Материал: K_5

Приклад 5.1. Обрахувати тепловиділення в приміщення від 10 машин з електричною потужністю 5,0 кВт кожна, які приводяться в дію електродвигунами кліткового типу, якщо коефіцієнт їх завантаження k_з=0,8, а коефіцієнт одночасності дії k_o = 0,7.

Розв’язування.

За формулою (5.16):

Вт

де: k_в = 0,8 ; k_т = 0,9 ; η = 0,85 (табл. 5.5).

Теплонадходження від електричного обладнання для розігрівання і готування їжі, а також іншого побутового обладнання належить обраховувати окремо для кожного типу обладнання. Середні величини теплонадходжень від електропобутового обладнання подані в табл. 5.6.

Кількість теплоти, що виділяється верстатним обладнанням підприємств деревообробного виробництва рекомендовано приймати 210 Вт на 1 кВт номінальної (встановленої) потужності [4].

Тепловиділення від електродвигунів дробильно-млинового обладнання підприємств з переробляння і транспортування сипких матеріялів визначають за формулою

, кВт (5.17)

де – встановлена (номінальна) потужність двигунів, що працюють одночасно, кВт.

Таблиця 5.6

Теплонадходження від різного електропобутового обладнання [9]

Заувага. За більшої від одиниці кількості електричного обладнання чи машин сумарні тепловиділення від них визначають із врахуванням коефіцієнта одночасності їх дії .

5.2.4. Теплонадходження від нагрітого обладнання [1]

Відносно простим є розрахунок теплонадходжень від нагрітої поверхні металевих баків, стінок, ванн з нагрітою водою, розчинами або рідкими матеріялами, температура яких близька до температури речовини яка в них знаходиться. Температура речовини (розчину) задається технологічним проєктом.

Кількість теплоти, яка виділяється від 1 м² нагрітої поверхні з температурою в приміщення з температурою ( – середня температура внутрішнього повітря і внутрішніх поверхонь його огороджень; приймають ), можна визначити за формулою [1, 2]

(5.18)

Температурний коефіцієнт , який є складовою променистого теплообміну, і коефіцієнт , який зв’язаний з конвективним теплообміном, залежать від різниці температур . Якщо прийняти температуру внутрішнього повітря сталою і рівною ^оС, то в цьому випадку значення і залежать тільки від . Значення коефіцієнта (для вертикальної поверхні) і температурного коефіцієнта , залежно від , подані в табл. 5.7.

Таблиця 5.7

Значення коефіцієнтів b і А

Заувага. Для нагрітих горизонтальних поверхонь, теплові потоки від яких скеровані вгору, табличні величини потрібно збільшувати в 1,3 разів; при скеруванні теплових потоків вниз – зменшувати на 30 %.

Коефіцієнт зведеного випромінення для невеликої поверхні, яка обмінюється теплотою з приміщенням, можна прийняти рівним коефіцієнту випромінення нагрітої поверхні, тобто .

Для іржавих або окиснених сталевих поверхонь коефіцієнт випромінення рівний приблизно 4,7 [1].

В результаті цього аналізу можемо зробити висновок, що коефіцієнти променистого і конвективного теплообміну, а також загальний коефіцієнт променисто-конвективного теплообміну залежать тільки від . Залежності , і від подані на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Залежності коефіцієнтів променистого α_пр, конвективного α_к і

повного α_пов теплообміну від температури поверхні: 1 – вертикальної;

2 – горизонтальної, зі скеруванням теплових потоків вгору

Обрахувати теплонадходження в приміщення від нагрітої поверхні площею , за визначеним з рис. 5.4. коефіцієнтом , можна за формулою

, Вт. (5.19)

5.2.5. Тепловиділення від нагрівних приладів системи фонового (чергового) обігрівання

Фонове (чергове) обігрівання призначене для підтримання в неробочий час пониженої щодо розрахункової температури внутрішнього повітря.

Теплопродуктивність системи фонового (чергового) обігрівання, за відомих розрахункових тепловтрат, визначають за формулою

, Вт (5.20)

де – розрахункові тепловтрати приміщення при нормативній внутрішній розрахунковій температурі і перепаді температур ; – температура найбільш холодної п’ятиденки, ^оС ; – внутрішня температура, яка забезпечується системою фонового (чергового) обігрівання (у виробничих приміщеннях переважно приймають ^оС, а в приміщеннях громадських будинків ^оС [9]).

5.2.6. Теплонадходження від сонячного випромінення

Теплонадходження в приміщення від сонячного випромінювання в ТПР можна представити у вигляді балансової рівності

_., Вт (5.21)

де – теплонадходження, відповідно, через вікна, покрівлю (горищне перекриття) і зовнішні стіни приміщення.

Для приміщень в яких передбачають системи природної і механічної вентиляції, теплонадходження через світлові прорізи відповідного скерування (орієнтації), завдяки сонячному випроміненню і різниці температур зовнішнього і внутрішнього повітря, наближено визначають за формулою

(5.22)

де – тепловий потік, який надходить в приміщення через 1 м² звичайного одинарного скла товщиною 2,4 … 3,2 мм, відповідно освітленого сонцем і затіненого в проміжку 14 - 15 години доби, Вт/м² (додаток 7); – габаритні площі світлових прорізів, відповідно освітлених сонцем і затінених, м² (при затіненні світлових прорізів будівельними конструкціями – ребрами або дашками, площі і – визначають графічною побудовою [10, 11]; – загальна площа світлових прорізів ( ), м²; і – відповідно розрахункові температури зовнішнього і внутрішнього повітря, ^оС ( ); – фактичний термічний опір віконного блока, м²·К/Вт; - частка поверхні шибок (скла) в загальній площі віконного блоку (табл. 5.10); - коефіцієнт пропускальності сонячного проміння, який залежить від типу скла (шибки) чи виду протисонячної заслони вікна (табл. 5.10).

Наближено теплонадходження від сонячного випромінення в приміщення верхніх поверхів будівель через плоскі безгорищні покрівлі і горищні перекриття (за наявності горища) можна обрахувати за формулою

, Вт, (5.23)

де – коефіцієнт теплопередачі суміщеної покрівлі (горищного перекриття), Вт/(м²·К); – площа покрівлі (горищного перекриття), м²; – питомий тепловий потік сонячного випромінення, Вт/м², який надходить в приміщення через суміщену покрівлю (горищне перекриття) з коефіцієнтом теплопередачі 1 Вт/(м²·K), див. дод. 7 (табл.7.3).

При наближених розрахунках холодильного навантаження (навантаги) СВ приміщень теплонадходження Q_с.ст , через ефективно утеплені зовнішні стіни, можна не враховувати.

Більш точні розрахунки теплонадходжень в приміщення через їх світлонепрозорі огорожі, із врахуванням рівноважної еквівалентної різниці температур Δt_екв, розглядаються далі.

Теплота сонячного випромінення, яка проникає в приміщення через світлопрозорі огорожі [12-14]

Коли сонячне випромінення величиною падає на віконну шибку, то деяка його частина проникає в приміщення (ε – коефіцієнт проникнення), частина відбивається від шибки ( – коефіцієнт відбиття), а частина вбирається (поглинається) шибкою, а потім, з причини конвективного теплообміну, частково передається до внутрішнього, а частково до зовнішнього повітря як вторинна теплота: , де – коефіцієнт вбирання (поглинання) шибки (див.рис. 5.5).

Загалом

, (5.24)

а в приміщення надходить -

,

де – називають коефіцієнтом пропускання шибкою (шибками) сонячного випромінення, див.табл. 5.8.

Величина перепущеної через вікно теплоти сонячного випромінення залежить від довжини хвилі, кута падіння (дії) променів а також хімічного складу скла. При одинарних шибках, зі звичайного віконного скла з для довжини хвиль від 0,29 мкм до 3,0 мкм, найбільша кількість променистої теплоти проникає в приміщення, де частково відбивається стінами і меблями, а частково акумулюється ними. Це випромінення в приміщенні перетворюється на довгохвильове, яке не може бути променистим шляхом відведене з приміщення назовні і залишається в приміщенні, обігріваючи його (ефект парника).

Рис. 5.5. Схема проникнення теплоти сонячного випромінення

через віконний блок з подвійними шибками

При довжині хвилі більше 3 мкм ці залежності змінюються на обернені, а приблизно 90-95 % сонячного випромінення вбирається склом. Результати досліджень, які проведені для різних сортів скла, наведені в табл. 5.8. Поглинуте склом проміння перетворюється в теплоту, яка відводиться від нього конвекцією і довгохвильовим випроміненням, частково назовні, а частково в приміщення (рис. 5.5).

Таблиця 5.8

Коефіцієнт пропускання сонячного випромінення g_пр різними видами шибок

за нормального падіння променів [9,11]

Величина коефіцієнта пропускання шибкою розсіяного сонячного проміння є незалежна від кута падіння. Розсіяне випромінення діє на затінені поверхні будівлі і на стіни північного скерування (орієнтації).

Поділ енергії сонячного випромінення можна представити наближено так:

при λ < 0,4 мкм (область ультрафіолету) – 6 % ;

при λ = 0,40 … 0,75 мкм (видима світлова область) – 50 % ;

при λ > 0,75 мкм (інфрачервона область) – 44 %.

Максимум енергії сонячного випромінення має місце при λ = 0,5 мкм.

Загалом, кількість енергії сонячного випромінення, що проникає в приміщення через віконні блоки, характеризується рівнянням

, (5.25)

де – площа поверхні віконного блока, освітлена сонцем, м²; – загальна поверхня віконного блока, м²; – потужність повного сонячного випромінювання у Вт/м², див. табл. 5.9; – потужність розсіяного сонячного випромінювання, див. табл. 5.9.