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:
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:
|
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
|
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:
Таблица 20.4 Коэффициенты затенения,
|
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
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:
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
|
Таблица 20.6 Коэффициенты запаса по воздухоснабжению
|
Таблица 20.7 Тепловыделения на одного человека, Ол, Вт
|
Таблица 20.8 Влаговыделения на одного человека
|
Таблица 20.9 Коэффициенты использования оборудования
|
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:
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
|
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
|
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