Главная » Книги и журналы

1 ... 35 36 37 38 39 40 41 42

всех влияющих на теплообмен факторов и определяются условиями стационарной теплопередачи.

Средний за период тепловой баланс помещения может быть записан в виде

Qn.o + QscHT о ± QiexH 0=2 11 усл Ш о) +

y<- ii о по) + 2*711 о п +оф X

X о - о) ± о = о, (VIII.36

где QiexHO - средние за сутки технологические и бытовые теплопоступления; Qno - средние за сутки общие теплопоступления в помещение через наружные ограждения; Lg, ро, tyg - средние за

t =t j,-mst

В

-Дав

Ад г л.

Л

Рис VIII. II. Составляющие расчета теплового режима помещений

а - тепловой режим помещения; б - теплопосту. пления через ограждения; в -средний за сутки режим; г - теплоустойчивость помещения

сутки: расход вентиляционного воздуха, температуры приточного и уходящего воздуха.

Пользуясь уравнением (УП1.36), можно определить среднюю за сутки температуру помещения /до виде

11 услЮ +21111УСЛ11, ?П, о^И +

2/С, F, + 2, F

(Vni.37)

При расчете вентиляции значение / о обычно задано и по формуле (Vni.36) определяют количество вентиляционного воздуха.

При проектировании кондиционирования воздуха учитывают полные тепловыделения. Искомой величиной является в этом случае среднее за сутки значение полного теплосодержания приточного воздуха (Lop) /про. которое с учетом полного тепла технологических выделений техн.по (явного Qxh о и скрытого тепла) можно определить из уравнения (Vni.36), где вместо Qtsxho должно быть принято QjexHno и составляющая вентиляционного обмена должна быть записана в виде

Рвент.о = оР(/про-/ухо). (Vni.38>

где /про и /ухо - энтальпии приточного и уходящего воздуха, Дж/кг (ккал/кг).

Для оценки тепловой обстановки кроме температуры помещения <по необходимо знать отдельно среднюю за сутки температуру воздуха

и ограждений т^ q. Для их определения можно принять по формуле (1.141), что температура to равна среднему значению величин во и Tqco- Температура воздуха в объеме помещения всегда, в том числе и в среднем за суточный период, отличается от температуры поверхностей на величину перепада температур, обеспечивающего передачу суммарного (со знаком плюс и минус) количества конвективного тепла Q o от поверхностей к воздуху или от воздуха к поверхности. Поэтому

тосо-во1 =. (VIII.39>

а значения /в о и □ равны

во=по+%-5 (VIII.40>

2Л

ОС о

Осредненный по всем поверхностям в помещении коэффициент конвективного теплообмена ак ос для летних условий может быть принят равным около 2,3 - 2,7 Вт/(м^ К) [2,0 - 2,3 ккал/(м2 ч°С)].

Общее количество конвективного тепла, передаваемого поверхностями ограждений Q o и технологическими источниками QiexH.KOv должно ассимилироваться вентиляционным воздухом Qbchto- Поэтому

конвективный теплообмен на поверхностях ограждений может быть представлен в виде разности

QKO = QTexH.ko-QBeHTO- (VIII.42)

§ Vlll.e. естественный тепловой режим помещения

Рассмотрим естественный тепловой режим, который установится, при расчетных наружных условиях с учетом проветривания и конст- руктивно-планировочных мер защиты помещения от перегрева.

При проектировании каждого здания ограждения выбираются с определенными теплозащитными свойствами. Учитываются также ориентация здания, солнцезащитные устройства, производительность и режим работы общеобменной вентиляции (характеристики вентиляции могут быть искомыми величинами расчета). По назначению помещения должны быть определены: бытовые и технологические тепловыделения и их изменение, расчетные внутренние условия и коэффициент их обеспеченности Коб С учетом коэффициента обеспеченности для района строительства должны быть приняты расчетные характеристики наружного климата Задача состоит в определении естественного теплового режима при заданных условиях, в том числе вентилирования, или в определении необходимого воздухообмена для поддержания допустимых внутренних условий.

Может быть несколько режимов вентилирования помещения. Наиболее распространенным является случай непрерывного проветривания наружным воздухом пр = 4 количестве Lg. Температура приточного воздуха равна t , поэтому ро = но. <пр = Ata-

Явное теплосодержание приточного воздуха Qnp изменяется по гармонике, определяемой среднесуточным значением Qnp о = оФпр о-амплитудой Aq = LpAt и временем максимума Zq = Z . В более сложном случае переменного режима проветривания Qnp зависит от изменения пр и количества L приточного воздуха. Такой режим может быть при естественной вентиляции или периодическом проветривании, например, ночным холодным воздухом. При ночных проветриваниях величина Qn (прерывистое поступление тепла) равна

Qu = Lcpta, (VIII.43)

где ta - средняя температура наружного воздуха за время проветривания.

Теплосодержание уходящего из помещения воздуха изменяется в зависимости от его количества и температуры. По массе воздуха вытяжка равна притоку: {Lp) ~ (Lp)np. Температура удаляемого'из помещения воздуха iy обычно линейно зависит от t. Ее изменение по величине можно считать одинаковым с температурой воздуха в рабочей зоне помещения = 4

Изменения во времени всех тепловых воздействий могут быть представлены в виде правильных гармоник или прерывистых поступлений. Переменный естественный тепловой режим помещения достаточно

характеризовать изменением температуры помещения t- Должны быть определены ее средние значения по (см. § VI П.5) и расчетом теплоустойчивости помещения (см. гл. VII) установлены значения амплитуды ее суточных изменений А( и время ее максимума ZY° (рис. VIII.11, г).

Если в помещение вентиляцией подается неизменное количество наружного воздуха с температурой t то расчет At приближенно можно провести по формуле (VII.9), записав ее в виде

At - , (VIII.44)

Рогр+об + i-cp

где А - амплитуда всех поступлений тепла в помещение без учета вентиляции.

Для случая, когда задача состоит в определении расчетного расхода воздуха и режима вентилирования, можно исходить из двух условий заданного теплового режима помещения: по At- Для того чтобы обеспечить расчетное значение средней за сутки температуры помещения, расход воздуха по формуле (VIII.36) должен быть равен

Qno±QTexHO (VIII.45>

(пр о - ух о)

Для выдерживания заданной амплитуды At, расход воздуха по формуле (VIII.44) равен

Рогр+обА( -а<\>А^, L = --;-, . ,- (VIII.46)

Расчетный вентиляционный расход воздуха должен быть равен большему из двух значений, определенных по формулам (VIII.45) и (VIII.46). Надо отметить, что расчет по формуле (VIII.46) не всегда возможен.

Рассматривая формулу (VIII.44), видим, что для закрытого помещения (L = 0) имеем А^ Qnrp+оо. при бесконечно большой величине вентиляции (L-j-oo) значение At стремится к At-Таким образом, в вентилируемом помещении значение At всегда находится между значениями Af и л^. Поэтому, если заданное значение амплитуды колебания температуры помещения А] <л|, то невозможно обеспечить л^ при естественной вентиляции помещения.

Изложенный выше анализ теплового режима помещения и режима работы вентиляции основан на простейших зависимостях теории теплоустойчивости и справедлив для круглосуточной работы вентиляции. В общественных и производственных помещениях обычно вентиляция работает посменно. В жилых зданиях часто производят ночное проветривание помещений. В этом случае задача значительно осложняется. Ее решение можно найти в (VIП.8). В то же время общая последо-

вательность расчета остается неизменной, соответствующей изложенной. Последняя также может быть использована во всех случаях для приближенных расчетов.

Пользуясь изложенной методикой, можно установить возможность обеспечения необходимого теплового режима помещения. Если мерами конструктивно-планировочных решений и вентилированием не удается достигнуть в помещении условий, отвечающих заданным требованиям, то необходимо переходить к системе регулируемого кондиционирования микроклимата.

Рассмотренный метод анализа естественного теплового режима помещения в связи с этим можно назвать способом определения условий.

BSi)S исходной информации для расчета . ремима здания

SbjsoS из долгосрочной, памяти даннык а расчетных харантеристинах нлииати

Расчет харантеристик тетоустойчидости для Всех наружных и Внутренних ограждений

Шд исходной информации по очередному помещении! и данных о допустимых Внутренних условиях и точности расчета

т

Задание условия отсутствия воздухаоВмена I

Расчет характеристик теплоустойчивости помещения с учетом принятого ВозЗухоойменсг

Расчет теплопоступлений через наружные ограждения

Ъение саставлямиих теплового даланса помещения

, деление почасовых значении температуры Воздуха, радиацирниоВ температуры, температуры помещения

т

на печать L,tn.-te Je

проверка выполнения допие каемык Внитренних ис-

нет

Расчет величины воз-духооомена между йломайшими макси- нет мольными и минимальными зна тиями

£

тверка равенства нулю Ыухо-адмена

Расчет величины воздухоаомена из условия манси-мольных стационарных теплопос-туплений

Рис. VIII. 12. Блок-схема расчета на ЭВМ естественного теплового режима помещений

при которых необходим переход от обычной вентиляции к значительно более дорогой и сложной системе регулируемого кондиционирования микроклимата.

Изложенный метод может быть реализован на ЭВМ с использованием блок-схемы расчета, приведенной на рис. УП1.12.

Пример VIII.2. Для помещения, рассмотренного в примере VIII.1, по упрощенной методике рассчитать необходимый вентиляционный обмен воздуха. Максимальная температура помещения не должна превышать максимальную температуру наружного воздуха более чем на 3° С.

Принимаем = цр = *ю forp = 1711,75 Вт; г^ = 0,6 ч.

Технологические тепловыделения характеризуются величинами Qr.k = = 2560 Вт; Qn л = 6400 Вт. Расчет .провести при /Cg = 0,7.

Решение. Для Москвы, при /Соб = 0,7 о табл. V111.5 = 19,8° С, t = 6° С; интенсивность суммарной солнечной радиации для горизонтальной поверхности q=2%7,i Вт/м^; с^макс = 791,0 Вт/м ; Z*= = 12 ч; для поверхности юго-западной ориентации = 174,0 Вт/м^; (макс = 628 Вт/м'; 2макс = 15 ч; 3,4 м/с.

Расчет теплопоступлений в помещении дает: усл (6 п) о ~ 34,3° С; усл( .с) о = 24.6° с: <уел(ок а) О = 20.3° С: А^ = 2123,8 Вт; Z - = = 14.7 ч; Q ро = 3582 Вт/ч; Q р = 12 360 Вт/ч; 2< = 15 ч.

Максимальная температура наружного воздуха = 19,8 -f б = = 25,8° С.

Допускаемая температура помещения = 25,8 -f 3 = 28,8° С.

Предположив, что амплитуда температуры помещения равна At = 3,5° С, из формулы (V111.36) найдем вентиляционный объем, необходимый для поддержания в помещении среднесуточной температуры

п.о = п.доп - п = 28.8 3.5 = 25,3 °С; 0,55 216 (34,3-25,3)+ 1,15 21,6(24,6- 25,3) + ~ 0,335 (25,3- 19,8) + 2,9 86,5 (20,3 - 25,3) 0,335 (25,3 - 19,8) 86,5 - 0,41 0,5 0,07 (1 -2,9/7,55) 17,9+ 3582 + 2987 + 0,335(25,3 - 19,8)-

где средняя за сутки величина общих (лучистых и конвективных) технологических тепловыделений

6400 + 2560 п.о =-g- 8 = 2987 Вт.

Показатель теплопоглощения вентиляционным воздухом по формуле (VI П. 22) равен

Рвент = 3465,7 0,335 = 1226,8 Вт/К; ер = 0.

Определим лучистую и конвективную составляющие теплопоступлений через наружные ограждения. В соответствии с формулами (VII.35), (VII.36) амплитуды лучистых А^ и конвективных А^ теплопоступлений

равны 378

2123,8-5 2123,8-2,55

0 = = 406,5 Вт; = ---= 717,3 Вт,

л.огр 7,55 к-огр .55

В соответствии с формулой (VII.56) рассчитаем изменения температуре воздуха под воздействием гармонических теплопоступлений через наружные ограждения и с вентиляционным воздухом. Сначала определим стоящую в знаменателе сумму

п= (Русл Ч-вент) 4! = (1711,75+ 1226,8) 0,995 = 2923,86;

iM2= 1711,75/1226,8 = 1,4; Д2 = 0,6 - О = 0,6; 3 = 0,9%; аз = 0,2;

гр =0,6 - 0,2 = 0,4 ч. п

Амплитуда температуры воздуха под воздействием конвективных гармонических теплопоступлений:

(QK.orp + - -°p)

(717,3+ 1226,8 6) 0,-999

в-ск---- р

п

2923 86 - 2,76°С; Л^/Л, = 1360,8/717,3 = 10,26;

Д2 = I 15-14,7 I =0,3; = 0,999; а, = 0,03;

Zp<= 15-0,03= 14,97 ч; 2= = г;* + ер = 14,97 + 0,4 = 15,37 ч.

в.г.к п

Амплитуда температуры воздуха под действием лучистых гармонических теплопоступлений:

Aq (1-Руел/Л)4

д огр.л

в-г-л р ~

п

1406,5 (1 - 1711,75/2295,26) 0,11 о-г 2923,86 ~

Вычитание из одной гармоники другой равносильно сложению с той же гармоникой, но сдвинутой во времени на Т/2. Поэтому при определении разности фаз 1 и Pycj,/A, принято 81 = О = 24 ч, а е^д .g = 0,6 +12 ч.

/li/2= 1/0,83= 1,2; Д2 = I 24-(0,6+12) I = 11,4 ч; = 0,11; ст = 0,1;

Zp =2 +а + е =14,7 + 0,1+0,4=15,24. в.г.л огр.л п

Суммарная амплитуда температуры воздуха равна:

в.г = (2 + = 2 / = 2,76/0,12 = 23,0; Д2= 15,4- 15,2 = 0,2; i(* = 0,999; а = 0,01;

2макс 15,4-0,01 = 15,4 ч. в.г

Амплитуду^осредненной температуры помещения под воздействием гармонических теплопоступлений находят в соответствии с формулой (VIII.57). Сначала определяют стоящую в знаменателе сумму:

(Кп + Л) ф = (8907,26 + 2295,26) 0,95 = 10642 Вт/К;

i la = 8907,26/2295,26 = 3,88; AZ=3 -0 = 3ч; <j=0,95; а = 0,7;

Еу + д= 3-0,7 =2,3 ч. Z под влиянием гарм(

Амплитуда изменений Тос С под влиянием гармонических теплопоступлений по формуле (VII. 57) равна

\c.D (Vn + А) ф

(1406,5 + 2295,26 - 2,4) ф

10642 - 0.62 С,

i/>l2 = 5508,6/14,06 = 3,9; Д2 = 15 - 14,7 = 0,3;

4-1 = 0,999; ai = 0.05; Zj° = 15 - 0,05 = 15 ч;

2.,макс 2 = 4- е = 15 + 2,3 = 17,3 ч.

Рассчитаем амплитуду колебаний и Тцд под влиянием конвективных и лучистых технологических тепловыделений. Для 8-часовой теплоподачи по табл. VII.2 Q = = 0,849. По формуле (VII. 66) показатель Р„ равен

8907,26 2295,26 п.п= 0.849 . 2295,26 + 8907,26 +226.8 = 3109.7 Вт/К.

По формуле (VII.65) под влиянием конвективных прерывистых тепло-

поступлений равна

-в.п.к = 2560/3109,7 = 0,82 °С.

Амплитуда изменения температуры воздуха под влиянием прерывистых лучистых теплопоступлений определяется по формуле (VII.69)

6400 6400

А, =- =-= 0.37°С.

в-п-л / 8907,86 N 17297,3

1+ п -,267

3109,7 . ,

\ 0,849 2295 Суммарная амплитуда равна:

At = 0,83 + 0,37= 1,2°С; 2 = = 25? = 18 ч.

Амплитуда колебаний осредненной температуры поверхностей, обращенных в помещение Tqc, по формуле (VII.70) равна:

2560 6400 мякр

А = -+--- =0,72 С; Z = =18 ч.

V.n 17297,3 17297,3 V.n

1226,8/2295,26 + 1

Тепло солнечной радиации, непосредственно проникающей через окно, является прерывистым. Продолжительность этого прерывистого поступления лучистого Тепла по формуле (VIII.34) равна:

т= (3582,24/12360) = 6,96 ч; Z5,° = Z = + т/2 = 15 + 6.96/2 = 18,47 ч.

По табл. VII.2 = 0,849.

Определим амплитуды <g р и т^ р..

AtP = 12360/17297,3 = 0,71 °Ci Z = 18,47 4j

= 12360/11436= 1 °С; Z = 18,47 ч. Суммарная амплитуда температуры воздуха равна:

= [2,87+(1,2 + 0,71) 0,99812= (2,87+ 1,92) 0,94 = 4,5; Л,/Л2= 1,2/0,71 = 1,67; AZ= 1 18,4- 18 =0,4; i(*i = 0,998; 3 = 0,1; Zf = 18 + 0,1 = 18,1; /Ji/2 = 2,87/1,92 = 1,49; AZ = 1 18,1 - 15,4 = 2,7; 4-2 = 0,94 32=1.1 ч;

Z; = =15,4+ 1,1 = 16,5 ч. в

Суммарная амплитуда Тцд равна:

oc = [Vr + (V.n+\c.p)*] = = [0,62 + (0,72 + 1) 0,99914-2 = (0,71 + 1,7)0,995 = 2,4; Ai/A = 1/0,72 = 1,41; AZ = I 18,4 - 18 I = 0,4; фд = 0,999, ai = 0,l ч; Zf = 18 + 0,1 = 18,1; t/2= 1,7/0,62 = 2,39; AZ = [ 18,1 - 17,3 = 0,8, i(-2 = 0,995; 32 = 0,3 ч; Z = 18,1-0,3= 17,8 Ч.

Амплитуда температуры помещения при принятом воздухообмене определится по формуле (VII.48):

. И<в + Хос)41 (4,5 + 2,4)0,985 п =-2- -2-

i/ = 4.5/2,4= 1,57; AZ = 1 17,8 - 16,5 = 1,3, ф= 0,985; з = 0,5ч,

Zr = 16,5 + 0,5= 17 ч. п

Величина близка к принятой в начале расчета.

Максимальная температура помещения равна д^, = 25,3 + 3,63 = = 28,93° С, т. е. на 0,13° С выше допустимой.

Можно несколько повысить воздухообмен. Расчеты показывают, что при L S 3600 мз/ч =

§ VIII.7. РЕЖИМ РАБОТЫ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРУЕМОГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ МИКРОКЛИМАТА

Система регулируемого кондиционирования микроклимата должна обеспечить постоянство внутренних тепловых параметров в помещении на уровне, который отвечает требованию оптимальных условий. Расчет этой системы состоит в определении всех характеристик режима процесса обработки приточного воздуха в кондиционере.

Тепловой режим кондиционируемого помещения характеризуется изменением поступлений полного тепла и влаги в течение суток и свя-

занного с ним направления луча процесса в / - d-диаграмме ассимиляции тепла и влаги при воздухообмене.

Тепловую нагрузку на систему кондиционирования воздуха за счет теплопоступлений через наружные ограждения и тепловыделений от внутренних источников можно рассчитать, пользуясь методикой, изложенной в § VII.6.

Значения технологических и бытовых тепловыделений должны быть определены с учетом полных (явных и скрытых) количеств тепла. Имея данные об изменении поступлений полного тепла и влаговыделений G в помещение, можно определить тепловлажностное отношение е или направление луча процесса вентилирования помещений в / - d-диаграмме:

е = QJGa. (VIII.47)

Величина е будет изменяться в течение расчетных суток от e a g ДО *мин около некоторого среднего значения ео. Зная состояние внутреннего воздуха Фв> изменения е, а также заданный перепад температур А/пр = ts - tap и расход воздуха Lp, можно определить суточное изменение параметров приточного воздуха. В случае, когда задается максимально допустимый перепад Atap между температурами приточного воздуха (ар и воздуха в обслуживаемой зоне помещения t, определение параметров притока будет следующим (рис. VIII.13, а). При Ъмакс и заданном Atap находят на / - d-диаграмме точку притока

Упр.мин) и по Ajnp адкс = -/в - jnp.MHH И Qn ма с ОПредеЛЯЮТ рЗС-

ход приточного воздуха Lp. Зная Lp, Qao, Qd.mhh. рассчитывают значения AJapQ и А^пр.мин- Затем откладывают эти значения на лучах процесса Е(, и е„ н и определяют точки притока при средней Japo за сутки и максимальной 7 р.мако энтальпии.

Кривая, проходящая через точки Jnp мин. -про. -/цр.макс показывает на / - d-диаграмме изменения параметров притока в расчетные сутки.

Учитывая возможность регулирования притока с помощью подогрева в калорифере второй ступени, желательно, чтобы параметры приточного воздуха изменялись по линии d = const. При этом ограничении возможны два варианта регулирования. Можно изменять в течение суток количество приточного воздуха в соответствии с полученным построением на / - d-диаграмме значениями АУпр и таким образом обеспечивать поддержание постоянства внутренних параметров. Однако такое решение трудно выполнимо. Обычно используют более простой, но менее точный вариант регулирования, когда количество приточного воздуха остается неизменным. Постоянство температуры воздуха в помещении в этом случае может быть обеспечено при некотором изменении влажности воздуха (см. рис. VIII.13, б). Задача расчета состоит в определении построением на / - d-диаграмме (см. рис. VIII.13, б) или аналитически [IX.2] положений точек внутреннего воздуха в и точек приточного воздуха пр на лучах процесса в помещении при условии t = const и dnp = const. По построениям на / - d-диаграмме можно установить допустимость отклонений

1 ... 35 36 37 38 39 40 41 42