Расчет выделения тепла и влаги

Системы отопления и системы кондиционирования следует устанавливать так, чтобы ни теплый, ни холодный воздух не направлялся на людей. На производстве рекомендуется создавать динамический климат с определенными перепадами показателей. Температура воздуха у поверхности пола и на уровне головы не должна отличаться более, чем на 5 градусов. В производственных помещениях помимо естественной вентиляции предусматривают приточно-вытяжную вентиляцию. Основным параметром, определяющим характеристики вентиляционной системы, является кратность обмена, т.е. сколько раз в час сменится воздух в помещении.

Расчет для помещения

V_вент - объем воздуха, необходимый для обмена;

V_пом - объем рабочего помещения.

Для расчета примем следующие размеры рабочего помещения:

- длина В = 10 м;

- ширина А = 5 м;

- высота Н = 4 м.

Соответственно объем помещения равен:

V _{помещения} = А * В * H =200 м³

Необходимый для обмена объем воздуха V_вент определим исходя из уравнения теплового баланса:

V_вент * С( t_уход - t_приход ) * ρ = 3600 * Q_избыт  

Q_избыт -избыточная теплота (Вт);

С = 1000 - удельная теплопроводность воздуха (Дж/кг С);

ρ = 1,2 - плотность воздуха (кг/м³).

Температура уходящего воздуха определяется по формуле:

t_уход = t_р.м. + ( Н - 2 )t , где

t = 0,5-1,5 градусов – нарастание t на каждый метр высоты помещения;

t_р.м.= 24 градуса - температура на рабочем месте;

Н = 4 м - высота помещения, м;

t_приход= 22,3 °С – температура приточного воздуха, расчет производится для теплого времени года (СНиП – 11-33-75) .

t_уход = 24 + ( 4 - 2 )· 1,5 = 26,5

Избыточное тепло в помещении определяется в данном случае двумя факторами:

Q_избыт = Q_{изб.1 +} Q_изб.2 , где

1. Q_изб1.– избыток тепла от электрооборудования и освещения.

 В помещении находятся 12 газоразрядные лампы.

Q_изб.1 = Е * р , где

Е - коэффициент потерь электроэнергии на теплоотвод (Е=0,08);

р – суммарная мощность источников освещения,

р = 232 · 12 = 2784 Вт.[41]

Q_изб.1 = 0,08 · 2784=222,72 Вт

2. Q_изб.2 - тепловыделения людей.

 В помещении находится 5 человек.

Тепловыделения человека зависят от тяжести работы, температуры и скорости движения окружающего воздуха. В расчетах используется явное тепло, т. е. тепло, воздействующее на изменение температуры воздуха в помещении.

Q_изб.3 = n · q , где

q = 80 Вт/чел. (явное тепло (Вт) при 24 °С, при средней физической работе);

n - число людей в комнате, n = 5;

Q_изб.3 = 5 · 80 = 400 Вт

Q_избыт = 222,72+ 400= 622,72 Вт

Найдем объем приточного воздуха, необходимого для поглощения избытков тепла в помещениях со значительным тепловыделением из уравнения теплового баланса:

 м³

 м³

Влага выделяется в результате испарения с поверхности кожи, в результате дыхания людей, работы оборудования и т. д.

Расчет расхода воздуха производится по формуле :

м³/ч, где

W – количество водяного пара, выделяющегося в помещении, г/час;

d_в – влагосодержание вытяжного воздуха, г/кг;

d_n – влагосодержание приточного воздуха, г/кг;

ρ – плотность приточного воздуха, кг/ м³.

Зная относительную влажность и температуру, определяют влагосодержание вытяжного воздуха:

- влажность – 60%;

- температура - 24°С;

- d_в = 11г/кг.

Также определяется влагосодержание приточного воздуха:

- влажность – 40%;

- температура – 22,3°С;

- d_п = 7г/кг.

Количество влаги, выделяемое людьми определяется по формуле:

W=n·w, где

n – число людей в помещении (3);

w – количество влаги, выделяемое одним человеком, г/ч.

Количество влаги, выделяемое одним человеком при средней физической работе w = 150 г/час.

W = 3·150 =450 г/ч.

ρ = 1,2 кг/ м³ .

 м³/ч

При одновременном выделении тепла и влаги сравниваются соответствующие воздухообмены, потребные для их удаления, и выбирается из них наибольший. В данном случае наибольший воздухообмен требуется для удаления тепла из производственного помещения.

Система вентиляции бывает двух видов – естественная (аэрация) и механическая. Учитывая, что в данном помещении происходят травильные операции, то следует сделать акцент на дополнительной механической очистке воздуха. При общеобменной вентиляции приток воздуха должен производиться в рабочую зону, а вытяжка – из верхней зоны помещения.

В качестве системы кондиционирования используются кондиционерные установки Wolf KG (Германия). Особенностью этих установок является модульная конструкция, что облегчает монтаж элементов и дает возможность выбора нужной функциональности (Система сборных элементов предоставляет возможность индивидуального комбинирования). Среди необходимых модулей выбираются фильтры грубой и тонкой отчистки, нагреватель воздуха (для обеспечения комфортных условий работы зимой), охладитель горизонтальных воздушных потоков и вытяжку [42]. Также данная установка имеет следующие преимущества: расход воздуха до 40,000 м³/ч; расположенная под наклоном ванна для конденсата обеспечивает сток воды и идеальную гигиену; возможность идеальной подгонки к условиям помещения; сварная оцинкованная рама для долговечности конструкции.

Альтернативным источником кондиционирования воздуха может служить промышленный озонатор воздуха Ozone Blaster (Activ Tek, США). Он достаточно прост и надежен, но в отличие от представленного ранее не имеет модульной структуры. Его основным достоинством является низкая цена.[43]