Во многих помещениях одним из
определяющих вредных выделений является избыточное тепло. При расчете
вентиляции таких помещений необходимо составление теплового баланса, т. е.
выяснение всех статей поступления и расхода тепла в помещении.
К статьям поступления относится тепло, выделяемое людьми,
солнечной радиацией, освещением, нагретым оборудованием и изделиями,
расходуемой электроэнергией, механической энергией, переходящей в результате
трения в тепловую энергию. Кроме того, тепло может выделяться в помещении в
результате конденсации водяных паров, остывания жидкого металла с учетом
тепла кристаллизации при его твердении и другими путями.
Расходными статьями являются потери тепла через
ограждающие конструкции и с изделиями, если их в нагретом состоянии удаляют
из помещения. Кроме того, тепло расходуется на нагрев наружного воздуха,
попадающего в помещение в результате инфильтрации через неплотности в
ограждениях и через открытые проемы, на нагрев холодных материалов, изделий и
транспортных средств, поступающих в помещение. Тепло помещения тратится также
на испарение воды или других жидкостей HS ванн, резервуаров, с поверхности
мокрого пола, если тепло фазовых превращений не компенсируется специальным
подводом энергии к воде.
В большинстве помещений тепловые условия близки к
стационарным, поэтому при расчете теплового баланса исходят из того, что все
ограждения и оборудование в помещении находятся в состоянии теплового
равновесия. Это значит, что их температура остается неизменной во времени и
количество получаемого ими тепла в единицу времени равно количеству
теряемого. Разность поступления Qnoст и расхода (потерь) QnoT тепла
определяет теплоизбытки AQ (или теплонедост&тки) в помещении, которые
должны быть ассимилированы (или компенсированы) вентиляционным воздухом
В некоторых случаях оказывается достаточным составление
баланса только по явному теплу. В помещениях с активными влагооб- менными
процессами необходимо составление баланса по полному теплу, т. е. с учетом
скрытого тепла, которое содержат водяные пары, поступающие в воздух
помещения.
Необходимо пояснить также следующее. В помещение поступает
лучистое и конвективное тепло. Обычно их не разделяют и составляют общий
тепловой баланс для помещения в целом. Однако эти составляющие имеют
существенное различие. Лучистый теплообмен происходит между поверхностями в
помещении. Воздух лучистое тепло практически не поглощает (за исключением
случаев наличия тумана или сильной запыленности в помещении), поэтому оно
передается воздуху помещения в виде как бы вторичных потоков конвективного
тепла, образованных у нагретых излучением поверхностей.
Конвективное тепло попадает в помещение с нагретым
воздухом и возникает у нагретых поверхностей. Потоки конвективного тепла,
образованные у нагретых поверхностей, поднимаются вверх. Они могут приводить
к образованию «тепловой подушки» в верхней зоне помещения или создавать
вертикальную циркуляцию воздуха во всем его объеме. Конвективное тепло
частично удаляется вентиляцией с нагретым воздухом и расходуется на нагрев
холодных поверхностей ограждений, материалов и пр.
В связи со столь сложной картиной теплообмена кроме
сведения общего баланса тепла для помещения иногда возникает необходимость
расчета тепловых балансов для отдельных частей или зон помещения. Составляют
балансы отдельно для воздуха и обращенных к помещению поверхностей, а также
отдельно для объемов рабочей и верхней зоны помещения. В некоторых случаях,
например при расчете душиро- вания или воздушного оазиса, возникает
необходимость определения составляющих теплового баланса на рабочем месте, в
зоне расположения пульта управления и т. д. Запись теплового баланса в этих
случаях остается общей в виде уравнения (V.1) с той лишь разницей» что
учитываются локальные составляющие поступлений и потерь тепла для данной зоны
или части помещения (рабочего места и т. д.).
При неустановившемся тепловом состоянии помещения
ограждения и оборудование аккумулируют тепло при нагреве или отдают его при
охлаждении. В соответствующие периоды времени они являются как бы
дополнительными источниками или стоками тепла. Количество избыточного тепла в
помещении AQ становится переменным во времени. Вентиляционный процесс в этих
условиях оказывается нестационарным, и его следует рассчитывать специально.
Методика расчета нестационарных процессов в вентилируемом помещении изложена
в курсе «Строительная теплофизика».
В промышленных зданиях с разнообразными технологическими
процессами, где имеются сложно изменяющиеся во времени поступления тепла, или
в особо ответственных случаях мало изученной, новой технологии приходится
проводить специальные натурные испытания на действующем предприятии. Во время
испытаний измеряют расходы Llt м3/ч, и энтальпию /г, кДж/кг, всех потоков
приточного («п») воздуха и воздуха, удаляемого («у») из помещения.
с помощью которого определяют общий избыток (+AQ) или
недостаток (—AQ) полного тепла в помещении. Подобные измерения, проведенные
для всех характерных периодов тепловыделений, позволяют получить режимные
характеристики изменения AQ во времени для всего технологического цикла.
Следует иметь в виду, что испытания на обь- ектах проводят при некоторой
наружной температуре, как правило, не соответствующей расчетной, поэтому
данные испытаний должны быть скорректированы и приведены к расчетным
условиям, для которых составляются тепловые балансы помещения при определении
производительности и установочной мощности вентиляционной системы.
Подобного рода испытания трудоемки и дороги, в связи с чем
основным и наиболее приемлемым способом определения количества поступающего в
помещение и удаляемого из него тепла при проектировании вентиляции является
теплотехнический расчет.
Рассмотрим практические способы расчета отдельных наиболее
распространенных составляющих поступления и потерь тепла в помещении, имея в
виду, что их теоретические основы изложены в курсах «Теплопередача» и
«Строительная теплофизика».
|