Расчет теплопоступлений и теплопотерь вентиляции
Расчет теплопоступлений и теплопотерь вентиляции является важным этапом проектирования системы вентиляции. Он позволяет определить не только эффективность работы системы, но и необходимые параметры для обеспечения комфортных условий в помещении.
Для начала, необходимо определить теплопоступления, которые происходят в помещении. Это могут быть тепловые потоки от людей, освещения, электронного оборудования и теплопроводность стен и полов. Также следует учесть теплопоступления от солнечной радиации, если это необходимо.
Далее, необходимо определить теплопотери, которые происходят через стены, окна, двери и через систему вентиляции. Это могут быть теплопотери через кондукцию, конвекцию и радиацию. Важно учесть теплопотери через воздухообмен, которые происходят при вентиляции помещения.
После определения теплопоступлений и теплопотерь можно приступить к расчету необходимой мощности системы вентиляции. Для этого необходимо учесть теплопоступления и теплопотери, а также желаемую температуру и влажность в помещении. Расчет может быть выполнен с использованием специальных программ или формул, которые учитывают все необходимые факторы.
Несмотря на то, что расчет теплопоступлений и теплопотерь вентиляции требует определенных знаний и навыков, он является неотъемлемой частью процесса проектирования. Точный расчет позволяет определить оптимальный размер и параметры системы вентиляции, что в свою очередь обеспечивает комфортные условия в помещении и экономию энергии.
Поступление тепла солнечного излучения через остекление
Тепловое поступление солнечного излучения через остекление является важным фактором при проектировании зданий. Поглощение тепловой энергии солнечного излучения внешними стенами зависит от различных характеристик поверхности, таких как материал и цвет. Например, светлые оттенки имеют коэффициент поглощения 0,5, средние – 0,7, а темные – 0,9.
При продолжительном воздействии солнечного излучения, тепловой поток, направленный на ограждающую конструкцию, приводит к повышению температуры снаружи здания. Это создает разницу между внешней и внутренней частями стены и ускоряет перемещение тепла с улицы внутрь помещения. Однако, масса конструкции также влияет на скорость потока тепла – чем конструкция тяжелее, тем медленнее тепло проникает внутрь. Этот параметр важно учитывать при проектировании здания, так как толстые стены снижают нагрузку на системы отопления и кондиционирования воздуха.
Остекление здания значительно увеличивает теплопоступление. Большая часть солнечной энергии проникает через остекление, так как материал стекла отражает менее 10% энергии.
При расчете теплопоступления через остекление учитываются различные факторы, такие как чистота поверхности стекла, структура стекла, угол падения солнечного излучения, сезон года, время суток и широта местности. Ориентация окон также важна – например, окна, выходящие на север, не принимают во внимание солнечное излучение. В общественных и коммерческих зданиях солнечное излучение может составлять половину всего теплопоступления.
Для определения оптимального теплопоступления через остекление рассчитываются два параметра: суммарное тепло, поступающее через две перпендикулярные стены, и тепло, проходящее через окно с большей солнечной энергией или большей площадью остекления. Расчет производится с учетом более высокого значения этих параметров.
При проектировании здания можно принять меры для снижения теплопоступления через остекление. Это включает выбор оптимальной ориентации здания, уменьшение количества оконных проемов, установку двойных стеклопакетов, использование теплоотражающего стекла, навеску штор и другие методы защиты. Эти меры помогут уменьшить тепловую нагрузку на здание и снижение энергозатрат на отопление и кондиционирование воздуха.
Поправочные коэффициенты для основных вариантов остекления
Корректирующие коэффициенты для различных вариантов остекления:
Применение грамотных мер по снижению тепловой энергии может сократить поток в половину, что позволит экономить до 15% мощности системы вентиляции и кондиционирования воздуха.
Тепловые потери, связанные с инфильтрацией
Процесс инфильтрации описывает движение воздушных потоков внутрь и из помещения через открытые окна, щели и другие щели. Объем и скорость обмена воздухом зависят от местоположения объекта, этажности, наличия тени и других факторов. Инфильтрация сильнее с ветреной стороны. В расчетах учитывается только проникновение воздушных потоков через открытые проемы, остальные варианты не рассматриваются.
Расчет поступления внешнего воздуха выполняется по формуле (в соответствии с нормативным актом СП 50.13330.2012):
Для приближенного расчета количества тепла, необходимого для нагрева инфильтрированного воздуха, вводится поправка на тепловые потери в 20% от общего количества тепла.
В летние месяцы, когда температура наружного воздуха выше температуры внутри помещения, тепловые потери от инфильтрации становятся положительными. Это требует повышения производительности системы охлаждения. С увеличением разницы между внутренней и внешней температурами, а также с усилением ветра, влияние инфильтрации возрастает.
Внешний воздух также влияет на параметры влажности, поэтому для создания определенных условий необходимо обеспечить герметичность ограждающих конструкций.
В промежутках между сезонами и в холодный период года проводится расчет потерь тепла помещения с учетом проникновения внешнего воздуха, который необходимо подогреть.
Расход рассчитывается по формуле: Q = 0,28 · Gi · C · (tp – ti) · k, где,
При расчете потерь тепла помещения необходимо учитывать также воздействие проникающего воздуха. В холодное время года наружные воздушные потоки вызывают отрицательную тепловую нагрузку, то есть непрерывное охлаждение помещения. В среднем на инфильтрацию зимой приходится 15-25%, а летом, в зависимости от использования открытых окон и балконных дверей, – от 5 до 25%.
Тепловое излучение от людей
Тепловое излучение, производимое человеческим организмом, влияет на нагрев помещения. Этот эффект зависит от нескольких факторов:
Тепловое излучение организма можно разделить на явное и скрытое тепло.
Явное тепло: это тепло организма, которое передается воздуху окружающего пространства путем конвекции и излучения.
Скрытое тепло: это тепло, которое расходуется на испарение влаги через кожу и легкие.
Соотношение между этими двумя видами тепла зависит от уровня физической активности человека и температуры воздуха. С увеличением активности и ростом температуры увеличивается доля скрытого тепла и снижается доля явного тепла. При достижении температуры 37 °C всё производимое организмом тепло расходуется на испарение влаги.
Любая активность, включая сон, следует общему правилу: с уменьшением температуры в помещении возрастает тепловыделение человека. Это необходимо учитывать при расчете теплопотерь помещения.
В комфортном диапазоне температур (24-26 °C) при выполнении сидячей работы общая тепловая энергия распределяется примерно следующим образом: 60-65% для явного тепла и 35-40% для скрытого тепла.
Количество людей в помещении оценивается на основе средних значений. Для учреждений принят коэффициент 0,95 от номинального числа сотрудников.
Теплопоступления от оборудования и техники
Расчет и учет теплопоступлений от оборудования и техники является важной задачей для оптимизации системы вентиляции и климатического контроля в помещении.
Для определения тепловой энергии от работающего оборудования, используются показания температуры от нагретых поверхностей. Если возможно, производится прямое измерение температуры.
Для расчета теплопоступлений от стенок воздуховодов и подобного оборудования, применяется следующая формула:
где K – коэффициент теплопередачи системы; S – площадь поверхности, через которую осуществляется нагрев; tср – температура исследуемой среды; t – температура в помещении.
Для расчета теплопоступлений от нагретых поверхностей, применяется следующая формула:
где A – коэффициент передачи тепловой энергии от исследуемой поверхности воздуху; S – площадь поверхности, через которую осуществляется нагрев; tп – температура исследуемой поверхности; t – температура в помещении.
После сбора всех необходимых данных, проводятся расчеты поступающей тепловой энергии и теплопотерь. В зависимости от поставленных задач, могут применяться упрощенные схемы вычислений или более точные методики, позволяющие подобрать оптимальные характеристики системы вентиляции и климатического контроля.
