Температура уходящего воздуха
Температура уходящего воздуха tУ может быть равной температуре рабочей зоны tВ при удалении воздуха непосредственно из неё, а может быть больше, если вытяжка осуществляется выше по вертикали:
Н– расстояние по вертикали от пола до вытяжных отверстий, м;
2 – высота рабочей зоны, м;
grad t, °С/м –градиент (коэффициент нарастания) температуры (справочная величина, зависящая от объёма здания и избытков явной теплоты)
Примечание: Меньшие значения градиента следует принимать при подаче воздуха в верхнюю зону помещения, а большие — при подаче в рабочую или обслуживаемую зону.
АССИМИЛЯЦИЯ (поглощение) ТЕПЛО-
И ВЛАГОИЗБЫТКОВ ПРИТОЧНЫМ ВОЗДУХОМ
Если в помещении имеются такие постоянные источники тепла и/или влаги, которые вызывают постоянные изменения параметров внутреннего воздуха, то приводящие к этому процессу объёмы теплоты и/или влаги являются теплоизбытками и влагоизбытками.
Для предотвращения отклонений параметров внутреннего микроклимата от требуемых величин необходимо подавать приточный воздух с такими параметрами и расходом, которые позволят ему ассимилировать (поглотить и, таким образом, нейтрализовать) избыточные теплоту и влагу. Соответственно, чтобы поглотить данные избытки приточный воздух должен иметь соответствующий дефицит тепла и влаги.
Иными словами – приточный воздух с определёнными расходом G и значениями t и φосушает и охлаждает собой внутренний воздух в том количестве, в каком избытки тепла и влаги поступают в помещение, в результате чего параметры внутреннего воздуха остаются в требуемых пределах.
Для понимания сути задачи допустимо представить, что тепло- и влагоизбытки используются для обработки приточного воздуха, изначально более сухого и холодного, чем необходимо для данного помещения согласно требованиям.
Для определения расхода и параметров приточного воздуха на I-d диаграмме следует знать величину тепло- и влагоизбытков и требуемые параметры внутреннего воздуха.
h2. Исходные данные:
1. Тепловой баланс помещений составляется по двум периодам года:
по %
как по явному теплу *_ΣQя «A» = 22,3 °C; J Н «А» = 49,4 кДж/кг;_*%
Расчет поступлений влаги в помещение *_Σ W_*.
Температура внутреннего воздуха в помещении:
%
Расчет начинаем с тёплого периода года *ТП*, так как воздухообмен при этом получается максимальным.
Последовательность расчета (см. Рисунок 1):
1. На *_J-d диаграмму_* наносим (•) *_Н_* — с параметрами наружного воздуха:
и определяем недостающий параметр — абсолютную влажность или влагосодержание *_dН «А» _*.
Точка наружного воздуха — (•) *_Н_* будет являться и точкой притока — (•) *_П_*.
2. Наносим линию постоянной температуры внутреннего воздуха — изотерму *_tВ_*
p=. *_tВ = tН «А» + 3 °С = 22,3 + 3 = 25,5 °C._*
3. Определяем тепловое напряжение помещения:
p= 
(Определяем тепловое напряжение помещения)
где: V — объём помещения, _м 3 _.
4. Исходя из величины теплового напряжения помещения, находим градиент повышения температуры по высоте.
*Градиент температуры воздуха по высоте помещений общественных и гражданских зданий.*
| Тепловая напряженность помещения Qя / Vпом. | grad t, °C / м | |
|---|---|---|
| кДж / м 3 | Вт / м 3 | |
| Более 80 | Более 23 | 0,8 ÷ 1,5 |
| 40 ÷ 80 | 10 ÷ 23 | 0,3 ÷ 1,2 |
| Менее 40 | Менее 10 | 0 ÷ 0,5 |
и рассчитываем температуру воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения
где: *_Н_* — высота помещения, _м_;
*_hр.з._* — высота рабочей зоны, _м_.
На *_J-d диаграмму_* наносим изотерму уходящего воздуха _ty_*.
%
5. Определяем численное значение величины тепло-влажностного отношения:
p= 
(Определяем численное значение величины тепло-влажностного отношения)
(численное значение величины тепло-влажностного отношения примем 6 200).
На *_J-d диаграмме_* через точку 0 на шкале температур проводим линию тепло-влажностного отношения с численным значением 6 200 и проводим луч процесса через точку наружного воздуха — (•)H параллельный линии тепло-влажностного отношения.
Луч процесса пересечёт линии изотерм внутреннего и уходящего воздуха в точке *_В_* и в точке *_У_*.
Из точки *_У_* проводим линию постоянной энтальпии и постоянного влагосодержания.
6. По формулам определяем воздухообмен по полному теплу
p= 
(воздухообмен по полному теплу)
и по влагосодержанию
p= 
(по влагосодержанию )
Полученные численные значения должны совпадать с точностью ±5%.
7. Вычисляем нормативное количество воздуха, требуемое для людей находящихся в помещении.
*Минимальная подача наружного воздуха в помещения.*
*Примечание.* * При объеме помещения на 1 чел. менее 20 м 3
** При объеме помещения на 1 чел. 20 м 3 и более
*** Для зрительных и актовых залов, залов совещаний, в которых люди находятся до 3 ч непрерывно.
h2. Дальнейший расчет проводим по большей величине, исходя из п. 6 или минимальной подачи наружного воздуха.
(Методика расчета воздухообмена в помещениях при работе вентиляции в различные времена года)
h2. Проводим расчет для ХП.
Последовательность расчета (см. рисунок 2):
1. На *_J-d диаграмму_* наносим (•) *_Н_* — с параметрами наружного воздуха:
2. Принимаем температуру воздуха в помещении.
При наличии тепловых избытков лучше принять верхний предел
В этом случае стоимость вентиляции будет минимальной.
3. Определяем тепловое напряжение помещения
p= 
(Определяем тепловое напряжение помещения)
4. Исходя из величины теплового напряжения помещения, находим градиент повышения температуры по высоте
*Градиент температуры воздуха по высоте помещений общественных и гражданских зданий*
| Тепловая напряженность помещения Qя /Vпом | grad t, °C/м | |
|---|---|---|
| кДж/м 3 | Вт/м 3 | |
| Более 80 | Более 23 | 0,8 ÷ 1,5 |
| 40 ÷ 80 | 10 ÷ 23 | 0,3 ÷ 1,2 |
| Менее 40 | Менее 10 | 0 ÷ 0,5 |
и рассчитываем температуру воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения
где: *_Н_* — высота помещения, _м_;
*_hр.з._* — высота рабочей зоны, _м_.
На *_J-d диаграмму_* наносим изотерму уходящего воздуха ty.
5. Принимаем, что температура приточного воздуха tП отличается от внутренней температуры воздуха в помещении tВ не более чем на 5°С.
Получаем точку — (•) *_К_* с параметрами воздуха после нагрева в калорифере.
Одновременно это будет и точка приточного воздуха — (•) *_П_*.
6. Определяем величину тепло-влажностного отношения
p= 
(Определяем величину тепло-влажностного отношения)
Для нашего примера примем величину тепло-влажностного отношения
p= 
(Определяем величину тепло-влажностного отношения)
На *_J-d диаграмме_* проводим линию тепло-влажностного отношения через (•)0 на шкале температур, а затем через точку приточного воздуха — (•) *_П_* проводим параллельную линию линии тепло-влажностного отношения до пересечения с изотермой внутреннего — tВ и уходящего — tУ воздуха. Получаем точки — (•) *_В_* и (•) *_У_*.
7. По формулам определяем воздухообмен по полному теплу
p= 
(воздухообмен по полному теплу)
и по влагосодержанию
p= 
(и по влагосодержанию)
Полученные численные значения должны совпадать с точностью ±5%.
8. Полученные величины воздухообменов сравниваются с нормативным воздухообменом и принимается большая из величин.
%
(Методика расчета воздухообмена в помещениях при работе вентиляции в различные времена года)
h2. В конечном итоге мы получили две величины воздухообменов: по %
1. Приточную систему рассчитывать на максимальный воздухообмен и установить на электродвигателе вентилятора регулятор частоты вращения, задействованный от температуры внутреннего воздуха. Вытяжную систему выполнить либо с естественной циркуляцией, либо механическую, задействованную от того же регулятора частоты вращения.
*Система эффективная, но очень дорогая!*
2. Выполнить две приточные установки и две вытяжные установки. Одна приточная и одна вытяжная установка работают в %
3. Выполнить только приточную систему на подачу по %
В административном здании — помещение атриума, с габаритными размерами в плане:
необходимо поддерживать температуру воздуха в рабочей зоне (_h = 2 м_)
p=. *_tВ = 23ºС и относительную влажность φВ = 60%._*
Приточный воздух подаётся с температурой *_tП = 18ºС_*.
Полные тепловыделения в помещении составляют
явные тепловыделения равны *_∑ Qявн. = 26_* _кВт,_
поступление влаги равны *_∑ W = 32_* _кг/ч_.
*Решение* (см. рисунок 3).
Для определения величины углового коэффициента необходимо привести все параметры согласно *_J — d диаграмме_*.
p=. *_∑ Qполн. = 44 кВт × 3600 = 158400 кДж/кг._*
Исходя из этого, угловой коэффициент равен
p= 
(угловой коэффициент)
Определяем тепловое напряжение помещения
p= 
(Определяем тепловое напряжение помещения)
Градиент температуры воздуха по высоте помещения составит (определяем по таблице)
Тогда, температура уходящего воздуха равна
p=. *_tУ = tВ + grad t( H — hр.з.) = 23 + 1,5 ( 6 — 2 ) = 29 ºС._*
На *_J — d диаграмме_* находим точку *_В_* с параметрами внутреннего воздуха (•) *_В_*:
Проводим линию тепло-влажностного отношения с численным значением *_4950_* через точку 0 шкалы температур и, параллельно этой линии проводим наш луч процесса через точку внутреннего воздуха — (•) *_В._*
Так как, температура приточного воздуха *_tП = 18ºС_*, то точка притока *_П_* будет определяться, как пересечение луча процесса и изотермы *_tП = 18ºС_*.
Точка уходящего воздуха *_У_* лежит на пересечении луча процесса и изотермы *_tУ = 29 ºС_*.
Получаем параметры реперных точек:
Определяем расход приточного воздуха:
p= 
(Определяем расход приточного воздуха по теплосодержанию)
p= 
(Определяем расход приточного воздуха по влагосодержанию)
т.е. мы получим практически одинаковый расход приточного воздуха.
Определяем кратность воздухообмена по притоку
p= 
(Определяем кратность воздухообмена по притоку)
Таким образом, кратность воздухообмена по притоку составляет менее 5.
Так как, кратность воздухообмена по притоку составляет больше 5, то необходимо выполнить расчет из условия, что уходящую температуру внутреннего воздуха _tУ_ необходимо принимать равной внутренней температуре воздуха в помещении _tВ_, т.е.
и формула для определения количества воздуха приняла бы вид:
p= 
(определения количества воздуха по теплосодержанию)
p= 
(определения количества воздуха по влагосодержанию)
%
(Методика расчета воздухообмена в помещениях при работе вентиляции в различные времена года)
(Методика расчета воздухообмена в помещениях при работе вентиляции в различные времена года)
Определение параметров удаляемого воздуха
Определение параметров наружного воздуха
Определение параметров внутреннего воздуха
Под параметрами внутреннего воздуха понимают параметры воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения. В верхней зоне помещения, где обычно нет людей, параметры не нормируются.
Допустимые нормы параметров внутреннего воздуха в обслуживаемой зоне жилых и общественных зданий
(для людей, находящихся в помещении более 2 ч непрерывно)
Примечания:* Для районов с t = 25 °С и выше следует принимать температуру не выше 33 °С. **Для общественных зданий с пребыванием людей в уличной одежде следует принимать температуру 14 °С. *** В районах с расчетной относительной влажностью наружного воздуха более 75% допускается принимать влажность внутреннего воздуха 75 %.
Определение параметров удаляемого воздуха
Температуру воздуха, удаляемого системами вентиляции и СКВ, в помещениях высотой более 4 м можно определить, °С, по уравнению:
, (8)
Градиент температуры по высоте помещения определяют в зависимости от удельных избытков явного тепла в помещении по табл.
Рекомендуемые значения градиента температуры в помещениях общественных зданий
| Теплонапряженность помещения (удельные избытки явного тепла) q„, Вт/м 3 | Градиент температуры grad t, °С/м |
| Более 23 | 0,8-1,5 |
| 11,6-23 | 0,3-1,2 |
| Менее 11,6 | 0-0,5 |
Удельные выделения явной теплоты определяют по уравнению
, (9)
Для общественных зданий при высоте помещения менее 4 м можно принимать:
Влагосодержание уходящего воздуха можно определить по формуле, г/кг,
(11)
Определение параметров приточного воздуха
В теплый период года температура приточного воздуха tп, °C, совпадает с температурой наружного воздуха (параметры категории А). Подогрев приточного воздуха в воздуховодах и вентиляторе в установках без охлаждения воздуха в теплый период не учитывается.
В холодный период года температура приточного воздуха может быть определена по формуле, °С
(12)
где tв— температура воздуха в обслуживаемой зоне, °С; 
t – температурный перепад.
Для расчета воздухообмена принимают при подаче воздуха:
Тема 5. Методика расчета воздухообмена в помещениях при работе вентиляции в различные времена года (ТП, ХП)
Исходные данные:
1. Тепловой баланс помещений составляется по двум периодам года:
2. Наружные метеорологические условия (для Москвы):
ТП: tH „A“ = 22,3 °C; J Н „А“ = 49,4 кДж/кг;
Расчет поступлений влаги в помещение Σ W.
Температура внутреннего воздуха в помещении:
РАСЧЕТ.
Расчет начинаем с тёплого периода года ТП, так как воздухообмен при этом получается максимальным.
Последовательность расчета (см. Рисунок 1):
и определяем недостающий параметр — абсолютную влажность или влагосодержание dН „А“ .
Точка наружного воздуха — (•) Н будет являться и точкой притока — (•) П.
2. Наносим линию постоянной температуры внутреннего воздуха — изотерму tВ
3. Определяем тепловое напряжение помещения:
4. Исходя из величины теплового напряжения помещения, находим градиент повышения температуры по высоте.
Градиент температуры воздуха по высоте помещений общественных и гражданских зданий.
| Тепловая напряженность помещения Qя / Vпом. | grad t, °C / м | |
|---|---|---|
| кДж / м 3 | Вт / м 3 | |
| Более 80 | Более 23 | 0,8 ÷ 1,5 |
| 40 ÷ 80 | 10 ÷ 23 | 0,3 ÷ 1,2 |
| Менее 40 | Менее 10 | 0 ÷ 0,5 |
и рассчитываем температуру воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения
На J-d диаграмму наносим изотерму уходящего воздуха ty*.
Внимание! При кратности воздухообмена более 5, принимается ty=tB.
5. Определяем численное значение величины тепло-влажностного отношения:
(численное значение величины тепло-влажностного отношения примем 6 200).
На J-d диаграмме через точку 0 на шкале температур проводим линию тепло-влажностного отношения с численным значением 6 200 и проводим луч процесса через точку наружного воздуха — (•)H параллельный линии тепло-влажностного отношения.
Луч процесса пересечёт линии изотерм внутреннего и уходящего воздуха в точке В и в точке У.
Из точки У проводим линию постоянной энтальпии и постоянного влагосодержания.
6. По формулам определяем воздухообмен по полному теплу
и по влагосодержанию
Полученные численные значения должны совпадать с точностью ±5%.
7. Вычисляем нормативное количество воздуха, требуемое для людей находящихся в помещении.
Минимальная подача наружного воздуха в помещения.
Примечание. * При объеме помещения на 1 чел. менее 20 м 3
** При объеме помещения на 1 чел. 20 м 3 и более
*** Для зрительных и актовых залов, залов совещаний, в которых люди находятся до 3 ч непрерывно.
Дальнейший расчет проводим по большей величине, исходя из п. 6 или минимальной подачи наружного воздуха.
Проводим расчет для ХП.
Последовательность расчета (см. рисунок 2):
1. На J-d диаграмму наносим (•) Н — с параметрами наружного воздуха:
2. Принимаем температуру воздуха в помещении.
При наличии тепловых избытков лучше принять верхний предел
В этом случае стоимость вентиляции будет минимальной.
3. Определяем тепловое напряжение помещения
4. Исходя из величины теплового напряжения помещения, находим градиент повышения температуры по высоте
Градиент температуры воздуха по высоте помещений общественных и гражданских зданий
| Тепловая напряженность помещения Qя /Vпом | grad t, °C/м | |
|---|---|---|
| кДж/м 3 | Вт/м 3 | |
| Более 80 | Более 23 | 0,8 ÷ 1,5 |
| 40 ÷ 80 | 10 ÷ 23 | 0,3 ÷ 1,2 |
| Менее 40 | Менее 10 | 0 ÷ 0,5 |
и рассчитываем температуру воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения
На J-d диаграмму наносим изотерму уходящего воздуха ty.
5. Принимаем, что температура приточного воздуха tП отличается от внутренней температуры воздуха в помещении tВ не более чем на 5°С.
Получаем точку — (•) К с параметрами воздуха после нагрева в калорифере.
Одновременно это будет и точка приточного воздуха — (•) П.
6. Определяем величину тепло-влажностного отношения
Для нашего примера примем величину тепло-влажностного отношения
На J-d диаграмме проводим линию тепло-влажностного отношения через (•)0 на шкале температур, а затем через точку приточного воздуха — (•) П проводим параллельную линию линии тепло-влажностного отношения до пересечения с изотермой внутреннего — tВ и уходящего — tУ воздуха. Получаем точки — (•) В и (•) У.
7. По формулам определяем воздухообмен по полному теплу
и по влагосодержанию
Полученные численные значения должны совпадать с точностью ±5%.
8. Полученные величины воздухообменов сравниваются с нормативным воздухообменом и принимается большая из величин.
Внимание!
Если нормативный воздухообмен превышает расчётный, то требуется перерасчёт температуры приточного воздуха.
Вопрос — как быть?
1. Приточную систему рассчитывать на максимальный воздухообмен и установить на электродвигателе вентилятора регулятор частоты вращения, задействованный от температуры внутреннего воздуха. Вытяжную систему выполнить либо с естественной циркуляцией, либо механическую, задействованную от того же регулятора частоты вращения.
Система эффективная, но очень дорогая!
3. Выполнить только приточную систему на подачу по ХП и одну вытяжную систему такой же подачи, а воздухообмен в ТП осуществить через открытые окна.
Пример.
В административном здании — помещение атриума, с габаритными размерами в плане:
9 × 20,1 м
необходимо поддерживать температуру воздуха в рабочей зоне (h = 2 м)
tВ = 23ºС и относительную влажность φВ = 60%.
Приточный воздух подаётся с температурой tП = 18ºС.
Полные тепловыделения в помещении составляют
явные тепловыделения равны ∑ Qявн. = 26 кВт,
поступление влаги равны ∑ W = 32 кг/ч.
Решение (см. рисунок 3).
∑ Qполн. = 44 кВт × 3600 = 158400 кДж/кг.
Исходя из этого, угловой коэффициент равен
Определяем тепловое напряжение помещения
Градиент температуры воздуха по высоте помещения составит (определяем по таблице)
grad t = 1,5ºС.
Тогда, температура уходящего воздуха равна
tУ = tВ + grad t( H — hр.з.) = 23 + 1,5 ( 6 — 2 ) = 29 ºС.
На J — d диаграмме находим точку В с параметрами внутреннего воздуха (•) В:
Проводим линию тепло-влажностного отношения с численным значением 4950 через точку 0 шкалы температур и, параллельно этой линии проводим наш луч процесса через точку внутреннего воздуха — (•) В.
Так как, температура приточного воздуха tП = 18ºС, то точка притока П будет определяться, как пересечение луча процесса и изотермы tП = 18ºС.
Точка уходящего воздуха У лежит на пересечении луча процесса и изотермы tУ = 29 ºС.
Получаем параметры реперных точек:
В tВ = 23ºС; φВ = 60%; dВ = 10,51 г/кг; JВ = 49,84 кДж/кг;
П tП = 18ºС; dП = 8,4 г/кг; JП = 39,37 кДж/кг;
У tУ = 29ºС; dУ = 13,13 г/кг; JУ = 62,57 кДж/кг.
Определяем расход приточного воздуха:
т.е. мы получим практически одинаковый расход приточного воздуха.
Определяем кратность воздухообмена по притоку
Таким образом, кратность воздухообмена по притоку составляет менее 5.
Так как, кратность воздухообмена по притоку составляет больше 5, то необходимо выполнить расчет из условия, что уходящую температуру внутреннего воздуха tУ необходимо принимать равной внутренней температуре воздуха в помещении tВ, т.е.
и формула для определения количества воздуха приняла бы вид:
Принципиальную схему приточной вентиляционной установки смотри рисунок 4.