помещении, называемых тепло напряженностью объема помещения. По удельным теплоизбыткам судят и о температуре воздуха, удаляемого из помещения.

Если в помещении теплопоступления меньше теплопотерь, т. е. AQ <0, то разность этих величин обычно называется теплонедостатками. В этом случае система совмещает функции вентиляции и отопления. Воз-38 Г лава IV Уравнение баланса воздуха. Уравнения балансов вредных выделений

духообмен в этом случае рассчитывают для другого периода года или по другим видам вредных выделений.

При расчете вентиляции высоких производственных помещений из­бытки тепла определяют не для всего объема в целом, а, разбивая поме­щение по высоте на две части, для двух зон: нижней (обслуживаемой) и верхней. В соответствии с этим составляют раздельные уравнения ба­лансов тепла и других вредных выделений. Аналогичный прием приме­няют для крупногабаритных в плане производственных помещений при неравномерном размещении оборудования. В связи с этим интересно представить механизм передачи и распространения тепла в помещении.

Потоки лучистого тепла от поверхностей нагретого оборудования и других источников, попадая на ограждения, трансформируются на них в кондуктивное (наружные ограждения) и конвективное (внутренние и некоторые наружные ограждения, поверхности ненагретого оборудова­ния, мебель и пр.) тепло. Потоки конвективного тепла от нагретого обо­рудования и вторичные потоки тепла от облучаемых поверхностей пред­ставляют собой потоки (струи) нагретого воздуха. Эти потоки устрем­ляются к потолку помещения, создавая под ним слой нагретого воздуха Охлажденные потоки воздуха стекают по внутренним поверхностям хо­лодных наружных ограждений и настилаются на пол помещения, обра­зуя слой холодного воздуха у поверхности пола. Взаимный лучистый теплообмен между потолком, полом и другими ограждениями сглажива­ет картину расслоения воздуха по высоте помещения. Однако главная роль в определении характера распределения температур по высоте и в плане помещения принадлежит вентиляции. Например, при сосредото­ченной подаче потоки приточного воздуха могут так перемешивать воз­дух в помещении, что температура по всему его объему выравнивается. Последнее обстоятельство, как правило, приводит к необходимости уве­личения воздухообмена в помещении.

Влаговыделения УИ_ВЛ — это водяные пары, поступающие в воздух помещения. Источники влаговыделений весьма разнообразны. В жилых и общественных зданиях — это люди, оборудование предприятий об­щественного питания, горячая пища. В промышленных и коммуналь­но-бытовых зданиях — это открытые водные поверхности, смоченное оборудование и пол, пар, поступающий через неплотности оборудования и паропроводов, и др.

По влажностному режиму различают четыре категории помещений: мокрые (бани, прачечные, кожевенные заводы, красильные отделения текстильных фабрик и т. п.); влажные (производственные помещения текстильных и трикотажных фабрик); нормальные и сухие (цехи метал­лообработки, литейные и т.п.).

> В некоторых случаях, когда по условиям производства требуется высокая влажность, а влаговыделения малы, влага вводится в воздух помещения искусственно в виде пара или разбрызгиваемой воды (доув- лажнение). В этом случае задача вентиляции — не удаление влаги из помещения, а поддержание влажности на заданном уровне.

Тепловые избытки и влагу называют вредными выделениями услов­но, поэтому воздух, удаляемый из помещений с избытками тепла и вла­ги, можно использовать для рециркуляции.

Выделения вредных веществ (газов, паров) и пыли /И_вр разнообраз­ны по составу и количеству. Обычно их измеряют в кг/ч или в г/ч.

Теплоизбытки, влаговыделения и выделения вредных веществ вхо­дят компонентами в уравнения балансов вредных выделений, составляе­мых для помещения при расчете воздухообмена и решении некоторых других вентиляционных задач.

§ 17. Уравнения балансов воздуха

И ВРЕДНЫХ ВЫДЕЛЕНИИ В ПОМЕЩЕНИИ

Уравнение баланса воздуха в вентилируемом помещении описывает закон сохранения массы воздуха применительно к этому помещению.

Для общего случая (рис. IV. 1) при наличии в помещении п приточ­ных и т вытяжных систем и отверстий уравнение баланса воздуха име­ет вид

ВЕНТИЛЯЦИЯ 2

U—rfl' 16

„„..о, 22

'dt±. 45

«iii.-Wnfo. + Kp'U ^.Ж) 65

гх,v'-62> 89

*й + 0./.-0,/,-«:} (V|II1|) 104

*47 264

i

Рис. IV. 1. Схема вентиляции помещения, об- ²служиваемогоп приточными и т вытяжными системами и отверстиями

ческим и естественным побуждением, в том числе расход воздуха через открытые проемы в наружных ограждениях и через неплотности в этих ограждениях.

При анализе воздушного режима помещения встречается понятие «дебаланс механической вентиляции». Например, для предотвращения перетекания воздуха из загрязненного помещения в него подают при­точный воздух с меньшим расходом по сравнению с расходом удаляемо­го воздуха. Однако и в этом помещении соблюдается баланс воздуха. Недостающее количество воздуха попадает сюда из соседних (чистых) помещений и снаружи через неплотности в окнах. Для защиты чистых помещений от загрязнения в них предусматривают превышение притока над вытяжкой. В этом случае избыточный приток «выдавливается» через проемы, во внутренних ограждениях и неплотности в наружных ограж­дениях.

Уравнение баланса тепла в вентилируемом помещении описывает закон сохранения тепловой энергии в этом помещении. Пусть в общем случае (см. рис. IV. 1) в помещении избытки тепла составляют AQ' (по полному теплу), кДж/ч. Предположим, что i-я приточная система (или отверстие) подает воздух с параметрами t_m и /_ш-. Удаляемый из поме­щения /-й системой воздух'имеет параметры t_yi и 1_Уу

Количество полного тепла, кДж/ч, вносимого в помещение приточ­ным воздухом, в общем случае равно:

Q’n.П- 2 UV .2)

i=l

То же, Вт:

Q_n._n = 0,278Q;._n. (IV.2')

Количество полного тепла, кДж/ч, удаляемого из помещения с ухо­