Тепло — и влажностный баланс кондиционируемого помещения

Чаще всего на бытовом уровне под кондиционированием понимается только охлаждение воздуха в производственных помещениях предпри­ятий общественного питания, в торговом зале предприятия или мага­зина, а также в жилых помещениях. Однако СНиП 2.04.05-91 определя­ет термин «кондиционирование» как автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха с целью обеспечения главным образом оптимальных метрологичесих условий.

В холодильных камерах на заданном технологическом уровне под­держивают постоянной только температуру воздуха. Это обусловлено тем, что при хранении продуктов в холодильных камерах относитель­ная влажность воздуха самоустанавливается в пределах 80-90%. В боль — _ шинстве случаев она соответствует условиям холодильного хранения продуктов. Поэтому при расчете и подборе холодильного оборудова­ния для холодильных камер, если не предъявляются к хранению про­дуктов более широкие требования, учитывают только теплопритоки.

Вместе с тем при хранении и дозревании бананов, созревании сыра, проращивании солода и т. д. воздух в камере следует увлажнять, что требует применения специальных технических средств его поддержа­ния и регулирования.

В системах комфортного и технологического кондиционирования воздуха довольно часто в заданных пределах поддерживают не только температуру воздуха, но и относительную влажность. Поэтому следу­ет иметь представление о составляющих тепло — и влажностного балан­са кондиционируемого помещения.

Количество тепла Q или влаги W, поступающие в помещение, обо­значают знаком (+), а удаляемые — знаком (-).

Количество поступающего тепла в кондиционируемое помещение оценивают суммой слагаемых теплового баланса, Вт:

Х<2=&+<22+<2з+04> (20.11)

Где

Qi = <2iT + Qic ~ теплопритоки через наружные ограждения вслед­ствие разности температур наружного и внутреннего воздуха и сол­нечной радиации;

Q2 — теплопритоки от обрабатываемого материала (теплопритоки от пищи, остывающих продуктов и т. д.);

12-996
<23 — теплопритоки от вносимого в объем помещения воздуха при вентиляции или вносимого через имеющиеся неплотности;

Q4 — эксплуатационные теплопритоки (от людей, технологическо­го оборудования, светильников и т. д.).

Общее количество влаги подсчитывается по формуле, кг/с:

(20.12)

Где

W{ — влагопритоки через наружные ограждения; Wl = 0;

W2 — влагопритоки от обрабатываемого материала;

W3 — влагопритоки, вносимые с наружным воздухом;

W4 — эксплуатационные влагопритоки.

Оценка тепло — и влагопритоков

Теплопритоки через ограждающие конструкции

В отличие от холодильников ограждающие конструкции производ­ственных помещений торговых залов предприятий общественного пи­тания и торговли не имеют теплоизоляции.

Ограждения подразделяются на массивные и светопрозрачные (све­товые проемы).

Ограждения помещений, в которых предусматриваются технологи­ческое кондиционирование (камеры остывания колбас, созревания сыра), как правило, не отличаются от ограждений холодильников.

(20.13)

Теплопритоки за счет разности температур через массивные участ­ки ограждений (стены, перегородки, полы) определяют так же, как и для холодильников, Вт:

Qn=K„-F«<tu-tBn),

Где

Кн — коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2 • К);

FH — площадь поверхности ограждения, м2. Размеры ограждений при­нимаются аналогично методике, принятой для холодильных камер;

TH, Ten — температура воздуха вне и снаружи помещения, °С.

Следует отметить, что применительно к системам кондициониро­вания воздуха величина Q1T часто пренебрежимо мала сравнительно с другими видами тёплопритоков.

При определении коэффициента теплопередачи ограждения Ки сле­дует учитывать особенности строительной конструкции.

Теплопритоки за счет разности температур через светопрозрачные ограждения оценивают также по формуле (20.13).

Таблица 20.3 Оценка коэффициента теплопередачи световых проемов Свегопрозрачное Число Расстояние между Коэффициент Ограждение Стекол Стеклами, мм Теплопередачи ограждения, В г/(м2 ■ К) Окна: С одинарным 1 — 3,3 Остеклением Со спаренным 2 30-60 2,0 Остеклением С двойным 2 75-100 1,9 Раздельным Остеклением Стеклопакет 2 10 2,3 С двойным остеклением 2 15 2,70 2 20 2,74

Значения коэффициентов теплопередачи отражены в табл. 20.3.

Поступление теплоты через оконные ограждения учитывают по од­ной стороне света, поэтому следует учитывать ориентацию здания.

Теплопритоки от солнечной радиации QiC в кондиционируемое по­мещение складываются из тёплопритоков через массивные огражде­ния здания (стены, кровля) и тёплопритоков через световые проемы:

Qlc=Qrcacc+ar — (20.14)

Для кондиционируемых помещений, Вт, рассчитывают так же, как и для холодильников.

Радиационные теплопритоки через световые проемы <2,свет, Вт, оце­нивают отдельно по каждой стороне горизонта. Упрощенно теплопри­токи могут быть оценены на основе выражения (20.15):

0Г=<(20.15)

Где

QoK — удельный суммарный теплоприток от прямой и рассеянной солнечной радиации через окна с одинарным стеклом в деревянных рамах, Вт/м2;

F— площадь светового проема, м2;

4, — коэффициент солнцезащиты, учитывающий влияние затеняю­щего устройства на уменьшение теплопритоков из-за солнечной ради­ации (табл. 20.4);

%2 — коэффициент, учитывающий загрязнения остекления или его закраску; = 0,8-0,9 — для обычного стекла, 0,6 — для забеленного стекла, 0,4 — для матового стекла;

— коэффициент, учитывающий затенение светового проема пере­плетами (одинарная, двойная рама и т. д.).

Значение QoK, Вт/м2, от солнечной радиации зависит от времени года и географической широты. В холодный период года (декабрь) при T < 10 °С QoK не учитывают.

Для теплого периода года (июль, широта Санкт-Петербурга) для вертикальной поверхности, ориентированной на ЮЗ, QoK составляет 549 Вт/м2, для горизонтальной поверхности — 768 Вт/м2 («Справоч­ник проектировщика систем кондиционирования»),

Теплопритоки от обрабатываемых материалов

Для предприятий общественного писания объектами обработки явля­ются горячие блюда, выпечные изделия в кондитерских цехах, осты­вающая пища в обеденных залах, а также мясопродукты, обрабатывае­мые в холодных цехах. Тепловыделения от остывающей пищи можно принять Q2 = 17-25 Вт на одного посетителя.

В том случае, если в расчете учитывается только явная теплота, теп­лоприток от материалов Q2„, Вт, определяют по формуле:

^ = (20.16) Т

Таблица 20.4 Коэффициенты затенения, Световое Значения Ограждение Коэффициента Козырьки 0,95 Маркизы 0,75 Жалюзи 0,5 Штора: Внутренняя при открытом окне 0,65 Внутренняя при закрытом окне 0,4 Между переплетами 0,5

Где

Те — масса материалов (продуктов), кг; с — удельная теплоемкость продуктов, кДжДкг • К); г — длительность действия источника тепла, с. Теплоприток Q2 может быть положительным или отрицательным в зависимости от типа продукта и способа его обработки. Например, охлажденное мясо при переработке нагревается от 4 до 12 °С. Мясо воспринимает часть выделенной теплоты. В этом случае теплоприток QQ должен учитываться со знаком (-).

Если парное мясо охлаждается, например, от 36 до 12 °С, то выделя­ется тепло. В этом случае тепловыделения являются положитель­ными.

Теплопритоки с наружным воздухом

При отсутствии специальной вентиляционной установки наруж­ный воздух проникает в кондиционируемый объем посредством ин­фильтрации, т. е. через неплотности в наружных ограждениях, через неплотности в окнах, а также при открывании дверей.

Теплоприток с вентилируемым воздухом Q3, Вт подсчитывается по формулам:

А3я=1н-с-р-(*.-0. (20.17)

Или

А3п=А,-Р-(г„-0. (20.18)

Где

LH — объемный расход наружного воздуха, м3/с, С — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг • °С). В интервале тем­ператур 0-30°С с = 1005 ДжДкг • °С);

Р — плотность воздуха при температуре помещения, кг/м3; tw £в — температуры наружного воздуха и воздуха в помещении, °С; г’н, i — теплосодержание наружного воздуха и воздуха помещения, Дж/кг.

Объемный расход наружного воздуха, проникающего в помещение

K=n-LJf, (20.19)

Где

П — число людей в помещении;

L — требуемый расход воздуха в помещении по нормам на одного человека, м3/с (табл. 20.5).

Если кондиционируемое помещение оборудовано системой центра­лизованной вытяжной вентиляции, то для создания избыточного дав­ления в помещении приток воздуха должен превышать удаление на величину, отраженную в табл. 20.6.

Теплопритоки от людей

Количество тепла, выделяемого людьми, оценивают по формуле:

(20.20)

Где

Q^ — количество теплоты, выделяемой одним человеком в зависимо­сти от температуры воздуха и в помещении и рода выполняемой работы;

Таблица 20.5 Нормы расхода воздуха на одного человека Помещения Норма расхода, L,Р, м3/с Общественные помещения: При отсутствии курящих при значительном курении 0,006-0,017 0,0139 Общественные помещения для детей до 12 лег 0,0042 Производственные, при объеме помещения на одного работающего менее 20 м3 с естественным проветриванием 0,0083 То же, более 20 м3 с естественным проветриванием 0,0056 Производственные помещения без окон и фонарей без естественного проветривания 0,017

Таблица 20.6 Коэффициенты запаса по воздухоснабжению Вид помещения Коэффициент запаса Помещение без окон и наружных дверей 0,5-0,75 Помещение с окнами: На одну сторону I На две стороны 1,5 На три или четыре стороны 2 Вестибюль 2-3

Таблица 20.7 Тепловыделения на одного человека, Ол, Вт Температура внешней среды, °С Положение сидя либо состояние отдыха Положение стоя либо легкое движение Тяжелая работа | явное Скрытое Общее Явное Скрытое Общее Явное Скрытое 1 Общее 10 115 15 130 135 21 156 206 84 290 14 103 15 118 117 21 138 179 84 263 18 89 15 104 100 33 133 157 93 250 20 82 21 103 92 42 133 140 110 250 22 76 26 102 84 48 132 117 132 249 24 67 35 102 72 60 132 95 154 249 26 61 41 102 63 69 132 81 168 249 28 51 51 102 53 79 132 64 185 249 30 40 60 100 41 89 130 48 198 246 32 20 78 98 22 106 128 31 213 244

Таблица 20.8 Влаговыделения на одного человека Род работы Влаговыделения, W, ■ 10′, кг/с Расчетные температуры воздуха в кондиционируемых помещениях, °С 10-13 14-16 17-19 20-22 23-25 25-28 30-32 32-35 Легкая работа сидя 9,16 11,9 14,7 17,7 19,4 27,0 32,2 32,2 Легкая физическая работа (кассиры, посетители столовых, магазинов и др.) 11,1 13,9 21,4 22,2 32,2 36,0 41,6 55,5 Работа средней тяжести (продавцы магазинов, официанты, уборщицы и т. д.) 20,8 32,0 34,7 39,0 51,5 55,5 69,5 79,0 Тяжелая работа (персонал горячих цехов, кухонь) 37,0 52,7 51,4 64,5 80,5 90,5 101,0 94,5

Таблица 20.9 Коэффициенты использования оборудования Виды оборудования Коэффициент использования оборудования, К. Кипятильники, кофеварки, печи шашлычные, электротермостаты 0,9 Печи электрические 0,7 Плиты газовые, котлы электрические и газовые, посудомоечные машины 0,6 Сковороды, жаровни, фритюрницы 0,5 Мармиты, стойки, шкафы жарочные, пекарные, кондитерские 0,4 Механическое оборудование 0,2

П — число людей, одновременно находящихся в помещении (в тор­говых залах предприятий общественного питания принимается рав­ным числу посадочных мест).

Тепло- и влаговыделения от людей (на одного человека) приведе­ны в табл. 20.7, 20.8.

Теплопритоки от оборудования

Количество тепла, выделяемого оборудованием, зависит от ряда при­чин: способа обогрева (газ или электричество), количества единиц обору­дования, режима работы предприятия, мощности и режима работы каж­дого типа оборудования.

Для оборудования, работающего на природном газе, определя­ется по формуле:

QZ^-K-K.-K* (20.21)

Где

Qmn = В Qp — количество тепла, выделяемого при сгорании газа, кВт;

В — объемный расход газа при нормальных условиях;

Q" — теплотворная способность 1 м3 газа при нормальных услови­ях, равная 35 600 кДж/м3;

К — коэффициент, учитывающий соотношение между Qii и О (К = 0,8);

Ко — коэффициент, учитывающий одновременность работы одно­типного оборудования (для столовых К = 0,8, для ресторанов и кафе *о=0,6);

Кп — коэффициент использования оборудования (выражает продол­жительность непрерывной работы оборудования в течение смены в пересчете на один рабочий час). Значения этого коэффициента отра­жены в табл. 20.9.

Тепловыделения от единицы оборудования, обогреваемого паром, при­нимают равным 1,3 кВт на 1 м2 наружной неполированной поверхно­сти, 0,49 кВт — полированной и 0,33 кВт — для поверхности, покры­той изоляцией.

Для оборудования с электрическим обогревом Q^, кВт, подсчитыва — ется по формуле:

0£=5Х. Н КИ К0, (20.22)

Где £ЛГЭЛ. Н — суммарная мощность всех электронагревателей данного оборудования, кВт.

Тепло, выделяемое электродвигателями механического оборудова­ния Q^ дв, кВт, определяют по формуле:

Йл. дв^Е^зл. Де.^и-Л’о — (20.23)

Где £ЛГЛ. ДВ-суммарная мощность всех электродвигателей механи­ческого оборудования, кВт.

Для перерабатывающих цехов с механическим оборудованием (волч­ки, куттеры) мясокомбинатов значения Ки принимают равным 0,65.

Для предприятий общественного питания, оснащенных только элек­трическим тепловым оборудованием, значения QA мех принимают рав­ным 10% от О, .

Теп

Теплоприток от электрического освещения QOcb, кВт, определяют по формуле:

0*,, = ^. (20.24)

Где N — установочная мощность осветительной аппаратуры, кВт.

При люминесцентном освещении светильники часто устанавлива­ют в плоскости подвесного потолка. В этом случае величину QocB при­нимают равной 60% от полного значения величины Qoc>.

Определение влагопритоков

Основным источником влагопритоков в предприятиях обществен­ного питания являются остывающая пища, открытые поверхности ка­стрюль и т. д.

Влагопритоки от пищи ориентировочно принимают равным W2 = = 20-Ю"6 кг/с в расчете на одно посадочное место.

Таблица 20.10 Влаговыделения из кастрюль Площадь зеркала испарения, м2 0,29 0,5 0,74 Количество испарившейся влаги, W„ ■ 104, кг/с 2,77 4,56 6,4

Количество испарившейся влаги из кастрюль отражено в табл. 20.10. Влагопритдк с наружным воздухом кг/с, поступающим в поме­щение без предварительной тепловлажностной обработки, устанавли­вают по формуле:

Wm=LB3p-(d„-dByiO— (20.25)

Где dH, dB — влагосодержание наружного воздуха и воздуха помещения, г/кг.

(20.26)

Влагопритоки от людей Wx, кг/с, подсчитывают по формуле:

W =n-w

‘ ‘ TI • " w III

Где

Дачел — влаговыделение 1 человека, кг/с; п — количество людей в помещении.

Выбор параметров и количества воздуха, подаваемого в кондиционируемое помещение

Состояние воздуха в помещении вне зависимости от периода года не­изменно.

(20.27) (20.28)

Точка «В» соответствует состоянию воздуха, удаляемого из поме­щения, а*точка «П» — состоянию воздуха, подаваемого в помещение (приточный воздух). Процесс «ПВ»-изменения состояния приточно­го воздуха в помещение в I—«/-диаграмме изображается прямой лини­ей, проходящей через точку «В» под углом, соответствующим величи­не тепло — и влажностного отношения е_:

Е —ЕОп _ Г,Ч .

" Gnp-Ad Ad Ad

Где

2(2п — суммарный приток полной теплоты, кВт;

— суммарный теплоприток явной (сухой) теплоты, кВт;

YJW — суммарный влагоприток, кг/с.

При определении теплопритоков 2<2 следует учитывать характер тепловыделений: если теплопритоки от материалов, воздуха, людей определялись по полной теплоте (по разности теплосодержаний на­чальной и конечной), (5,, то следует пользоваться выражением (20.27). Если при определении этих теплопритоков учитывалась только явная теплота Q^ то следует использовать формулу (20.28).

Ориентировочные значения тепло — и влажностного отношения Б, кДж/кг, могут быть ориентировочно приняты на основе данных табл. 20.11.

Положение точки «П» определяется рабочей разностью температур Д£р приточного воздуха и воздуха помещения. Рабочая разность тем­ператур зависит от принятого способа распределения воздуха в поме­щении и высоты помещения.

Если приточные отверстия при подаче воздуха в рабочую зону про­изводственных помещений предприятий общественного питания или торгового зала магазина расположены ниже 3 м, Atp < 3 °С, если выше, то At увеличивают на 1 °С на каждый метр высоты помещения.

Рис. 20.1 Изменение состояние воздуха в кондиционере

Таблица 20.11 Значения тепло — и влажностного отношения е Вид помещения Величина е, кДж/кг Предприятия торговли и общественного питания 8500-10000 Помещения для переработки мяса: Охлажденного парного 10000-13000 6000-7000 Камеры созревания сыров 8500-13000 Квартиры, гостиницы 15000-17000

Объемный расход приточного воздуха L, м3/с, подаваемого в поме­щение при его кондиционировании, определяют из условия удаления тёплопритоков, влагопритоков и других вредностей:

L= = , (20.30)

Р-(*в-Л) P-c-Afp

Где

Р — плотность воздуха при температуре T = fn;

С — удельная теплоемкость воздуха при той же температуре.

Posted in Холодильная техника