2.2 Поступление теплоты в помещения гражданских и производственных зданий - УКЦ
h2. Теплопоступления от людей.
Они поступают в окружающую среду в виде явной и скрытой теплоты. Явное тепло отдаётся окружающей среде в результате конвективного и лучистого теплообмена. Скрытое тепло – представляет теплосодержание водяных паров, испаряющихся с поверхности тела и лёгких человека.
Полное количество, выделяемой человеком теплоты зависит, в основном, от степени тяжести выполняемой работы и в меньшей мере от температуры помещения и теплозащитных свойств одежды. С повышением интенсивности работы и температуры окружающего воздуха увеличивается доля тепла, передаваемого в виде скрытого тепла испарения. При температуре воздуха 34°С всё тепло, выработанное организмом, отдаётся путём испарения.
Показатели тепловыделений человека во внешнюю среду даны в таблице, приведённой далее.
В этой связи можно высказать несколько замечаний:
* вне зависимости от вида деятельности общее количество выделяемой телом тепловой энергии при низких температурах окружающей среды выше, чем при высоких температурах;
* при низких температурах окружающей среды значение явного (ощутимого) тепла значительно выше показателей скрытого тепла, и наоборот, при высоких температурах преобладает выделение скрытого тепла;
* при температурах, соответствующих комфортному состоянию (22 ± 2°С), при сидячем роде занятий, общее количество выделяемого тепла распределяется приблизительно в следующей пропорции:
p=. *_60 — 65% явного тепла и 40 — 35% скрытого тепла._*
С повышением физических нагрузок начинает преобладать выделение скрытого тепла.
Показатели выделения тепла человеком при различных температурах окружающей среды приведены на нижеследующем графике.
При расчёте поступления тепла от людей нужно принимать во внимание тот факт, что не всегда количество людей, заявленное в исходных данных, будет соответствовать одновременному их присутствию в данном помещении. Этот факт обосновывает применение коэффициента одновременности присутствия. Чтобы выполнить расчёт, соответствующий реальности, этот коэффициент принимают обычно в пределах от _0,9_ до _0,95_. В других случаях, например в гостиницах, ресторанах и т.п., такой коэффициент должен быть установлен на основании Технического задания Заказчика.
(Поступление теплоты в помещения гражданских и производственных зданий)
*_Количество тепла, выделяемое одним человеком, определяется исходя из следующих выражений:_*
* *количество явного тепла*
p= (количество явного тепла)
* *количество полного тепла*
p= (количество полного тепла)
*Количество тепла и влаги, выделяемое взрослыми мужчинами*
Показатели | Количество тепла, Вт, и влаги, г/ч, выделяемых мужчинами при температуре воздуха в помещении, °С | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | |
В состоянии покоя | ||||||
Тепло: | ||||||
явное | 140 | 120 | 90 | 60 | 40 | 10 |
полное | 165 | 145 | 120 | 95 | 95 | 95 |
Влага | 30 | 30 | 40 | 50 | 75 | 115 |
При легкой работе | ||||||
Тепло: | ||||||
явное | 150 | 120 | 100 | 65 | 40 | 5 |
полное | 180 | 160 | 150 | 145 | 145 | 145 |
Влага | 40 | 55 | 75 | 115 | 150 | 200 |
При работе средней тяжести | ||||||
Тепло: | ||||||
явное | 200 | 165 | 130 | 95 | 50 | 10 |
полное | 290 | 290 | 290 | 290 | 290 | 290 |
Влага | 135 | 185 | 240 | 295 | 355 | 415 |
*Примечание.* Женщины выделяют _85%_ , а дети _75%_ тепла и влаги по сравнению с мужчинами.
*Категории работ от вида деятельности.*
table(table).
|_. Категории работ|_. Энергозатраты, Вт|_. Виды работ|
| Легкие (категория I)
Iа
Iб| Не более 174
Не более 139
До 174| Производимые сидя, и сопровож- дающиеся незначительными физическими напряжениями.
Производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением|
| Средней тяжести(категория II)
IIа
IIб| 175-290
175-232
233-290| Связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких ( до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требуют определенного физического напряжения.
Связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей ( до 10 кг) и сопровождаются умеренным напряжением.|
| Тяжелые (категория III)| Более 290| Связанные с постоянным пере- движением, перемещением и перенос- кой значительных ( свыше 10 кг) тяжести и требующие больших физических усилий.|
1. Категория работ — разграничение работ по тяжести на основе энергозатрат организма.
2. Под рабочей зоной следует принимать пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола, или площадку, на которой находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания людей.
h2. Теплопоступления от искусственного освещения.
Принято считать, что вся электрическая энергия, затрачиваемая на освещение, полностью переходит в теплоту. Величины освещённости на уровне рабочих мест и электрической мощности освещения определяются видом работ, выполняемых в помещении.
Если электрическая мощность освещения _Nосв., кВт_, известна, то поступления тепла в помещение _Qосв._ можно определить, как:
p=. *_Qосв. = 1000 Nосв., Вт._*
В тех случаях, когда источник света находится за пределами помещения (за остеклённой поверхностью, в составе вентилируемого светильника), в него поступает только радиационное излучение (видимая и невидимая часть спектра электромагнитных излучений).
Если электрическая мощность освещения неизвестна, её можно определить по величине нормируемой освещённости с помощью формулы:
p=. *_Qосв. = E x Fx qосв x ηосв_*;
где: *_Е_* — уровень освещенности, _лк_;
*Уровень общего освещения помещений – Е, лк*
№ № п/п | Наименование помещения | Освещенность рабочих поверхностей, лк |
---|---|---|
1 | 2 | 3 |
1 | Общественные здания и вспомогательные помещения предприятий | |
1.1 | Спортивные залы и сооружения для видов спорта:
|
300 400 200 150 500 1000 500 500 10000 150 |
1.2 | Предприятия общественного питания:
|
200 300 200 Не менее 30 100-400 300 300 75 75 200 400 |
1.3 | Школы, училища, вузы:
|
300 (на плоскости столов) 500 600 (при комбинированном освещении 1000 лк, с долей от общего освещения не менее 50%) 500 600 300-400(на мольбертах) 300 200(на полу) 150 |
1.4 |
|
75 100 |
1.5 | Культурно-зрелищные сооружения:
|
500 150 150 75 300 300 |
1.6 | Проектные кабинеты, конструкторские бюро, проектные залы | 500 |
1.7 | Банковские учреждения:
|
400 200 400 400 300 300 300 150 150 |
1.8 | Помещения розничной торговли: торговые залы магазинов
|
400 300 200 |
1.9 | Вокзалы:
|
300 200 150 75 200 |
2.0 | Помещение гаражей:
|
150 200 20 |
2.1 | Помещения инженерных сетей:
|
20 75 |
F — площадь пола помещения, _м2_;
qосв — удельные тепловыделения, _Вт / (м2 × лк)_;
*Удельные тепловыделения от люминесцентных ламп, qосв., Вт / (м2 × лк)*
Светильник | Распределение светового потока, % | Средние удельные выделения тепла , qосв., Вт/(м2 × лк) для помещений площадью, м2 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
вверх | вниз | < 50 | 50-200 | > 200 | ||||
Высота помещения, м | ||||||||
>3,6 | ≤3,6 | >3,6 | ≤3,6 | >4,2 | ≤4,2 | |||
Прямого света | 0-10 | 100-90 | 0,1 | 0,077 | 0,073 | 0,058 | 0,067 | 0,056 |
Диффузного рассеянного света | 40-60 | 60-40 | 0,166 | 0,116 | 0,076 | 0,079 | 0,094 | 0,077 |
Отраженного света | 90-100 | 10-0 | 0,264 | 0,181 | 0,155 | 0,116 | 0,145 | 0,108 |
*Примечание.* При применении ламп накаливания вводиться поправочный коэффициент 2,75.
*_ηосв_* — доля тепла, поступающего в помещения
Если:
* источники света находятся в помещении
p=. *_ηосв = 1;_*
* источники света находятся вне пределов помещения — в чердачном помещении, за стеклянной стеной
p=. *_ηосв = 0,45 при люминесцентных лампах;_*
p=. *_ηосв = 0,15 при лампах накаливания._*
h2. Теплопоступления от отопительных приборов.
В режиме вентиляции:
p= (Теплопоступления от отопительных приборов в режиме вентиляции)
В режиме кондиционирования:
p= (Теплопоступления от отопительных приборов в режиме кондиционирования)!
где: *_Qт.п._* — суммарные тепловые потери помещения, Вт;
*_tср.оп._* — средняя температура отопительного прибора, °С
p= (Средняя температура отопительного прибора)!
*_tпод, tобр_* — температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе системы отопления, °С;
*_tв.вент._* — расчетная температура воздуха при расчете вентиляции, °С;
*_tв.от._* — расчетная температура воздуха при расчете отопления, °С;
*_tнар.кондиц._* — расчетная температура воздуха при расчете кондиционирования, °С.
h2. Теплопоступления от технологического оборудования cтоловой.
p= (Теплопоступления от технологического оборудования cтоловой)
где: *_КО_* — коэффициент одновременности работы теплового оборудования;
для столовых КО — 0,8
для ресторанов и кафе КО — 0,7
*_NМ_* — мощность установленного модулированного технологического оборудования, кВт.
*Характеристика теплового оборудования предприятия общественного питания.*
Тепловое оборудование | Габариты оборудования | Установочная мощность единицы оборудования, кВт | Коэффициент загрузки оборудования КЗ |
---|---|---|---|
Секционное модулированное оборудование | |||
Плиты: ПЭСМ — 4ш | 840 x 840 x 860 | 18 | 0,65 |
ПЭСМ — 2к | 420 x 840 x 860 | 3,8 | 0,65 |
Сковороды: | |||
СЭСМ — 0.5 | 1470 x 840 x 860 | 13 | 0,65 |
СЭСМ — 0.2 | |||
Фритюрница ФЭСМ — 2 | |||
Котел КПЭСМ — 2 | 420 x 840 x 860 | 7,5 | 0,65 |
Шкаф ШЖЭСМ — 2 | 1050 x 840 x 860 840 x 800 x 1500 |
8,6 3,8 |
0,30 0,65 |
*_NН_* — установленная электрическая мощность не модулированного технологического оборудования, _кВт_;
Тепловое оборудование | Габариты оборудования | Установочная мощность единицы оборудования, кВт | Коэффициент загрузки оборудования КЗ |
---|---|---|---|
Не модулированное оборудования | |||
Варочный котел емкость, л: | |||
40 | — | 5 | 0,3 |
60 | 6,8 | 0,3 | |
125 | — | 8,5 | 0,3 |
Кипятильник емкость, л: | |||
200 | — | 10 | 0,3 |
100 | — | 8,3 | 0,3 |
25 | — | 3,3 | 0,3 |
*_NР_* — установочная мощность электрического оборудования в раздаточном проеме, _кВт_;
Тепловое оборудование | Габариты оборудования | Установочная мощность единицы оборудования, кВт | Коэффициент загрузки оборудования КЗ |
---|---|---|---|
Оборудование, расположенное в раздаточном проеме | |||
Тепловая стойка СРТЭСМ | 1470 x 840 x 860 | 2,0 | 0,50 |
Мармит МЭСМ-50 | 840 x 840 x 860 | 4,0 | 0,50 |
*_КЗ_* — коэффициент загрузки оборудования (см. таблицу);
*_К1_* — коэффициент эффективности приточно-вытяжных локализирующих устройств для модулированного оборудования — 0,75;
*_К2_* — коэффициент эффективности локализирующих устройств для немодулированного оборудования:
для приточно-вытяжных локализирующих устройств — 0,75;
для завес — 0,45.
h2. Теплопоступление от солнечной радиации.
_Для остекленных поверхностей_
p= (Теплопоступление от солнечной радиации для остекленных поверхностей)
где: *_FO_* — площадь поверхности остекления, _м2_;
*_qO_* — величина солнечной радиации в _ккал/(м2 × ч)_ через 1 м2 поверхности остекления, зависящая от её ориентации по странам света;
*_1,16_* — переводной коэффициент из _ккал/ч_ в _Вт_.
*_Солнечная радиация qo через остекленные поверхности в_* _ккал / (м2 × ч)_ (при _Ао_ = 1)
Характеристика остекленной поверхности |
Страны света и широты | |||||||||||||||
Юг | Юго-восток и юго-запад |
Восток и запад |
Северо-восток и северо-запад |
|||||||||||||
35° | 45° | 55° | 65° | 35° | 45° | 55° | 65° | 35° | 45° | 55° | 65 | 35° | 45° | 55° | 65 | |
Окна с двойным остеклением (две рамы): |
||||||||||||||||
С деревянными переплетами…. |
110 | 125 | 125 | 145 | 85 | 110 | 125 | 145 | 125 | 125 | 145 | 145 | 65 | 65 | 65 | 60 |
С металлическими переплетами….. |
||||||||||||||||
Фонарь с двойным вертикальным остеклением прямоугольный тип Шеда): |
140 | 160 | 160 | 180 | 110 | 140 | 160 | 180 | 160 | 160 | 180 | 180 | 80 | 80 | 80 | 80 |
С металлическими переплетами….. |
130 | 160 | 160 | 170 | 110 | 140 | 170 | 170 | 160 | 160 | 180 | 180 | 85 | 85 | 85 | 80 |
С деревянными переплетами…. |
120 | 145 | 145 | 150 | 100 | 125 | 150 | 150 | 145 | 145 | 160 | 160 | 75 | 75 | 5 | 70 |
*Примечание.* Для остекленных поверхностей, ориентированных на север _qO_ = 0 .
*_АО_* — коэффициент, зависящий от характеристики остекления.
*Значение коэффициента АО.*
Характеристика остекления | АО |
---|---|
Остекление с одной рамой: | |
двойное | 1,15 |
одинарное | 1,45 |
Загрязнение стекла: | |
обычное | 0,8 |
обычное | 0,7 |
Забелка окон | 0,6 |
Остекление с матовыми стеклами | 0,4 |
Внешнее зашторивание окон | 0,25 |
Для покрытий
p= (Для покрытий)
где: *_FП_* — площадь поверхности покрытия, _м2_;
*_qП_* — величина солнечной радиации в _ккал / (м2 × ч)_ через 1 м2 поверхности покрытия.
*Величина солнечной радиации в* _ккал / (м2 × ч)_ *через* *_1 м2_* *поверхности покрытия*
Характеристика покрытия и широта | qП |
---|---|
При бесчердачном покрытии для широт: | |
35° | 20 |
45° | 18 |
55° | 15 |
65° | 12 |
При покрытии с чердаком для всех широт | 5 |
*_КП_* — коэффициент теплопередачи покрытия должен быть не выше _0,8 ккал / (м2 × ˚С)_;
*_1,16_* — переводной коэффициент из _ккал / ч_ в _Вт_.
h2. Внимание!
При подсчете теплопоступлений от солнечной радиации следует принимать большую из двух величин:
* теплопоступление через остекление, расположенное в одной стене помещения + теплопоступление через покрытие;
* теплопоступление через остекления, расположенное с двух взаимно перпендикулярных стенах помещения с коэффициентом 0,7 + теплопоступление через покрытие.
h2. Теплопоступление от электропотребляющего оборудования.
(бытовые электрические приборы: электронагреватели, электроутюги, сушилки и т.п.).
p= (Теплопоступление от электропотребляющего оборудования)!
где: *_NЭ_* — электрическая мощность прибора, _Вт_;
*_ηЭ_* — коэффициент, учитывающий долю тепла, поступающего в помещение.
Если прибор находится в помещении без укрытия
p=. *_ηЭ = 1_*
при устройстве специальных укрытий с отсосом от них воздуха
p=. *_ηЭ = 0,2 ÷ 0,6._*
h2. Теплопоступления от нагретых поверхностей оборудования.
p= (Теплопоступления от нагретых поверхностей оборудования)
где: *_αО_* — коэффициент теплоотдачи, _Вт / (м2 × ˚С)_
p=. *_αО = 5,7 + 4,5 V_*
где: *_V_* — скорость движения воздуха около нагретой поверхности, _м/с_ — ориентировочно можно принять нормируемую подвижность воздуха;
*_F_* — площадь нагретой поверхности , _м2_;
*_tП_* — температура нагретой поверхности, ˚С;
*_tВ_* — температура воздуха в помещении, ˚С.
h2. Тепловыделения от горячей пищи.
Полное тепло
p= (Тепловыделения от горячей пищи)
где: *_qП_* — средняя масса всех блюд, приходящихся на одного посетителя, _кг_, принимаем
p=. *_0,85;_*
*_СП_* — условная теплоемкость блюд, входящих в состав обеда, _кДж / (кг × ºС)_, принимаем
p=. *_3,3;_*
*_tН.П._* — начальная температура пищи,
p=. *_tН.П. = 70ºС;_*
*_tК.П._* — конечная температура пищи,
p=. *_tК.П. = 40 ÷ 50ºС;_*
*_ZП_* — продолжительность приема пищи одним посетителем
для ресторанов ZП = 1 ч
для столовых ZП = 0,5 ÷ 0,75 ч
для столовых самообслуживания ZП = 0,3 ч
*_п_* — число посетителей в обеденном зале;
*_3,6_* — переводной коэффициент из _кДж/ч, Вт_.
h2. Тепловыделения от компьютеров.
В среднем принимаем тепловыделение на 1 компьютер в полной комплектации _300 Вт_.
При этом необходимо учитывать коэффициент одновременности работы компьютеров
p=. *_КОДН = 0,8 ÷ 1._*
h2. Теплопоступления от нагретых поверхностей, не имеющих тепловой изоляции металлических стенок.
К таким поверхностям относят стенки баков, ванн с водой и иными нагретыми жидкостями и т.п. Обычно предполагают, что температура внешней поверхности стенки близка температуре жидкости, находящейся в ней. Температура жидкости обычно бывает задана технологической частью проекта.
Количество теплоты, поступающей с 1м2 нагретой поверхности, имеющей температуру *_tпов._*, в помещение с температурой воздуха *_tв_*, определяется как сумма потоков лучистого и конвективного тепла:
p=. *_Qпов.(без тепловой изоляции) = αпов (tпов – tв), Вт/м2_*
где: *_αпов_* — коэффициент полного теплообмена между нагретой стенкой и помещением, _Вт / (м2 × ºС)_.
Для натурных расчётов эту величину вычисляют по формуле:
p= (Для натурных расчётов)
где: *_εпрC0_* — коэффициент приведённого излучения.
Для ржавых или окисленных стальных и окрашенных поверхностей коэффициентприведённого излучения может быть принят равным _4,7_.
СО — степень черноты абсолютно чёрного тела, равная _5,78 Вт/(м2 × К)_.
*_В_* — температурный коэффициент равен:
p=. *_B = 0,81 + 0,005(tпов + tв), ºС._*
*_А_* — эмпирический коэффициент для вертикальных поверхностей, принимаемый по нижеприведённой таблице.
table(table).
|_. tпов, °C|_. A|
| 20| 1,67|
| 80| 1,6|
| 180| 1,53|
| 280| 1,47|
| 380| 1,41|
| 480| 1,36|
| 580| 1,33|
| 980| 1,19|
Для нагретых горизонтальных поверхностей, обращённых вверх, коэффициент _А_ увеличивают на _30%_, обращённых вниз – уменьшают на _30%_ против значений, приведённых в таблице.
Коэффициент полного теплообмена между нагретой стенкой и помещением может быть также определён по графику. На графике показана зависимость коэффициентов полного *_αпов._*, лучистого *_<αл_* и конвективного *_αк_* теплообмена от температуры для вертикальной (1) и горизонтальной, обращённой вверх (2), поверхностей.
p= (Теплопоступления от нагретых поверхностей, не имеющих тепловой изоляции металлических стенок)
h2. Теплопоступления от электрических печей.
Эти теплопоступления рассчитывают как долю от установочной электрической мощности *_Nуст._*, указываемой в каталоге (иногда эту величину называют «мощность холостого хода»).
Максимальные теплопоступления имеют место от прогретой, находящейся в режиме стационарной теплопередачи, печи. В этот период электрическая мощность будет расходоваться на восполнение тепловых потерь печи и, именно её назвали мощностью холостого хода.
Для определения тепловыделений в помещение от электрических печей существует несколько способов:
* по мощности холостого хода *_Nxx, кВт_*
p=. *_Qэлектрических печей = 1000 Nx.x., Вт;_*
* по доле *_П%_* от номинальной электрической мощности печи, расходуемой на тепловые потери печью:
p=. *_Qэлектрических печей = 1000 (П/100)Nуст, Вт._*
Если указанные величины неизвестны, ориентировочно теплопоступления можно определить по назначению печи.
Далее в таблице указаны значения величин тепловыделений в _Вт_ на _1 кВт_ установочной мощности для печей различного назначения.
table(table).
|_. Тип электрической печи|_. Значение α|
| Камерные, шахтные, методические| 200|
| Колокольные| 130|
| Муфельные| 150|
| Печи-ванные| 400|
| Печи, без указания типа| 250|
Теплопоступления определяют как:
p=. *_Qэлектрических печей = α × Nуст, кВт_*
где: *_Nуст_* – установочная электрическая мощность печи, _кВт._
h2. Тепловыделения от силовых трансформаторов.
Вентиляция трансформаторных помещений осуществляется по расчёту в зависимости от тепловых выделений силовых трансформаторов.
Теплопоступления от силовых трансформаторов можно определить как:
p=. *_Qтр. = 1000 (1 — ζ ) Nуст × Кзагр × Кисп, Вт_*
где: *_ζ_* — коэффициент полезного действия в долях единицы (принимается по каталогу);
*_Nуст_* — установочная мощность трансформатора, в _кВт_ (принимается по каталогу);
*_Кзагр_* — коэффициент загрузки в долях единицы (по заданию электриков) принимается в пределах _0,5 ÷ 0,8_;
*_Кисп_* — коэффициент использования мощности в долях единицы, обычно в пределах _0,7 ÷ 0,9_.
h2. Теплопоступления от сварочных трансформаторов.
Сварочные трансформаторы могут размещаться в помещении, где производятся сварочные работы и вне этого помещения. Вся электрическая мощность, подводимая к трансформаторам, превращается в теплоту.
Если сварочные работы проводятся в том же помещении, где установлены трансформаторы, тепловыделения от них составят:
p=. *_Qтр. = 1000 ∑Nуст × Кодн × Кзагр × Кисп × Кт, Вт_*
где: *_∑Nуст_* — суммарная установленная мощность трансформаторов, в _кВт_ — принимается по паспорту);
*_Кодн_* — коэффициент одновремённости принимается в пределах _0,5 ÷ 1_ — при нескольких единицах установленного оборудования часть из них может не работать;
*_Кзагр_* — коэффициент загрузки в долях единицы принимается в пределах _0,5 ÷ 0,8_ или по заданию электриков-технологов;
*_Кисп_* — коэффициент использования мощности в долях единицы, принимается в пределах _0,7 ÷ 0,9_;
*_Кт_* — коэффициент, учитывающий количество теплоты, поступившей в воздух помещения от обработанных деталей, находящихся в помещении ограниченное время.
Этот коэффициент можно определить, если рассчитать теплопоступления от остывающих материалов.
p=. *_Qостыв = С × G ( tмат. — tв ), кДж_*
*_С_* — удельная теплоёмкость материала остывающего изделия, _кДж/(кг × ºС)_;
*_G_* — масса остывающего изделия, _кг_;
*_tмат._* — начальная температура материала изделия, _ºС_;
*_tв_* — начальная температура воздуха в помещении, _ºС_.
Если сварочные трансформаторы находятся вне помещения, где производятся сварочные работы, теплопоступления в помещение сварочных работ определяются по формуле:
p=. *_Qмех.обр. = 1000 ∑(ζ × Nуст) Кодн × Кзагр × Кисп × Кт, Вт_*
где: *_ζ_* — коэффициент полезного действия трансформаторов в долях единицы – принимается по каталогу или паспорту трансформатора.
h2. Теплопоступления от мест газовой сварки, не оборудованных местными отсосами.
Эти тепловыделения могут быть определены, если известны следующие величины:
* секундный расход газа _U, нм3/сек_;
* теплотворная способность газа _Qнр, кДж/нм3_.
p=. *_Qсв = ζг × Qнр U, кДж._*
где: *_ζг_* — КПД сварочной газовой горелки принимается равным _0,9_.