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:

по ТП — тёплому периоду

как по явному теплу ΣQ_я, так и по полному теплу ΣQ_п.

по ХП — холодному периоду

2. Наружные метеорологические условия (для Москвы):

ТП: t_H^«A» = 22,3 °C; J _Н^«А» = 49,4 кДж/кг;

ХП: t _Н^«Б» = −28 °C; J_Н^«Б« = −27,8 кДж/кг.

Расчет поступлений влаги в помещение Σ W.

Температура внутреннего воздуха в помещении:

ТП — t_В не более, чем на 3 °С выше расчетной температуры по параметрам «А»;

ХП — t_В = 18 ÷ 22°С.

РАСЧЕТ.

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:

t_Н^«А» = 22,3 °C; J_Н^«А» = 49,4 кДж/кг

и определяем недостающий параметр — абсолютную влажность или влагосодержание d_Н^«А».

Точка наружного воздуха — (•) Н будет являться и точкой притока — (•) П.

2. Наносим линию постоянной температуры внутреннего воздуха — изотерму t_В

t_В = t_Н^«А» 3 = 25,5 °C.

3. Определяем тепловое напряжение помещения:

где: V — объём помещения, м³.

4. Исходя из величины теплового напряжения помещения, находим градиент повышения температуры по высоте.

Градиент температуры воздуха по высоте помещений общественных и гражданских зданий.

и рассчитываем температуру воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения

t_y=t_B + grad t(H-h_p.з.), ºС

где: Н — высота помещения, м; h_р.з. — высота рабочей зоны, м.

На J-d диаграмму наносим изотерму уходящего воздуха t_y*.

Внимание! При кратности воздухообмена более 5, принимается t_y=t_B.

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 м³

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:

t_Н^«Б» = −28°C; J_Н^«Б» = −27,8 кДж/кг

и определяем недостающий параметр — абсолютную влажность или влагосодержание d_Н^«Б«.

2. Принимаем температуру воздуха в помещении.

При наличии тепловых избытков лучше принять верхний предел

t_В = 22°С.

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

и рассчитываем температуру воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения

t_y = t_B + grad t(H-h_р.з.), ºС

где: Н — высота помещения, м; h_р.з. — высота рабочей зоны, м.

На J-d диаграмму наносим изотерму уходящего воздуха t_y.

5. Принимаем, что температура приточного воздуха t_П отличается от внутренней температуры воздуха в помещении t_В не более чем на 5°С.

t_П = t_В — 5 = 22 — 5 = 17°С.

На J-d диаграмму наносим изотерму приточного воздуха .

6. Проводим линию постоянного влагосодержания — d = const из точки наружного воздуха — (•) Н, до изотермы .

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 — t_В и уходящего — t_У 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.

В конечном итоге мы получили две величины воздухообменов: по ТП и ХП.

Вопрос — как быть?

Варианты решения:

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 ХП. Приточная система с воздухонагревателем, который рассчитан на подогрев наружного воздуха от параметров «Б» до температуры притока. Вторая пара систем — приточная установка без калорифера, работает только ТП.

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

и высотой — 6 м

необходимо поддерживать температуру воздуха в рабочей зоне (h = 2 м)

t_В = 23ºС и относительную влажность φ_В = 60%.

Приточный воздух подаётся с температурой t_П = 18ºС.

Полные тепловыделения в помещении составляют

∑Q_полн. = 44 кВт,

явные тепловыделения равны ∑ Q_явн. = 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.

∑ Q_полн. = 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

t_У = t_В + grad t( H — h_р.з.) = 23 + 1,5 ( 6 — 2 ) = 29 ºС.

На J — d диаграмме находим точку В с параметрами внутреннего воздуха (•) В:

t_В = 23ºС; φ_В = 60%.

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 t_П = 18ºС, то точка притока П будет определяться, как пересечение луча процесса и изотермы t_П = 18ºС.

Точка уходящего воздуха У лежит на пересечении луча процесса и изотермы t_У = 29 ºС.

Получаем параметры реперных точек:

В t_В = 23ºС; φ_В = 60%; d_В = 10,51 г/кг; J_В = 49,84 кДж/кг;

П t_П = 18ºС; d_П = 8,4 г/кг; J_П = 39,37 кДж/кг;

У t_У = 29ºС; d_У = 13,13 г/кг; J_У = 62,57 кДж/кг.

Определяем расход приточного воздуха:

• по теплосодержанию

• по влагосодержанию

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 t_У необходимо принимать равной внутренней температуре воздуха в помещении t_В, т.е.

t_У = t_В

и формула для определения количества воздуха приняла бы вид:

• по теплосодержанию

• по влагосодержанию

Принципиальную схему приточной вентиляционной установки смотри рисунок 4.

Источник

• https://www.hvac-school.ru/biblioteka/tepl_balans/metodika_rascheta_vozduhoobmena/