Фрагмент программы дополнительного профессионального образования (ДПО) УКЦ «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА» «Менеджер проекта. Основы проектирования СКВ» : Пресса об УКЦ : АНО ДПО «Учебно-консультационный центр «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА»

Фрагмент программы дополнительного профессионального образования (ДПО) УКЦ «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА» «Менеджер проекта. Основы проектирования СКВ»

В прошлом номере журнал «Мир климата» рассказал об открытии в Учебно-консультационном центре «Университет климата» нового курса «Менеджер Проекта-ОПВК. Системы общеобменной приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования». В его рамках менеджеры проектов получают представление об основах проектирования климатических систем, знакомятся с современными техническими решениями и новейшим оборудованием. Сегодня мы публикуем фрагменты курса.

Тепловые комфортные условия

Тепловое ощущение человека формируется главным образом под влиянием четырех факторов: температуры и влажности воздуха, скорости его перемещения (подвижности) и температуры ограждающих поверхностей помещения.

Если человек не ощущает ни холода, ни перегрева, ни движения воздуха, метеорологическое состояние окружающей его воздушной среды, с учетом температуры поверхности ограждений, считается комфортным в тепловом отношении. Иными словами, человек чувствует себя комфортно, когда от него нормально, без форсирования теплоотдачи, отводится столько тепла, сколько вырабатывается организмом. То есть комфортность зависит от баланса между теплогенерацией и теплопотерями в окружающую среду.

Внутренняя температура человеческого тела управляется довольно сложным механизмом автоматической терморегуляции и поддерживается на уровне 36,6–36,8˚С. Температура кожного покрова человека зависит от параметров окружающего воздуха и в среднем равна 33˚С. Нормой считается температура лба, равная 32˚С при температуре окружающей среды 21–22˚С.

Автоматическая терморегуляция организма эффективна лишь при медленных и малых отклонениях параметров от нормальных. В противном случае нарушаются обмен веществ, работа сердечно-сосудистой и нервной системы. Так, при увеличении температуры воздуха выше 26˚С у людей резко снижается работоспособность, появляются повышенная раздражительность и ощущение дискомфорта.

Задача кондиционирования состоит в поддержании таких параметров воздушной среды, при которых каждый человек чувствовал бы себя комфортно, то есть не замечал влияния этой среды.

С гигиенической точки зрения наиболее благоприятный уровень температуры, поддерживаемой в жилом помещении, составляет 22˚С. Допустимы также колебания от 21 до 23˚С.

Ориентировочная методика расчета теплового баланса помещений

Суммарные теплопоступления в помещения гражданских и общественных зданий определяются следующей формулой:

ΣQт.пост.=Qл+Qосв+Qотоп+Qт.о.+Qс.р.+Qэ+Qпов+Qг.п.+Qкомп,

где:
Qл — теплопоступления от людей;
Qосв — от освещения;
Qотоп — от отопительных приборов;
Qт.о.— от технологического оборудования;
Qс.р.— от солнечной радиации;
Qэ — от электропотребляющего оборудования;
Qпов — от нагретых поверхностей оборудования;
Qг.п.— от горячей пищи;
Qкомп — от компьютеров (оргтехники).

Возможны еще и другие теплопоступления, которые задаются в технологической части проекта.

Теплопоступления от людей складываются из отдачи явного и скрытого тепла и зависят от степени тяжести выполняемой людьми работы и температуры воздуха в помещении (таблица 1).

Количество явного тепла оценивается как:

Qя = Σ•n, Вт;

Количество полного тепла:

Qп = Σqп•n, Вт,

где: n — количество людей, qя и qп — соответственно количество тепла, выделяемое мужчиной при определенной температуре воздуха в помещении (таблица 1).

Таблица 1. Количество тепла и влаги, выделяемое взрослыми мужчинами
Показатели Количество тепла, Вт, и влаги, г/ч, выделяемых мужчинами при температуре воздуха в помещении, °С
  10 15 20 25 30 35
В состоянии покоя
Тепло:            
явно 140 120 90 60 40 10
полное 165 145 120 95 95 95
Влага 30 30 40 50 75 115
При легкой работе
Тепло:            
явно 150 120 100 65 40 5
полное 180 160 150 145 145 145
Влага 40 55 75 115 150 200
При работе средней тяжести
Тепло:            
явно 165 135 105 70 40 5
полное 215 210 205 200 200 200
Влага 70 110 140 185 230 280
При тяжелой работе
Тепло:            
явно 200 165 130 95 50 10
полное 290 290 290 290 290 290
Влага 135 185 240 295 355 415
Примечание. Женщины выделяют 85%, а дети 75% тепла и влаги по сравнению с мужчинами

Теплопоступления от источников искусственного освещения можно определить по следующей формуле:

Qосв = E•F•qосв•ηосв, Вт,

где:
Е — уровень освещенности, лк.;
F — площадь пола помещения, м2;
Qосв — удельные тепловыделения, Вт/(м2•лк);
Ηосв — доля тепла, поступающего в помещения. Зависит от местоположения источника света и от типа ламп.

Теплопоступления от отопительных приборов следует определять для помещений, которые оборудованы системой водяного отопления и постоянно работающей системой вентиляции или кондиционирования воздуха.

В режиме вентиляции теплопоступления от отопительных приборов определяют по формуле:

Qотоп = Qт.п.•(tср.оп — tв.вент)/(tср.оп — tв.от), Вт.

В режиме кондиционирования теплопоступления от отопительных приборов высчитывают, исходя из следующего выражения:

Qотоп = Qт.п.•(tср.оп — tопт)/(tср.оп — tв.от), Вт,

где:
Qт.п.— суммарные теплопотери помещения, Вт;
Tср.оп — средняя температура отопительного прибора, ˚С;
(tср.оп = (tпод. + tобр.)/2, где tпод. и tобр.— температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе системы отопления, ˚С);
Tв.вент — расчетная температура воздуха при расчете вентиляции, ˚С;
Tв.от — расчетная температура воздуха при расчете отопления, ˚С;
Tопт— расчетная температура воздуха при расчете кондиционирования, ˚С.

Теплопоступления от технологического оборудования горячих цехов предприятий питания определяют по формуле:

Qт.о. = 1550•Kо•[ΣNм•Кз (1 К1)+ ΣNн•Кз (1 К2)+ ΣNп•Кз (1 К3)], Вт,

где:
Kо — коэффициент одновременности теплового оборудования (для столовых — 0,8, для ресторанов и кафе — 0,7);
Nм — установочная мощность модулированного технологического оборудования, кВт;
Nн — установочная мощность немодулированного технологического оборудования, кВт;
Nп — установочная мощность электрического оборудования в раздаточном проеме, кВт;
К3 — коэффициент загрузки оборудования;
К1 — коэффициент эффективности приточно-вытяжных локализирующих устройств для модулированного оборудования (равен 0,75);
К2 — коэффициент эффективности локализирующих устройств для немодулированного оборудования (приточно-вытяжные устройства — 0,75, завесы — 0,45).

Теплопоступление от солнечной радиации через ограждения следует рассчитывать для теплого и переходного периодов года.

Для остекленных поверхностей величина солнечной радиации определяется выражением:

Qос.р=Fо•qo•Ao•1,16, Вт,

где:
Fo — площадь поверхности остекления, в м2;
Qo — величина солнечной радиации в ккал/м2 • ч через м2 поверхности остекления, зависящая от ориентации по сторонам света;
1,16 — переводной коэффициент из ккал/ч в Вт;
Ao — коэффициент, зависящий от характеристики остекления.

Для покрытий количество тепла, поступающего в помещение за счет солнечной радиации, определяется по формуле:
Qпс.р=Fп•qп•Кп•1,16, Вт,

где:
F — площадь поверхности покрытия, в м2;
Qп — величина солнечной радиации в ккал/м2•ч через м2 поверхности покрытия;
1,16 — переводной коэффициент из ккал/ч в Вт;
Кп — коэффициент теплопередачи покрытия.

При подсчете теплопоступлений от солнечной радиации следует принимать большую из двух величин: либо теплопоступление через остекление, расположенное в одной стене помещения + теплопоступление через покрытие, либо теплопоступление через остекление, расположенное на двух взаимно перпендикулярных стенах + теплопоступление через покрытие.

Теплопоступление от бытовых электрических приборов: электронагревателей, электроутюгов и сушилок, вычисляется по формуле:

Qэ = Nэ•ηэ, Вт,
где: Nэ — электрическая мощность приборов, Вт;
ηэ — коэффициент, учитывающий долю тепла, поступающего в помещение (если прибор находится в помещении без укрытия, то ηэ =1, если имеются укрытия с отводом воздуха ηэ = 0,2…0,6.

Теплопоступления от нагретых поверхностей оборудования:

Qпов = αо•F (tп — tв), Вт,

где:
αо — коэффициент теплоотдачи, равный 5,7 + 4,5 V (V — скорость движения воздуха около нагретой поверхности, м/с. Ориентировочно можно принять равной нормируемой подвижности воздуха);
F — площадь нагретой поверхности, м2;
tп — температура нагретой поверхности, ˚С;
tв — температура воздуха в помещении, ˚С.

Тепловыделения от горячей пищи:

Qг.п. = qп•сп•(tнп — tкп)•n/(Zп•3,6), Вт,

где:
qп — средняя масса всех блюд, приходящихся на одного посетителя, кг, принимаем — 0,85 кг;
сп— условная теплоемкость блюд, входящих в состав обеда, кДж/кг • град, принимаем 3,3;
tнп — начальная температура пищи (~70˚С);
tкп — конечная температура пищи (40–50˚С);
Zп — продолжительность приема пищи (для ресторанов — 1 ч, для столовых — 0,5–0,75 ч, для столовых самообслуживания — 0,3 ч);
n — число посетителей в обеденном зале;
3,6 — переводной коэффициент из кДж/ч в Вт.

Тепловыделение от компьютеров. В среднем принимаем, что 1 компьютер в полной комплектации выделяет 300 Вт тепла. При этом необходимо учитывать коэффициент одновременности работы компьютеров (от 0,8 до 1).

Основные источники влаговыделений

Влажность — одна из основных составляющих микроклимата. Источниками выделения водяных паров в помещении являются люди, бытовые приборы, технологическое оборудование, горячая пища, смоченные поверхности, влажные материалы, утечки пара через неплотности производственного оборудования и коммуникаций и химические реакции, например, процессы горения. Кроме того, влага может поступать в помещения вместе с наружным воздухом.

Расчет влаговыделений от людей можно выполнить, зная температуру воздуха в помещении, степень тяжести работы, количество взрослых мужчин (nм), взрослых женщин (nж) и детей (nд).

Расчет ведется по формуле:

Wвл = m•nм + 0,85•m•nж + 0,75•m•nд, кг/ч,

где m — количество влаги, выделяемое взрослым мужчиной (таблица 1).

Влаговыделения от горячей пищи определяются по формуле:

Мвл = 3,6•Qг.п./(2500 + 1,8•tв), кг/ч,

где:
Qг.п.— теплопоступления от горячей пищи, Вт;
tв — температура воздуха в помещении.

Влаговыделения от оборудования, снабженного приточно-вытяжными локализующими устройствами (плиты, котлы) учитывать не следует.

Расчет влаговыделений от немодулированного технологического оборудования без приточно-вытяжных устройств ПВЛУ и установленного в раздаточном проеме производится по формуле:

Мвл = m•n•K3 + m•F, кг/ч,

где:
n — число варочных котлов;
m — влаговыделения от единицы оборудования, кг/ч;
F — площадь поверхности влаговыделения, м2;
K3 — коэффициент загрузки (при работе одного варочного котла равен 0,3, при работе двух и более котлов — 0,7).

Поступление влаги от открыто расположенной поверхности некипящей жидкости можно определить по формуле:

Мвл = 7,4•(а+0,017•Vв)•(P2 P1)•101,3•F/Pб, кг/ч,

где:
a — фактор скорости движения окружающего воздуха под влиянием гравитационных сил (определяется по специальной таблице);
Vв — относительная скорость движения воздуха над поверхностью испарения, м/с;
P2 — парциальное давление водяного пара, которое соответствует температуре поверхности воды, кПа. При испарении без подведения теплоты к воде значение P2 определяется при температуре окружающего воздуха по мокрому термометру;
P1 — давление водяного пара в воздухе помещения, кПа;
F — площадь поверхности испарения, м2;
Pб — расчетное барометрическое давление для данной местности, кПа.

Влаговыделение от мокрого пола ориентировочно определяется по формуле:

Мвл = (6…6,5)•(tв — tм)F/1000, кг/ч,

где:
tв — температура воздуха в помещении по сухому термометру, ˚С;
tм — температура воздуха в помещении по мокрому термометру, ˚С;
F — площадь поверхности пола, м2.

Влаговыделения от мокрых поверхностей ограждения здания и оборудования определяем по формуле:

Мвл = 7,4 (а+0,017 Vв)•(P2 P1)•101,3•F/Pб, кг/ч,

где:
a — фактор скорости движения окружающего воздуха под влиянием гравитационных сил (в данном случае равен 0,031);
Vв — относительная скорость движения воздуха над поверхностью испарения, м/с;
P2 — парциальное давление водяного пара, которое соответствует температуре поверхности воды, кПа. В данном случае определяется при температуре окружающего воздуха по мокрому термометру;
P1 — давление водяного пара в воздухе помещения, кПа;
F — площадь поверхности испарения, м2;
Рб — расчетное барометрическое давление для данной местности, кПа.

Влаговыделение от кипящей воды ориентировочно определяется по формуле

Мвл = 40•F, кг/ч,

где:
F — площадь поверхности испарения, м2.

Влаговыделение от влажных материалов в процессе их сушки определяется опытным путем посредством взвешивания их до и после сушки.

Влаговыделение от химических реакций, например процессов горения, зависит от вида используемого топлива. При сгорании 1 кг ацетилена выделяется 0,7 кг влаги; 1 кг бензина — 1,4 кг влаги; 1 кг водорода — 9 кг влаги; 1 кг природного газа — 1,3 кг влаги.

Наружный воздух, проникающий в помещение, может содержать как большее количество влаги, так и меньше, чем внутренний воздух. Количество инфильтрующегося воздуха в помещении определяется соответствующими расчетами, которые в данной программе ДПО не приводятся.

Важно помнить, что при создании избыточного давления (подпора) приток влаги и тепла с наружным воздухом в тепловлажностном балансе не учитываются.

Мы продолжим публикацию фрагментов этого курса в следующем номере журнала «Мир климата»

 Журнал „Мир климата“ № 61