Всесоюзный центральный научно-исследовательский
и проектный институт типового
и экспериментального проектирования
тепличных комбинатов
и агропромышленных комплексов
(Гипронисельпром) Госагропрома СССР

Пособие
по теплотехническому
расчету зданий
для хранения
и переработки картофеля и овощей
(к СНиП 2.10.02-84)

Москва Стройиздат 1988

Рекомендовано к изданию секцией Научно-технического совета Гипронисельпрома Госагропрома СССР.

Пособие по теплотехническому расчету зданий для хранения и переработки картофеля и овощей (к СНиП 2.10.02-84) / Гипронисельпром Госагропрома СССР. - М.: Стройиздат, 1988.

Содержит методику определения теплозащитных свойств ограждающих конструкций для различных условий теплообмена у их внутренних поверхностей, мощности вентиляционных установок и системы технологического отопления зданий для хранения и переработки картофеля и овощей. В нем приведены примеры расчетов, справочные материалы.

Для инженерно-технических работников, осуществляющих проектирование и реконструкцию зданий хранилищ и предприятий по переработке картофеля и овощей.

Разработано инженерами В.П. Лусто, Ю.А. Кантериным, В.И. Капицыным, канд. техн. наук С.С. Шкляровым (Гипронисельпром); д-ром техн. наук В.К. Савиным (НИИСФ Госстроя СССР); канд. техн. наук В.И. Бурцевым, инженерами З.П. Лисовской, И.М. Чабанюк (ОФ ВЗМИ Минвуза СССР).

Табл. 11, ил. 5.

1. ЗДАНИЯ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ КАРТОФЕЛЯ И ОВОЩЕЙ

1.1. Теплотехнические расчеты ограждающих конструкций зданий для хранения картофеля и овощей выполнены в соответствии с СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника», СНиП 2.10.02-84 «Здания и помещения для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции», ОНТП 6-86 Нормами технологического проектирования зданий и сооружений для хранения и обработки картофеля и овощей с учетом особенностей теплообмена в этих зданиях.

1.2. В теплотехнических расчетах учтены основные требования технологии хранения овощей и микроклимата помещений:

продукцию хранят россыпью в закромах и без закромов (навалом) в условиях активной вентиляции, а также в контейнерах (расчеты ограждающих конструкций);

температурный режим в массе продукции поддерживают оптимальным для каждого периода хранения вентилированием наружным, внутренним воздухом, их смесью (при необходимости с подогревом);

мощность технологического обогрева помещений хранения принимают с учетом тепловыделений части продукции, участвующей в теплообмене (при навальном способе складирования);

на внутренней поверхности покрытия не образуется конденсационная капель при зимних расчетных температурах наружного воздуха, конденсация влаги на поверхности насыпи хранимой продукции не допускается;

требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяют для стационарных условий теплообмена: температуры внутреннего и наружного воздуха принимают постоянными.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Теплообмен в условиях естественной конвекции

1.3. Данный теплообмен характерен для поверхностей потолков и наружных стен, отделенных от насыпи продукции проходом или проездом.

Сопротивление теплопередаче R₀, м²∙°С/Вт, ограждающих конструкций следует определять в соответствии со СНиП II-3-79**. При этом за расчетную теплопередачу и относительную влажность воздуха в помещениях хранения следует принимать минимальные значения, приведенные в табл. 10 ОНТП 6-86, кроме хранилища лука (при холодном способе хранения) и чеснока, для которых за расчетную относительную влажность следует принимать максимальные величины из этой таблицы.

В зданиях хранилищ с искусственным охлаждением величину R₀ следует определять в соответствии с СНиП II-105-74, но их значения должны быть не менее величин, определяемых по СНиП II-3-79**.

Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче R₀^эк, м²∙°С/Вт, ограждающей конструкции определяют по минимуму приведенных затрат в соответствии с СНиП II-3-79*.

В расчетах приведенных затрат на ограждающую конструкцию среднюю температуру отопительного периода t_от.пер, °С, и его продолжительность z_от.пер, ч, следует определять по формулам:

                                                    (1)

                                              (2)

где а₁, в₁, с₁, а₂, в₂, с₂ следует принимать из прил. 1; t_г - граничная температура наружного воздуха, °С, определяемая по формуле

                                        (3)

где q_м - тепловой поток, выходящий из насыпи продукции, равный для картофеля 2,7 Вт/м², для корнеплодов, лука, чеснока и капусты - 1,9 Вт/м²; F_пр - сумма площадей вертикальных, наклонных и горизонтальных (кроме граничащих с полом) поверхностей насыпи продукции, м²; F_c, F_п - площади всех поверхностей наружных стен, ограничивающих единый с помещением хранения объем, м²; R₀^с, R₀^п - сопротивления теплопередаче наружных стен и покрытия, м², °С/Вт, определяемые с учетом тепловой инерции (кроме наружных стен с вентилируемой прослойкой).

В тех случаях, когда насыпь продукции отделена от поверхности наружной стены воздушной прослойкой с отношением ее высоты к толщине, большим 6 (стесненная конвекция), последнюю следует вентилировать внутренним воздухом с целью недопущения выпадения на ее поверхностях конденсата и промораживания пристенного слоя продукции.

Более экономичное решение ограждающих конструкций может быть получено при устройстве у их внутренних поверхностей вентилируемой воздушной прослойки с рациональной ее толщиной σ_пр = 0,05 - 0,07 м.

Теплообмен у внутренней поверхности наружной стены при наличии вентилируемой прослойки

1.4. Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче наружной стены с вентилируемой прослойкой R₀^эк, м²∙ºС/Вт, следует определять в соответствии со СНиП II-3-79** на основе расчета наименьших приведенных затрат П, руб/м², определяемых по формуле (4), при различных значениях величины R₀

П = С_д + (t_в - t_от.пер) z_от.пер m C_тl_т ∙ 3600 / E_н.п. R₀,                                               (4)

где С_д - стоимость ограждающей конструкции «в деле», руб/м², определяемая по формуле (5); т - коэффициент, учитывающий дополнительные потери тепла на инфильтрацию наружного воздуха, принимаемый равным 1,05; l_т - коэффициент, учитывающий изменение стоимости тепловой энергии на перспективу, принимаемый по СНиП II-3-79**; C_т - стоимость энергии на отопление, руб/Дж; 3600 - переводной коэффициент в единицы измерения СИ; E_н.п. - коэффициент для приведения разновременных затрат, 1/год, равный 0,08; R₀ - сопротивление теплопередаче вариантов ограждающей конструкции, м²∙ºС/Вт, определяемое по формуле (7), принимаемое для расчета наименьших приведенных затрат.

Стоимость ограждающей конструкции «в деле» определяют по формуле

С_д = С_д1 + С_д2 δ₂ + (C_т + В_в С_к + В_з) / F_с,                                            (5)

где С_д1, С_д2 - себестоимость строительно-монтажных работ слоев ограждающей конструкции с постоянной, руб/м², и изменяющейся (в процессе расчета) толщиной, руб/м³; δ₂ - переменная (варианты в процессе расчета) толщина слоя ограждающей конструкции, м; С_т, - себестоимость вентиляторов, подающих воздух в прослойку, руб; В_в - дополнительное количество, шт., электрокалориферов, необходимое для подогрева воздуха, поступающего из прослойки в верхнюю зону, определяемое по формуле (6); С_к - себестоимость электрокалорифера, руб/шт.; В_з - себестоимость воздуховодов, распределяющих воздух в прослойку, руб.

Дополнительное количество, шт., электрокалориферов в верхней зоне определяют по формуле

В_в = L С_р γ_в (t_в - t_пр) l′ /(3600 ∙ N),                                               (6)

где L - объемный расход воздуха в прослойке, м³/(ч∙м), определяемый из прил. 3. Наиболее рациональным решением является подача воздуха в прослойку из верхней зоны без подогрева; С_р - удельная теплоемкость воздуха в прослойке, равная 1 кДж/(кг∙ºС); γ_в - плотность воздуха в прослойке, кг/м³; t_в - температура воздуха на входе в прослойку, забираемого из верхней зоны, принимается на 1 °С выше приведенной в ОНТП 6-86; t_np - температура воздуха на выходе из прослойки, °С, определяемая из прил. 3; l′ - длина наружной части стены с вентилируемой прослойкой, м; N - мощность одного электрокалорифера, кВт.

Значение величины В_в округляется до целого числа в большую сторону при дробной части его ≥ 0,3; в меньшую сторону - в противном случае.

Сопротивление теплопередаче наружной стены R₀, м²∙°С/Вт, следует определять по формуле

R₀ = Σ δ_i / λ_i + 1 /а_н + 1 / a_вп,                                                       (7)

где δ_i, λ_i - соответственно толщина, м, и коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°С), материала слоев ограждающей конструкции; а_н - коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²∙°С), принимаемый по СНиП II-3-79**; a_вп - средний коэффициент теплоотдачи в прослойке, Вт/( м²∙ºС), определяемый по формуле

а_вп = 0,814 / (1 / С₁ + 1 / С₂ - 1 / С₀) + 4,35 ∙ 10^-3 (δ_пр + 1)^0,2 L^0,8 / δ_пр,             (8)

где С₀, С₁, С₂ - коэффициенты излучения абсолютно черного тела и материалов поверхностей в прослойке, Вт/(м²∙°С⁴).

Объемный расход воздуха в вентилируемой прослойке и температуру на выходе из нее следует принимать по прил. 3 на основе расчета разности ΔR, м²∙ºС/Вт, между R₀ и R_вп = . Эту разность определяют из формулы (7)

ΔR = R₀ - R_вп = Σ δ_i / λ_i + 1 /а_н.                                                         (9)

Рассматриваемые варианты сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции следует получать путем варьирования толщины слоя с меньшим коэффициентом теплопроводности (утеплитель), а в случае применения панелей заводского изготовления следует учитывать существующую градацию их по толщине. При этом для каждой толщины ограждающей конструкции, принимаемой в расчете, сопротивление теплопередаче с соответствующим расходом воздуха в прослойке являются требуемыми величинами из условия обеспечения в ней невыпадения конденсата и исключения промораживания продукции в пристенном слое.

1.5. Оценивать сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции следует по СНиП II-3-79**.

Материалы слоев ограждающей конструкции рекомендуется располагать в следующей последовательности: у внутренней поверхности должны находиться плотные, малопаропроницаемые материалы; к наружной поверхности располагать малотеплопроводные, пористые, более паропроницаемые слои. Сопротивление теплопередаче стенового ограждения ниже верха обваловки или отмостки на 1 м должно быть не менее его значения выше расположенной части, а при необходимости утепления пола (грунтовые воды и др.) ширину утепляющей зоны следует принимать 1,5 м.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ ХРАНЕНИЯ

1.6. Количество тепла на технологическое отопление Q₀, Вт, следует определять из уравнения теплового баланса помещений хранения

Q₀ = Q_с + Q_п + Q_в - Q_м + Q_пр,                                                 (10)

где Q_c - теплопотери наружными стенами, Вт; Q_п - теплопотери покрытием, Вт; Q_в - расход тепла на вентиляцию, Вт; Q_м - тепловыделение насыпью продукции, Вт; Q_пр - расход тепла на нагревание воздуха, выходящего из вентилируемой прослойки в верхнюю зону, Вт.

При отсутствии вентилируемых прослоек у внутренних поверхностей наружных ограждений Q_пр = 0.

Уравнение (10) в развернутом виде

             (11)

где 0,278 - переводной коэффициент в единицы измерения СИ; G′ - масса хранимой продукции, т; с_р - удельная теплоемкость воздуха, кДж /(кг∙°С); W - влаговыделения насыпью продукции, кг/(т∙ч), определяемые по прил. 2; d_в, d_н - влагосодержание соответственно внутреннего и наружного воздуха, кг/кг; t_в.max - расчетная температура внутреннего воздуха для определения количества тепла на технологический обогрев, °С (ОНТП 6-86); t_см - температура воздуха в смежном помещении, ºС; ,  - площадь поверхности, м², и сопротивление теплопередаче, м²∙ºС/Вт, стены смежного помещения; t_н - расчетная температура наружного воздуха, °С; l′ - длина наружных стен с вентилируемой прослойкой, м.

1.7. Количество агрегатов технологического обогрева следует определять по формуле

n = Q₀ / N_э,                                                                      (12)

где N_э - мощность отопительного агрегата, Вт.

Тепло следует подавать в верхнюю зону хранилища и в технологические проезды, обеспечивая его равномерное распределение.

Количество тепла, необходимое для обогрева других помещений хранилища, следует определять в установленном порядке с учетом требований ОНТП 6-86.

ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

1.8. Приточная вентиляционная система состоит из приточной шахты, вентилятора, магистрального и воздухораспределительного канала.

При установке между приточной шахтой и вентилятором калорифера последний должен иметь обводной канал с клапаном.

1.9. Для подачи воздуха в насыпь картофеля применяют подпольные или напольные воздухораспределительные каналы постоянного или переменного поперечного сечения. Сечение подпольных каналов рекомендуется выполнять прямоугольным, а напольных - треугольным, угол при вершине рекомендуется принимать равным 90°. Воздухораздающие решетки размещают в покрытии каналов. Допускается сплошное решетчатое покрытие каналов, а также устройство сплошных решетчатых полов с подпольем.

1.10. Площадь живого сечения воздухораздающих решеток, м², определяют по формуле:

а) при устройстве воздухораспределительных каналов для одного канала

S_ж = A в q / (k₁ V_р 3600),                                            (13)

где А - размер насыпи продукции в плане вдоль канала, м; в - расстояние между осями соседних каналов, м (ОНТП 6-86); q - интенсивность вентилирования насыпи продукции, м³/(м² ч); k₁ - коэффициент, учитывающий закрытие живого сечения решето с продукцией; к₁ = 0,5 (картофель, лук); к₁ = 0,6 (капуста, корнеплоды); V_р - средняя скорость воздуха в живом сечении решеток, м/с;

б) при устройстве решетчатого пола площадь живого сечения решеток также определяют по формуле (13) с заменой величины в на В - размер насыпи продукции, перпендикулярный размеру А, м, в горизонтальной плоскости.

1.11. Интенсивность вентилирования насыпи продукции определяют по формуле

q = v G/ (AB),                                                              (14)

где v - удельный расход воздуха, м³/(т∙ч) [6]; G - масса насыпи продукции, т.

1.12. Количество распределительных каналов m, шт., определяют из соотношения

m = В / в.                                                                     (15)

1.13. Площадь поперечного сечения напольного канала должна удовлетворять условию

S_к ≥ 0,12 S_ж.                                                                    (16)

1.14. Воздухораспределительные каналы должны иметь на входе воздуха шибер или дроссель-клапан с ручным или автоматическим управлением.

1.15. Коэффициент местного сопротивления (КМС) подпольных каналов, отнесенный к средней скорости во входном сечении, рекомендуется принимать в зависимости от суммарной относительной площади выходных отверстий по табл. 1. КМС напольных каналов с поперечным расположением планок, образующих щели для выхода воздуха, также рекомендуется определять по табл. 1. КМС напольных каналов с продольным расположением планок и внутренним каркасом рекомендуется принимать равным 1,5 и относить к скорости в первом по ходу воздуха суженном сечении, образованном каркасом.

Таблица 1

Коэффициенты местных сопротивлений каналов

1.16. К магистральным относят каналы, расположенные между вентилятором и воздухораспределительными каналами. Магистральные каналы должны быть проходными.

1.17. К магистральному каналу должно быть подсоединено не менее двух вентиляторов. Следует предусматривать дублирование работы вентиляторов. Соединение вентилятора с магистральным каналом рекомендуется выполнять переходным участком с минимальным аэродинамическим сопротивлением.

1.18. Для подачи воздуха в насыпь продукции следует устанавливать центробежные (радиальные) вентиляторы низкого давления. Допускается использовать осевые вентиляторы, развивающие необходимое давление.

Рекомендуется применять вентиляторы с колесом на валу электродвигателя.

1.19. Производительность вентилятора, м³/с, подающего воздух в насыпь продукции, определяют исходя из удельного расхода воздуха по формуле

L = G v / 3600 S,                                                            (17)

где S - количество вентустановок.

1.20. Общее сопротивление приточной вентиляционной сети Н_с, Па, выражается формулой

Н_с = 1,1 (Н_п.ш + Н_м.к + Н_в.к + Н_н),                                             (18)

где Н_п.ш - сопротивление приточной шахты, Па; Н_м.к - сопротивление магистрального канала, Па; Н_в.к - сопротивление воздухораспределительного канала, Па; Н_н - сопротивление насыпи продукции, Па.

Потери давления (сопротивление) в приточной шахте и магистральном клапане определяют путем расчета (обычными методами). Например, методом удельных потерь давления. При расчете магистрального канала следует производить увязку сопротивлений по ответвлениям с учетом сопротивления насыпи.

Сопротивление воздухораспределительного канала находят по формуле

Н_в.к = ξ Р_д.в.х = ξ ρ V²_к / 2,                                                    (19)

где ξ - коэффициент сопротивления канала определяют по табл. 1; Р_д.в.х - среднее динамическое давление на входе в канал, Па; V_к - средняя скорость воздуха на входе в канал, м/с.

Плотность перемещаемого вентилятором воздуха, кг/м³, определяют по формуле

ρ = 0,35 Р_бар / (273+t),                                                  (20)

где Р_бар - барометрическое давление, гПа (определяют по СНиП II-33-75*); t - температура воздуха, °С.

Гидравлическое сопротивление насыпи продукции Нн, Па, определяют по прил. 4.

1.21. Подбор вентиляционного оборудования при расчетных значениях производительности вентилятора и сопротивления сети следует производить, пользуясь характеристиками вентиляторов в соответствии с действующими нормативными документами.

1.22. Мощность электродвигателя вентилятора N_в, кВт, определяют по формуле

N_в = L H_c / η_в η_п 10³,                                                     (21)

где η_в - КПД вентилятора; η_п - КПД передачи.

КПД вентилятора и частоту вращения колеса определяют по характеристике вентилятора. Передача вращающего момента от электродвигателя к колесу вентилятора осуществляется обычно клиновыми ремнями, для которых η_п = 0,95. При креплении колеса на валу электродвигателя η_п = 1.

1.23. Установочную мощность электродвигателя находят по формуле

N_уст = к N_в,                                                                    (22)

где к - берем из СНиП II-33-75*.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЛУКА

1.24. Удельный расход воздуха V, м³ /(т∙ч), при тепловой обработке лука различных генераций определяется по формуле

V = и ε ∙ 3600 / к₁ ρ_н h,                                               (23)

где и - скорость фильтрации воздуха через массу продукции, м/с; ε - плотность насыпи лука, равная 0,36; к₁ - коэффициент запаса, учитывающий непроизводительные потери тепла, равный 0,7; ρ_н - насыпная плотность лука, т/м³, равная 0,6; h - высота насыпи лука, м.

Скорость фильтрации воздуха и, м/с, через массу продукции определяется по формуле

и = В h /t_ос τ_с,                                                               (24)

где В - коэффициент, зависящий от процентного содержания влаги, подлежащей удалению из лука при начальной влажности чешуи 50 %, принимается по табл. 2.

В случае поступления на просушку лука с начальной влажностью чешуи, отличающейся от 50 %, в формуле (24) вместо коэффициента В следует принимать из табл. 2 коэффициент В₁, умноженный на разность между начальной и конечной влажностями чешуи лука.

Таблица 2

Значения коэффициентов в зависимости от генерации лука и среднего диаметра

1.25. Процентное содержание влаги η, %, подлежащей удалению из продукции, определяется по формуле

η = τ_с / 6,6.                                                              (25)

1.26. Производительность системы вентиляции L, м³ /ч, определяется по формуле

L = V G₁,                                                               (26)

где G₁ - масса продукции, т, подвергающаяся одновременно тепловой обработке.

1.27. Мощность вентиляционного оборудования N, кВт, определяется из условия подогрева расчетного количества вентиляционного воздуха до температуры вдуваемого воздуха по формуле

N = к₂ с_в L (t₀ -t_но) / 3600,                                              (27)

где к₂ - коэффициент, учитывающий потери тепла в воздухораспределительной системе, равный 1,2 - 1,5.

Минимальное значение к₂ принимается при коротких теплоизолированных воздуховодах, максимальное - при разветвленной системе теплоизолированных воздуховодов; с_в - средняя объемная теплоемкость воздуха, кДж / (м³∙°С), равная 1,1; t₀ - температура воздуха, °С, на входе в массу лука, принимаемая равной температуре вдуваемого воздуха при сушке t_oc или термической обработке t_от; t_но - температура воздуха, °С на входе в калорифер, определяемая по ОНТП 6-86 для данного периода обработки лука.

1.28. Продолжительность нагрева τ_т, ч, массы лука, поступающего на термическую обработку с начальной температурой 35 °С определяется по формуле

τ_т = 8,2 h^0,74 d_э^0,26 / и,                                                 (28)

где d_э - эквивалентный диаметр луковиц, м, определяемый из соотношения d_э = 0,375 d_cp; d_cp - средний диаметр луковиц, м, принимаемый по табл. 2; и - скорость фильтрации воздуха, м/с, определяемая по (24) для периода сушки.

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ

Пример 1. Определить толщину утеплителя в панели наружной стены и покрытии картофелехранилища при теплообмене в условиях естественной конвекции.

Исходные данные

Район строительства - г. Орел.

Стеновая панель - 2 железобетонные плиты плотностью γ₁ = γ₃ = 2500 кг/м³, толщиной δ₁ = 60 мм, δ₃ = 120 мм (внутренняя) и утеплитель между ними из жестких минераловатных плит γ₂ = 200 кг/м³ (ГОСТ 9573-82).

Режим хранения - влажный (СНиП II-3-79**), условия эксплуатации ограждающих конструкций (СНиП II-3-79**).

Теплотехническая характеристика материала трехслойной панели (СНиП II-3-79**):

коэффициент теплопроводности железобетона λ₁ = λ₃ = 2,04 Вт / (м∙°С), коэффициент его теплоусвоения S₁ = S₃ = 16,95 Вт/(м²∙°С);

коэффициент теплопроводности утеплителя λ₂ = 0,08 Вт/ (м∙°С), коэффициент его теплоусвоения S₂ = 1,11 Вт/ /(м²∙°С).

Покрытие состоит из четырех слоев рубероида плотностью γ₁ = 600 кг/м³ на битумной мастике γ₂ = 1000 кг/м³ общей толщиной δ₁ = 0,0105 м, грунтовки битумной толщиной δ₂ = 0,0015 м, пароизоляции (рубероид) толщиной δ₃ = 0,0025 м, плиты ПКЖ γ₃ = 2500 кг/м³ толщиной δ₄ = 0,03 м, утеплителя из минераловатных плит γ_ут = 200 кг/м³ (ГОСТ 9573-82).

Вместимость хранилища G = 3000 т.

Рис. 1. Фрагменты схем секции картофелехранилища

Н - высота верхней зоны; 1 - секция хранения; 2 - венткамера в общем объеме верхней зоны; 3 - технологический проезд; 4 - уровень верха насыпи; 5 - вентилируемая прослойка; 6 - выход воздуха из прослойки

Площадь поверхности наружных стен F_c = 500 м², покрытия F_п = 1750 м².

В качестве примера отнесения внутренних поверхностей наружных стен к случаю теплообмена в условиях естественной конвекции являются их участки БВ, А → Д по высоте Н₂, В→ Г по высоте Н₁ на рис. 1.

Сумма площадей вертикальных, наклонных и горизонтальных поверхностей насыпи продукции (кроме граничащих с полом) F_пр = 2400 м².

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стен и покрытия а_в = 8,7 Вт/ (м²∙°С) (по СНиП II-3-79**).

Расчетная температура внутреннего воздуха t_в = 2 °С, его относительная влажность φ_в = 90 % (по ОНТП 6-86).

Расчетную температуру наружного воздуха для Орла предварительно принимаем равной средней температуре наиболее холодной зимней пятидневки t_н = -26 °С (по СНиП 2.01.01-82).

Стоимость энергии технологического отопления С_т = 5,56 ∙ 10^-9 руб/Дж (Прейскурант 09-01), С_ут = 58,5 руб/м³ (СНиП IV-4-82. Часть I. Строительные материалы).

Порядок расчета

Определение сопротивления теплопередаче наружной стены

1. Температуру точки росы определяют по t_в = 2 °С и φ_в = 90 % - t_р = 0,5 °C.

2. Требуемое сопротивление теплопередаче панели определяют по СНиП II-3-79**

 = (2 + 26) / 8,7 (2 - 0,5) = 2,146 м²∙°С/Вт.

3. Проверяем правильность принятой расчетной температуры наружного воздуха.

Требуемая толщина утепляющего слоя

 = 0,08 [2,146 - (1/8,7 + 1/23 + 0,12/2,04 + 0,06/2,04)] = 0,151 м.

Согласно существующей градации толщин утеплителя, принимаем

δ_ут = 0,15 м.

Термическое сопротивление слоев панели по СНиП II-3-79**:

R_l = 0,12/2,04 = 0,0588 м²∙°С/Вт;

R₂ = 0,15/0,08 =1,87 м²∙°С/Вт;

R₃ = 0,06/2,04 = 0,0294 м²∙°С/Вт;

R_l + R₃ = 0,0588 + 0,0294 = 0,088 м²∙°С/Вт.

Тепловую инерцию определяют по СНиП II-3-79**:

Д = 0,088 ∙ 16,95 + 1,87 ∙ 1,11 = 3,57 < 4.

Следовательно, согласно СНиП II-3-79**, стеновую панель необходимо отнести к малоинерционным и в качестве расчетной зимней температуры следует принять среднюю температуру наиболее холодных зимних суток (для г. Орла = -31 ºС.

 = (2 + 31) 1/8,7 (2 - 0,5) = 2,529 м²∙°С/Вт.

Требуемая толщина утепляющего слоя

 = 0,08 [2,529 - (1/8,7 + 1/23 + 0,088)] = 0,182 м.

Согласно существующей градации толщин утеплителя, принимаем δ_ут = 0,18 м.

По СНиП II-3-79** определяем термическое сопротивление утепляющего слоя

R_ут = 0,18/0,08 = 2,25 м²∙°С/Вт.

Термическое сопротивление слоев конструкции определяют по СНиП II-3-79**.

R_к = 0,088 + 2,25 = 2,338 м²∙°С/Вт.

Сопротивление теплопередаче панели определяют по СНиП II-3-79**.

R₀ = 1/8,7 + 2,338 + 1/23 = 2,50 м²∙°С/Вт.

Определение требуемого сопротивления теплопередаче покрытия

1. Требуемое сопротивление теплопередаче покрытия определяют по СНиП II-3-79**.

 = (2 + 26) 1/8,7 ∙ 0,8 (2 - 0,5) = 2,682 м²∙°С/Вт.

2. Уточнение расчетной температуры наружного воздуха. Требуемая толщина утепляющего слоя

 = 0,08 [2,682 - (1,87 + 1/23 + (0,0105 + 0,0015 + 0,025 + 0,3) / 0,175 + 0,03/2,04)] = 0,08 (2,682 - 0,2554) = 0,192 м.

Согласно существующей градации толщин утеплителя, принимаем

δ_ут = 0,19 м.

Термическое сопротивление слоев покрытия определяют по СНиП II-3-79**.

R_l = 0,0105/0,17 = 0,062 м²∙°С/Вт; R₂ = 0,0015/0,17 = 0,0088 м²∙°С/Вт;

R₃ = 0,0025/0,17 = 0,0147 м²-°С/Вт; R₄ = 0,03/2,04 = 0,0147 м²∙°С/Вт;

R_ут = 0,19/0,08 = 2,375 м²∙°С/Вт.

Тепловую инерцию ограждающей конструкции определяют по СНиП II-3-79**.

Д = 0,062 (3,53 + 4,56) / 2 + 0,088 ∙ 4,56 + 0,0147 ∙ 3,53 + 0,147 ∙ 16,95 + 2,375 ∙ 1,11 = 0,251 + 0,04 + 0,052 + 0,249 + 2,636 = 3,23.

Следовательно, согласно СНиП II-3-79**, покрытие необходимо отнести к малоинерционным и в качестве расчетной зимней температуры принять среднюю температуру наиболее холодных суток (для г. Орла t_н = -31 °С).

3. Новое значение требуемого сопротивления теплопередаче покрытия

 = (2 + 31) /8,7 × 0,8 (2 - 0,5) = 3,161 м²×°С/Вт.

Требуемая толщина утепляющего слоя

 = 0,08 (3,161 - 0,2554) = 0,232 м.

Согласно существующей градации толщин утеплителя, принимаем δ₂ = δ_ут = 0,23 м.

По СНиП II-3-79** определяют термическое сопротивление утепляющего слоя

R_ут = 0,23/0,08 = 2,875 м²×°С/Вт.

Термическое сопротивление слоев конструкции определяют по СНиП II-3-79**.

R_к = 0,062 + 0,0088 + 0,0147 + 0,0147 + 2,875 = 2,975 м²×°С/Вт.

Сопротивление теплопередаче покрытия определяют по СНиП II-3-79**.

R₀ = 1/8,7 + 1/23 + 2,975 = 3,13 м²×°С/Вт.

Расчет приведенных затрат

1. Наружная стена

Граничную температуру наружного воздуха, при которой следует включать (отключать) отопление, определяют по формуле (3)

t_г = 2 - (2,7 × 2400) / (500/2,50 + 1750/3,13) = -6,5 °C.

Среднюю температуру наружного воздуха отопительного периода определяют по формуле (1) и данным прил. 1 применительно к г. Орлу.

t_от.пер = 0 (-6,5)² + 0,72 (-6,5) - 8,20 = -12,9 °С.

Продолжительность отопительного периода определяют по формуле (2) и данным прил. 1 применительно к г. Орлу.

z_от.пер = 0,07 (-6,5)² + 2,90 (-6,5) + 33,2 × 10² = 1731 ч.

Приведенные затраты П, руб/м², для стены с толщиной утеплителя 0,18 м определяют по формуле (4)

П = 24,57 + (2 + 12,9) 1731 × 1,05 × 5,56 × 10^-9 × 1 × 3600 / (2,50 × 0,08) = 27,18 руб/м².

Единовременные затраты С_д, руб/м², определялись по отдельному расчету. Результаты расчетов приведенных затрат для стен с другими толщинами утеплителя приведены в табл. 3.

Из табл. 3 следует, что при толщинах утепляющего слоя, превышающих величину, соответствующую , нет минимума приведенных затрат, поэтому принимается стеновая панель с δ_ут = 180 мм и r₀ = 2,5 м²×С/Вт.

2. Покрытие

Граничную температуру наружного воздуха, при которой следует включать (отключать) отопление, определяют по формуле (3) при δ_ут = 250 мм.

Таблица 3

Проведенные затраты для стен в зависимости от толщины утепляющего слоя, δ_ут,

t_г = (2 - 2,7 × 2400) / (500/2,5 + 1750/3,38) = -7 °С.

Среднюю температуру наружного воздуха отопительного периода определяют по формуле (1) и данным прил. 1

t_от.пер = 0 (-7,0)² + 0,72 (-7,0) - 8,2 = -13,2 °С

Продолжительность отопительного периода определяют по формуле (2) и данным прил. 1.

z_от.пер = [0,07 (-7,0)² + 2,90 (-7,0) + 33,2] 10² = 1633 ч.

Приведенные затраты П, руб/м², для покрытия с толщиной утепляющего слоя 0,25 м определяют по формуле (4)

П = 28,66 + [(2 + 13,2) 1633 × 1,05 × 5,56 × 10^-9 × 1 × 3600]/3,38 × 0,08 = 30,59 руб/м².

Единовременные затраты С_д, руб/м², определяют по отдельному расчету. Результаты расчетов приведенных затрат для покрытия с другими толщинами утепляющего слоя приведены в табл. 4.

Таблица 4

Приведенные затраты для покрытия в зависимости от толщины утепляющего слоя δ_ут

Согласно табл. 4, принимается покрытие с утеплителем толщиной δ_ут = 230 мм и сопротивлением теплопередаче r₀ = 3,13 м²×С/Вт.

Пример 2. Определить экономически целесообразное сопротивление теплопередаче стеновой панели с вентилируемой прослойкой в картофелехранилище.

Исходные данные

Район строительства - г. Орел.

Стеновая панель состоит из двух железобетонных плит плотностью γ₁ = γ₃ = 2500 кг/м³, толщиной δ₁ = 60 мм, δ₃ = 120 мм (внутренняя) и утеплителя между ними δ₂, мм, из жестких минераловатных плит с γ₂ = 200 кг/м³ по СНиП II-3-79**. Площадь поверхности наружных стен F_c = 500 м², покрытия F_п = 1750 м². Длина наружных стен l′ = 96 м.

Режим хранения влажный, условия эксплуатации - Б (СНиП II-3-79**).

Теплотехническая характеристика материалов трехслойной панели (СНиП II-3-79**):

коэффициент теплопроводности железобетона λ₁ = λ₃ = 2,04 Вт / (м×°C);

коэффициент теплопроводности утеплителя λ₂ = 0,08 Вт / (м×°C), коэффициент его теплоусвоения S₂ = 1,1 Вт/(м²×°С).

Толщина прослойки δ_пр = 0,05 м, ее длина l_пр = 5 м.

Расчетная температура наружного воздуха для зимнего периода t_н = -26 °С (СНиП II-3-79**).

Температура воздуха в верхней зоне хранилища и на входе в прослойку

t_в = t₀ = 5 °С.

Относительная влажность воздуха на входе в прослойку φ₀ = 90 % (t = 0,5 °С), его плотность γ = 1,3 кг/м³ и удельная теплоемкость с_р = 1 кДж/(кг×°С).

Сопротивление теплопередаче покрытия R_п = 3,13 м²×С/Вт (с учетом тепловой инерции).

Стоимость энергии технологического отопления С_Т = 5,56 × 10^-9 руб/Дж (Прейскурант 0,9 - 0,1), С_ут = 58,5 руб/м³ (СНиП IV-4-82. Часть I. Строительные материалы).

Мощность одного электрокалорифера N = 10 кВт.

Коэффициенты излучения: абсолютно черного тела C₀ = 5,77 Вт / (м²×С⁴), бетона С₁ = 3,58 Вт / (м²×°С⁴), асбестоцемента С₂ = 5,52 Вт/ (м²×°С⁴).

Порядок расчета

Расчет производят по формулам (1) - (7) и данным прил. 1 - 3.

1. Задаемся толщиной минераловатной плиты δ₂ = 0,08 м (утеплитель).

2. По формуле (9) определяем разность

R₀ - R_вп = 0,06/2,04 + 0,12/2,04 + 0,08/0,08 + 1/23 = 1,13 м²×°С/Вт.

3. Путем интерполирования по t_н, l_пр, R₀ - R_вп при δ_пр = 0,08 м определяют по прил. 3 расход воздуха в прослойке и его температуру на выходе в верхнюю зону

L = 190 м³ / (ч×м), t_пр = 3 °С.

4. Коэффициент теплоотдачи в прослойке - по СН 245-71

а_вп = 0,814 / (l/3,58 + l/5,52 - l/5,77) + 4,35 × 10^-3 (0,05 + l)^0,2  = 2,83 + 4,35 × 10^-3 × l,01 × 1053 = 2,83 + 5,85 = 8,7 Вт / (м²×°С).

5. Сопротивление теплопередаче панели - по ВНТП 14-80

R₀ = 0,06/2,04 + 0,12/2,04 + 0,08/0,08 + 1/23 + 1/8,7 = 1,25 м²×°С/Вт.

6. Граничную температуру наружного воздуха определяют по формуле (3)

t_г = 2 - 2,7 × 2400/ (500/1,25 + 1750/3,13) =-4,8 °С.

7. По формуле (1) и данным прил. 1 определяют среднюю температуру отопительного периода

t_от.пер = 0 (-4,8)² + 0,72 (-4,8) + (-8,2) = -11,7 °С.

8. Продолжительность отопительного периода определяют по формуле (2)

z_от.пер = [0,07 (-4,8)² +2,9 (-4,8) + 33,2] 10² = 2089 ч.

9. По формуле (6)

В_в = 190 × 1 × 1,3 (5 - 3,0) 96/3600 × 10 = 1,32 шт.,

принимаем b_b = 2 шт.

10. По формуле (5)

С_д = 14,04 + 58,5 × 0,08 + (309 + × 2 × 468 + 245) /500 = 21,70 руб/м².

11. По формуле (4)

П = 21,70 + [(5 + 11,7) 20,89 × 1,05 × 5,56 × 10^-9 × 3600 × 1] /1,25 × 0,08 = 29,03 руб/м².

Результаты расчетов приведенных затрат для стен с другими толщинами утеплителя приведены в табл. 5.

Таблица 5

Приведенные затраты П, руб/м², для стены с вентилируемой прослойкой в зависимости от толщины утепляющего слоя

Из табл. 5 следует, что минимальные приведенные затраты соответствуют толщине утепляющего слоя δ_ут = 100 мм и сопротивлению теплопередаче r₀ = 1,51 м²×°С/Вт. Учитывая, что для каждой толщины утеплителя r₀ =  принимается стеновая панель с δ_ут = 100 мм r₀ = 1,51 м²×°С/Вт, по прил. 3 путем интерполирования L = 109 м³/ (м×ч), t_пр = 2,7 ºС.

При эксплуатации стеновой панели с сопротивлением теплопередаче, определенном в примере 1 и аналогичных величинах δ_пр, l_пр, получим по прил. 3 L = 60 м³/(ч×м), t_пр = 2,5 °С.

Пример 3. Определить мощность технологического отопления помещения хранения картофелехранилища.

Исходные данные

Расчетная температура наружного воздуха t_н = -26 °С внутреннего t_в = 6 °С (ОНТП 6-86).

Сопротивление теплопередаче покрытия r₀ = 3,13 м²×ºС/Вт (с учетом тепловой инерции).

Площадь поверхности покрытия F_п = 1750 м².

Площадь поверхности наружной стены без вентилируемой прослойки F_с = 250 м², ее сопротивление теплопередаче  = 2,50 м²×°С/Вт.

Масса хранимой продукции G = 3000 т (три секции по 1000 т каждая с общим объемом верхней зоны) ее удельные влаговыделения W = 4,9 × 10^-3 кг/(т×ч) по прил. 2.

Теплоемкость воздуха, с = 1 кДж/(кг×°С), его плотность γ = 1,3 кг/м³, расход L = 109 м³/(м×ч) (из примера 2), длина наружных стен, занятая вентилируемой прослойкой, l′ = 48 м.

Температура воздуха на выходе из прослойки t_пр = 2,7 °C (из примера 2). Влагосодержание наружного воздуха d_н = 0,62 × 10^-3 кг/кг, внутреннего d_в = 5,4 × 10^-3 кг/кг.

Площадь поверхности насыпи продукции F_пр = 2400 м².

Порядок расчета

1. По формуле (11) определяют величину Q₀

Q₀ = [250/2,50 + 1750/3,13 + 0,278 × 3000 × l × 4,9 × 10^-3/10^-3 (5,4 - 0,62)] × (6 + 26) - 2,7 × 2400 + 0,278 × 1 × 1,3 × 109 × 48 (6 - 2,7) = 48209 Вт.

2. По формуле (12) при N_э = 10 кВт получим п = 48209/1000 × 10 = 4,8 шт.

К установке принимаем п = 5 шт.

Агрегаты технологического отопления в помещениях хранения следует размещать исходя из условия обеспечения равномерного распределения температурного поля в обогреваемых объемах.

Пример 4. Определить основные параметры воздухораспределительных устройств для картофелехранилища емкостью 3000 т, расположенного в районе Читы. Хранилище имеет три секции по 1000 т, размер каждой секции в плане 12 × 26 м. Высота насыпи несортированного картофеля 4 м. Расчетная температура подаваемого воздуха 12 ºС.

Определить размеры и число каналов, количество решеток и шаг между ними, площадь живого сечения и среднюю скорость воздуха на выходе из решеток.

Подобрать вентиляторы, определить их количество и установочную мощность.

Порядок расчета

1. Принимаем для распределения воздуха подпольные каналы, параллельные короткой стороне насыпи в плане. Длину магистрального канала принимаем равной 25 м (см. ОНТП 6-86). Расстояние между осями воздухораспределительных каналов в = 2 м. Число каналов, согласно формуле (15), равно:

m = 26/2 = 13.

2. Удельный расход воздуха V найдем из табл. 11 ОНТП 6-86 50 м³/(т×ч) для районов с расчетной зимней температурой ≤ -30 °С. Интенсивность вентилирования определяем по формуле (14)

q = 1000 × 50/26 × 12 = 160 м³/(м²×ч).

3. Примем среднюю скорость воздуха на выходе из решеток канала равной 0,8 м/с. Тогда площадь живого сечения решеток, согласно формуле (13), составит:

S_ж = 160 × 12 × 2/0,5 × 0,8 × 3600 = 2,67 м².

Расстояние между решетками в канале (шаг) примем равным 1 м. Количество решеток при длине канала 11,6 м будет равно 12, а площадь живого сечения одной решетки - 2,68 : 12 = 0,22 м².

4. Площадь начального сечения канала, согласно формуле (16), примем равной

S_к = 0,12 ×2,67= 0,32 м².

При ширине прямоугольного сечения канала 0,6 м начальная глубина канала равна 0,32 : 0,6 = 0,53 м.

5. Объем воздуха L_k, подаваемого в один канал, составит:

L_k = 1000 × 50/13 = 3845 м³/ч = 1,07 м³/с.

6. Скорость воздуха на входе в канал

V_к = 1,07/0,32 = 3,35 м/с.

7. Плотность воздуха определяем по формуле (20)

ρ = 0,35 × 935 / (273 + 12) = 1,15 кг/м³.

Среднее динамическое давление на входе в распределительный канал

Р_д.в.х = 1,15 × 3,35²/2 = 6,45 Па.

8. Коэффициент сопротивления распределительного канала при , согласно п. 1.17, равен 1,5.

9. Потери давления (сопротивление) в распределительном канале находим согласно формуле (19)

Н_в.к = 1,5×6,45 = 9,7 Па.

10. Сопротивление приточной шахты примем равным 60 Па, а сопротивление магистрального канала - 200 Па.

11. Аэродинамическое сопротивление насыпи продукции Р = 78,1 Па. Величину Р = 78,1 Па определяем путем интерполирования по прил. 4.

12. Общее сопротивление вентиляционной сети составит по формуле (18)

Н_с = (78,1 + 9 × 7 + 60 + 200) 1,1 = 383 Па.

13. С учетом числа секций и п. 1.19 примем количество установленных вентиляторов равным 6. Таким образом, на каждую секцию приходится 2 вентилятора. Количество воздуха, подаваемого одним вентилятором, должно быть равным согласно формуле (17)

L = 3000 × 50/3600 × 6 = 6,94 м³/с = 25000 м³/ч.

14. Согласно характеристикам вентиляторов, принимаем к установке вентилятор Ц4-70 № 10. c п_в = 500 об/мин., КПД 0,7 и клиноременной передачей (КПД передачи = 0,95).

15. Мощность электродвигателя к вентилятору N_b, кВт, определяем по формуле (21)

N_b = 6,94 × 383/0,7 × 0,95 × 10³ = 3,99 кВт.

16. Установочная мощность электродвигателя по (22) составит

N_уст = 1,15 × 3,99 = 4,59 кВт.

При замене данного вентилятора 6-го исполнения вентилятором 1-го исполнения (с колесом на валу электродвигателя). Число оборотов последнего должно быть ближайшим большим к расчетному.

Пример 5. Определить мощность оборудования для тепловой обработки лука.

Исходные данные

Лукохранилище вместимостью G = 1500 т.

Количество лука-матки, проходящего сушку и термическую обработку в сушильных камерах при условии поступления лука в хранилище в количестве 43 т в течение суток, равно G₁ = 43 т.

Средний диаметр луковиц d_ср = 0,04 м.

Начальная температура лука при сушке t_н.о = 18 °C, при термической обработке t_н.о = 30 ºС (ОНТП 6-86). Конечная температура лука, равная температуре вдуваемого воздуха при сушке - t_о.с = 35 ºС, при термической обработке - t_о.т = 45 °С.

Высота насыпи лука h = 2 м. Продолжительность этапа сушки принимаем τ_c = 48 ч.

Количество лука-матки, проходящего одновременную термическую обработку, G₁ = 43 т. Коэффициент В = 158 (по табл. 2).

Порядок расчета

1. Скорость фильтрации воздуха при сушке определяется по формуле (24)

и_с = 158×2/35×48 = 0,19 м/с.

2. Удельный расход воздуха при сушке определяется по формуле (23)

v_c = 0,19 × 0,36 × 3600/0,7 × 0,6 × 2 = 293 м³(т ×ч).

3. Производительность системы вентиляции при сушке лука определяем по формуле (26)

L_с = 293 × 43 = 12599 м³/ч.

4. Потребная тепловая мощность калорифера при сушке определяется по формуле (27)

N_c = 1,2 × 1,1 × 12599 (35 - 18) 1/3600 = 79 кВт.

5. Усушку* продукции определяем по формуле (25)

η = 48/6,6 = 7,3 %,

что больше нормируемого значения, равного 5 %.

* Количество удаляемой влаги, %, первоначальной массы лука.

6. Определяем продолжительность просушки в зависимости от нормируемого значения усушки из формулы (25)

τ_с = 6,6 × 5 = 33 ч.

Для этого времени сушки:

скорость фильтрации и_с = 0,27 м/с;

удельный расход воздуха v_c = 417 м³/(т×ч);

производительность системы вентиляции L_c = 17 431 м/ч;

мощность калорифера N_c = 112 кВт.

Целесообразное время сушки следует принимать исходя из условия обеспечения минимума приведенных затрат, руб/т, определяемых расчетом для вариантов с различной продолжительностью сушки, т.е. с разными значениями мощностей калориферов и вентиляторов при нормируемой величине усушки продукции.

7. Продолжительность нагрева массы лука при прокаливании определяем по формуле (28)

τ_т = 8,2 × 2^0,74 (0,375 × 0,04)^0,26/0,27 = 17 ч.

2. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

2.1. Основными вредными факторами в производственных помещениях в летний период являются тепло- и влаговыделения, а в зимний и переходный периоды - влаговыделения.

2.2. Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций , м²×°С/Вт, предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции, имеющих технологические тепло- и влаговыделения, определяют по СНиП II-3-79**. Расчетную температуру t_в, °C, и относительную влажность φ_в, %, внутреннего воздуха следует принимать по ВНТП 14-80.

2.3. Требуемую толщину утепляющего слоя , м, ограждающей конструкции определяют по формуле

                                     (29)

где λ_ут - коэффициент теплопроводности утепляющего слоя, Вт/(м×°С); а_в, а_н - коэффициенты теплоотдачи соответственно внутренней и наружной поверхности ограждающей конструкции Вт/(м²×С), принимают по СНиП II-3-79**; δ_i - толщина, м, слоев ограждающей конструкции, принимаемая по конструктивным соображениям; λ_i - коэффициент теплопроводности слоев ограждающей конструкции, принимаемый по СНиП II-3-79**, Вт/(м×°С).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА НА ОТОПЛЕНИЕ

2.4. Количество тепла на отопление Q_от, Вт, определяют по формуле

Q_от = Q_т.п + Q_в - Q_т.в,                                                         (30)

где Q_т.п - теплопотери помещений, Вт; Q_в - количество тепла на нагрев приточного воздуха, Вт; Q_т.в - теплопоступления в помещение, Вт.

Теплопотери, Вт, помещением определяют по формуле

Q_т.п = Q_огр + Q_т,                                                             (31)

где Q_огр - теплопотери ограждающими конструкциями, Вт, определяемые по формуле (32); Q_т - теплопотери на нагрев поступающей в помещение тары, Вт, определяемые по формуле (34).

Теплопотери ограждающими конструкциями

              (32)

где  - площади поверхностей пола, наружных стен и остекленных поверхностей до высоты 4 м от пола, м²,  - сопротивление теплопередаче пола, наружных стен и остекленных поверхностей до высоты 4 м от пола, м²×ºС/Вт; t_о.з - температура воздуха в обслуживаемой зоне, °С, принимаемая равной нормируемой внутренней температуре для расчетного периода; t_н - расчетная температура наружного воздуха, °С, определяемая по параметру Б в СНиП II-33-75*;  - площади поверхностей наружных стен и остекленных поверхностей на высоте св. 4 м от пола, м²;  - сопротивление теплопередаче наружных стен и остекленных поверхностей на высоте св. 4 м от пола, м²×ºС/Вт; t_в.з - температура воздуха в верхней зоне, °С, определяют по формуле

t_в.з = t_о.з +D (h - 4),                                                              (33)

где D - температурный градиент, усредненное значение которого при рассеянном притоке в нижнюю зону помещения принимается по рис. 2, ºС/м; h - высота помещения, м; 4 - граница разделения высоты помещения, м, при определении теплопотерь согласно СНиП II-33-75*; F_п - площадь поверхности покрытия, м²,  - сопротивление теплопередаче покрытия, м²×°С/Вт.

Рис. 2. Средние значения температурного градиента D, °С/м, в зависимости от высоты помещения и теплонапряженности q, Вт/м³

а - температурный градиент D, °С/м; б - высота помещения, м; 1 - до 23 Вт/м³; 2 - до 46 Вт/м³

Температуру наружного воздуха при расчете отопления и вентиляции для сезонных предприятий следует определять согласно СНиП 2.10.02-84.

Количество составляющих в формуле (32) зависит от вида ограждающей конструкции и высоты помещения.

Теплопотери на нагрев тары, поступающей в помещение,

Q_т = Σ Р с_т (t_о.з - t_т) /3,6,                                                         (34)

где Р - вес тары, поступающей в помещение, кг/ч; с_т - удельная теплоемкость материала тары, кДж/(кг×°С); t_т - температура материала тары, °С, принимаемая равной расчетной температуре наружного воздуха для отопления.

Количество тепла на нагрев приточного воздуха определяют по формуле

Q_в = L c_р γ (t_о.з - t_н) / 3,6,                                                     (35)

где L - количество наружного воздуха для разбавления влаги в помещении, м³/ч, согласно пп. 2.9, 2.10; с_р = 1 кДж/(кг׺С) - удельная теплоемкость воздуха; γ - плотность приточного воздуха, кг/м³; 3,6 - переводной коэффициент в систему СИ.

Теплопоступления в помещение Q_тв, Вт, определяют по формуле

Q_тв = Q_э +Q_я +Q_с.м + Q_то + Q_эо,                                          (36)

где Q_э - теплопоступления от установленных электродвигателей, Вт; Q_я - теплопоступления от обслуживающего персонала, Вт; Q_с.м - теплопоступления от смежных помещений, Вт; Q_то - теплопоступления от нагретых поверхностей оборудования, Вт; Q_эо - теплопоступления от электроосвещения, Вт.

Теплопоступления от электродвигателей следует определять по формуле

Q_э = 1000 μ₁ μ₂ μ₃ μ₄ N_ном,                                                (37)

где 1000 - энергия 1 кВт, Вт; μ₁ - коэффициент использования установочной мощности, принимаемый в пределах 0,7 - 0,9; μ₂ - коэффициент загрузки (отношение среднего потребления мощности к максимальному), принимаемый равным 0,5 - 0,8; μ₃ - коэффициент одновременности работы машин, принимаемый равным 0,5 - 1 согласно технологическим требованиям; μ₄ - коэффициент, учитывающий ассимиляцию выделяющегося тепла воздухом, принимаемый равным 0,65 - 1; N_ном - суммарная номинальная мощность установленных электродвигателей, кВт.

Значения коэффициентов μ₁ - μ₄ принимают по справочным данным. Теплопоступления от обслуживающего персонала следует определять по формуле

Q_я = п (q_п - q_с),                                                          (38)

где п - количество обслуживающего персонала, чел.; q_п - полные теплопоступления от одного человека, Вт/чел.; q_c - количество скрытого тепла, расходуемого на испарение влаги, Вт/чел.

Величины q_п и q_с следует определять по рис. 3.

Рис. 3. Зависимость количества тепла и влаги, выделяемых человеком, от температуры воздуха в помещении и характера работы

а - тепловыделение, Вт; б - температура воздуха, °С; в - влаговыделение, г/ч

_____ - полное количество тепла, __ __ __ - тепло, идущее на испарение влаги;

1 - человек в покое; 2 - легкая работа в учреждении; 3 - физическая работа; 4 - тяжелая физическая работа

Теплопоступления от смежных помещений определяют по формуле

Q_cм = (1/R_см) Dt_см F_см,                                                   (39)

где R_см - сопротивление теплопередаче ограждения, разделяющего смежные помещения, м²×°С/Вт; Dt_см - температурный перепад между смежными помещениями, °С; F_см - площадь поверхности ограждения, разделяющего смежные помещения, м².

Тепловыделения от нагретых поверхностей технологического оборудования принимают согласно ВНТП 14-80 или паспортным справочным данным. Теплопоступления от электроосвещения являются суммарной мощностью источников освещения.

2.5. Количество единиц отопительного оборудования определяют на основе его единичной мощности и значения Q_от, а его размещение (с учетом объемно-планировочного решения) должно обеспечивать равномерное распределение температурного поля в объеме помещения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗДУХООБМЕНА В ЗИМНИЙ (ОСЕННИЙ) И ЛЕТНИЙ ПЕРИОДЫ

2.6. Воздухообмен в производственных помещениях осуществляют локализующей и общеобменной системами вентиляции.

Локализующую вентиляцию следует предусматривать от оборудования с большими тепло- и влаговыделениями.

Неулавливаемые местными отсосами и выделенные в цех тепло и влага разбавляются общеобменной вентиляцией до достижения внутренним воздухом нормативных значений температуры и относительной влажности (при работающей в зимний период системе отопления).

Количество воздуха, удаляемого общеобменной вентиляцией, следует определять для двух периодов года - зимнего и летнего - в соответствии с режимом работы производственного помещения.

2.7. Основными влаговыделениями в помещении являются испарения с открытых поверхностей жидкости, находящейся в технологическом оборудовании W, кг/ч. Значения этих влаговыделекий в связи с подвижностью воздуха в помещениях V > 0,2 м/с (система воздушного отопления, механическая вентиляция) рекомендуется определять по рис. 4 и 5.

Рис. 4. Влаговыделения с открытой водной поверхности технологического оборудования в зависимости от относительной влажности внутреннего воздуха φ, % и температуры воды t, °С, для t_в = 16 °C, P_δ = 1,01 × 10⁵ Па

Рис. 5. Влаговыделения с открытой водной поверхности технологического оборудования в зависимости от относительной влажности внутреннего воздуха φ, %, и температура воды t, °С, для t_в = 22 °С и P_δ = 1,01 10⁵ Па

Испарение со смоченной поверхности пола ввиду его эпизодического характера в расчетах не учитывается.

2.8. При наличии местных отсосов воздухообмен для общеобменной вентиляции в холодный период (количество приточного воздуха) , м³/ч, принимается в объеме, равном производительности местных отсосов:

 = ρ_м.о L_л.в.

Количество воздуха L_л.в, кг/ч, уделяемого местным отсосом при отсутствии данных о его величине, следует определять по формуле

L_л.в = 3600 f V ρ_м.о,                                                       (40)

где f - площадь расчетного сечения укрытия, м²; V - средняя скорость в расчетном сечении укрытия, принимаемая по указаниям нормативных документов и находящаяся для тепло- и влаговыделений в пределах 0,2 - 0,7 м/с; ρ_м.о - масса влажного воздуха, удаляемого местными отсосами, кг/м³.

2.9. Воздухообмен общеобменной вентиляции для создания допустимой температуры в помещении в летний период определяют по формуле

 = 3,6 (Q_т.о + Q_огр.л + Q_э + Q_я) / (I₂ - I₁),                              (41)

где 3,6 - коэффициент перевода в систему единиц СИ; Q_огр.л - количество тепла, Вт, поступающего в помещение через ограждающие конструкции и световые проемы от солнечной радиации, определяемого по формулам СНиП II-33-75*; I₂ - удельная энтальпия внутреннего воздуха, кДж/кг, определяем по I - d диаграмме с помощью луча процесса ε, кДж/кг:

ε = (Q_т.о + Q_огр.л + Q_э + Q_я × 3,6) / W_а;                                   (42)

I₁ - удельная энтальпия приточного воздуха, кДж/кг.

ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ РЕЖИМОВ ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ

2.10. Значительное выделение конвективного и лучистого тепла, загрязнение воздуха рабочих помещений вредными выделениями и их распространение должны предотвращать следующие мероприятия:

источники выделений конвективного или лучистого тепла (вакуум-аппараты, подогреватели, сушилки, трубопроводы и т.п.) должны иметь соответствующую теплоизоляцию. Температура внешних поверхностей оборудования, установленного в рабочих помещениях, не должна превышать значений, приведенных в СН 245-71;

технологическое оборудование со значительными влаговыделениями должно быть герметизировано или иметь крышки, укрытия в виде кабин, кожухов, шкафов, зонтов с местными отсосами водяных паров;

процессы со значительными выделениями пыли (производство тары и др.) должны быть изолированы от других производственных процессов. Оборудование или части его, являющиеся источниками выделений пыли, должны быть укрыты и максимально герметизированы.

2.11. Зимний и летний расчетные режимы следует обеспечивать с помощью отопления и механической приточно-вытяжной вентиляции.

При наличии общеобменной вентиляции вытяжка должна, как правило, осуществляться из верхней зоны помещения. Продолжительность работы локализующей вентиляции следует определять по времени работы оборудования, от которого предусмотрены местные отсосы.

2.12. Следует предусматривать блокировку работы вытяжного вентиляционного оборудования локализующей и общеобменной вентиляции с технологическим оборудованием, от которого предусматриваются местные отсосы.

2.13. В зимний и летний периоды в производственных помещениях может иметь место несколько вариантов распределения количества вентиляционного воздуха между локализующей и общеобменной вентиляцией:

I          L_л.в = L_о.в                  для зимнего периода

         для летнего периода

II          L_л.в < L_о.в                для зимнего периода

            L_л.в < L_о.в                для летнего периода

III         L_л.в = 0

В варианте I для зимнего и летнего (случай а) периодов основное вентиляционное оборудование следует выбирать по количеству воздуха, удаляемого локализующей вентиляцией, а для случая б (условия летнего режима) необходимо устанавливать дополнительное вентиляционное оборудование. Дополнительные приточно-вытяжные установки (устройства) выбирают по количеству воздуха, м³/ч, равному

Для варианта II основное приточное вентиляционное оборудование следует выбирать по производительности общеобменной вентиляции, а основное вытяжное вентиляционное оборудование при работе местных отсосов - по количеству воздуха

.

В зимний период в зависимости от уровня допустимой относительной влажности воздуха в помещении возможна работа вентиляционной системы на рециркуляцию.

В летний период года вентиляция должна обеспечивать производительность . Производительность дополнительного вентиляционного оборудования - .

Для варианта III основное приточно-вытяжное вентиляционное оборудование следует выбирать по количеству воздуха , дополнительное - по количеству воздуха

.

2.14. При переходе на летний режим отключают отопление и включают дополнительные приточно-вытяжные вентиляционные установки общеобменной вентиляции, которые при совместной работе с основными установками зимнего периода обеспечивают условия летнего периода.

2.15. Приточный воздух подают в помещение в соответствии с требованиями СНиП II-33-75*и СН 245-71.

2.16. Отопление всех производственных помещений должно быть воздушным, совмещенным с приточной вентиляцией и устройством дежурного водяного или парового отопления.

Отопление регулируют по температуре воздуха в рабочей зоне.

ПРИМЕР ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ЦЕХА ОВОЩНЫХ КОНСЕРВОВ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ 5 МУБ/ГОД (КРУГЛОГОДИЧНОЕ) ПО ТИПОВОМУ ПРОЕКТУ 814-93*

* Муб - миллион условных банок.

Исходные данные

Место строительства - г. Минск, расчетная температура наружного воздуха t_н = -25 °С, внутреннего - t_в = 16 °С, его относительная влажность φ_в = 60 %. Наружные стены изготовлены из панелей, состоящих из двух железобетонных плит плотностью γ = γ₃ = 2500 кг/м³, толщиной δ₁ = 60 мм, δ₃ = 120 мм (внутренняя) и утеплителя между ними из жестких минераловатных плит с γ₂ = 200 кг/м³ (ГОСТ 9573-82).

Режим хранения - нормальный (СНиП II-3-79**), условия эксплуатации ограждающих конструкций - Б (СНиП II-3-79**).

Теплотехнические характеристики материалов трехслойной панели (СНиП II-3-79**):

коэффициент теплопроводности железобетона λ₁ = λ₃ = 2,04 Вт/(м×°С), его коэффициент теплоусвоения S₁ = S₃ = 16,95 Вт/(м²×С);

коэффициент теплопроводности утеплителя λ₂ = 0,08 Вт/(м×°С), коэффициент теплоусвоения S₂ = 1,11 Вт/(м²×°С).

Стоимость энергии технологического отопления С_т = 2,07 × 10^-9 руб/Дж (Прейскурант 09 - 01), стоимость утеплителя С_ут = 58,5 руб/м³ (СНиП IV-4-82. Часть 1. Строительные материалы).

Площади поверхностей стен: f₁ = 137 м², F₂ = F₃ = 205 м², F_пол = F_п = 864 м². Тепловыделяющим оборудованием в цехе являются: автоклавы 66-КАВ-2, 10 шт.; подогреватель КТП-2, 2 шт. (площадь поверхности F_к = 5,61 м²); аппарат тепловой МЗС-320, 1 шт. (площадь поверхности F_т = 7,85 м²); котел варочный МЗС-244б, 2 шт. (площадь поверхности F_б = 5,12 м²).

Суммарная мощность источников освещения N_ycт = 6,56 кВт.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стен и потолка а_в = 8,7 Вт/(м² ×°С).

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий а_н = 23 Вт/(м²×С).

Порядок расчета

Определение сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций

Расчет требуемого сопротивления теплопередаче наружной стены.

1. По СНиП II-3-79** определяют требуемое сопротивление теплопередаче наружной стены.

 = (16 + 25) 1/8,7 = 0,59 м²×°С/Вт.

2. Требуемую толщину панели определяют по формуле (29):

δ₂ = 0,08 [0,59 - (1/8,7 + 1/23 + 0,06/2,04 + 0,12/2,04)] = 0,08 [0,59 - (0,115 + 0,043 + 0,0294 + 0,0588)] = 0,027 м.

Согласно существующей градации толщин утеплителя, принимаем δ₂ = 0,04 м.

3. Термические сопротивления слоев панели определяют по СНиП II-3-79**

R₁ = 0,06/2,04 = 0,0294 м²×°С/Вт; R₂ = 0,04/0,08 = 0,5 м²×°С/Вт;

R₃ = 0,12/2,04 = 0,0588 м²×°С/Вт.

4. Тепловую инерцию панели определяют по СНиП II-3-79**

Д = 0,0294 × 16,95 + 0,5 × 1,11 + 0,0588 × 16,95 = 2,05.

5. Согласно СНиП II-3-79**, ограждение малой инерционности и в качестве расчетной зимней температуры следует принимать среднюю температуру наиболее холодных зимних суток. Для Минска t_н = -29 °С.

По СНиП II-3-79**  = (16 + 29) 1/8×8,7 = 0,66 м²×°С/Вт.

6. Требуемую толщину утепляющего слоя определяют по формуле (29).

δ₂ = 0,08 [0,66 - (1/8,7 + 1/23 + (0,06 + 0,12) /2,04)] = 0,032 м.

К расчету принимаем δ_ут = 0,04 м по СНиП II-3-79**.

R_к = 0,18/2,04 + 0,04/0,08 = 0,59 м²×°С/Вт.

7. По СНиП II-3-79** R₀ = 1/8,7 + 0,59 + 1/23,0 = 0,75 м²×°С/Вт.

8. Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче стеновой панели определяют по СНиП II-3-79** при z_от.пер = 4872 ч, t_от.пер = -1,2 °С; С_т = 2,07 × 10^-9, руб/Дж; l_т = 1,2.

9. Приведенные затраты П, руб/м², для панели с толщиной утеплителя 0,04 м.

П = 16,81 + [3600 (16 + 1,2) 4872 × 1,05 × 2,07 × 10^-9 × 1,2] / 0,75 × 0,08 = 29,92 руб/м².

Единовременные затраты С_д, руб/м², определялись по отдельному расчету. Расчет приведенных затрат для стен с другими толщинами утеплителя приведен в табл. 6.

Из табл. 6 следует, что минимальные приведенные затраты для стен соответствуют толщине утепляющего слоя δ_ут = 0,1 м и сопротивлению теплопередаче 1,5 м²×С/Вт, которое больше требуемого значения, равного 0,66 м²×°С/Вт. В этой связи принимаем экономически целесообразную величину  = 1,5 м²×°С/Вт и δ_ут = 0,1 м.

Таблица 6

Расчет требуемого сопротивления теплопередаче покрытия

1. Требуемое сопротивление теплопередаче покрытия определяют по СНиП II-3-79**  = (16 + 25) 1/7 × 8,7 = 0,673 м² × °С/Вт.

2. Термическое сопротивление слоев покрытия (кроме утеплителя) состоит из: четырех слоев рубероида R₁ = 0,0105/0,170 = 0,062 м²×°С/Вт; грунтовки битумной R₂ = 0,0015/0,170 = 0,088 м²×°С/Вт; пароизоляции R₃ = 0,0025/0,170 = 0,0147 м²×°С/Вт; плиты ПКЖ R₄ = 0,03/2,04 = 0,0147 м²×°С/Вт.

По СНиП II-3-79** R_к = 0,062 + 0,0088 + 0,0147 + 0,0147 = 0,1 м²×°С/Вт.

3. По формуле (29) δ_ут = 0,08 [0,673 - (1/8,7 + 1/23 + 0,1)] = 0,033 м.

Согласно существующей градации утеплителя, принимаем δ_ут = 0,04 м, R_ут = 0,04/0,08 = 0,5 м²×°С/Вт.

4. Тепловую инерцию определяют по СНиП II-3-79**

D = 0,062 × 3,53 + 0,0088 × 4 × 4,56 + 0,0147 × 3,53 + 0,014 × 16,95 + 0,5 × 1,11 = 1,12,

т.е. ограждение безынерционное, поэтому к расчету следует принять абсолютно минимальную температуру наружного воздуха: t_н = -39 °С.

5. По СНиП II-3-79**  = (16 + 39) 1/7 × 8,7 = 0,9 м²×°С/Вт.

6. По формуле (29) δ_ут = 0,08 [0,9 - (1/8,7 + 1/23 + 0,1)] = 0,051 м.

Согласно существующей градации утеплителя, принимают δ_ут = 0,05 м.

7. По СНиП II-3-79** R_к = 0,1 + 0,05/0,8 = 0,723 м²×°С/Вт.

8. По СНиП II-3-79** R₀ = 1/8,7 + 0,723 + 1/23 = 0,88 м²×°С/Вт.

9. Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче покрытия определяют по СНиП II-3-79** при z_от.пер = 4872 ч, t_от.пер = -1,2 °С; С_т = 2,07 × 10^-9; руб/Дж; l_т = 1,2; С_ут = 58,5 руб/м³ (СНиП IV-4-82- Часть I. Строительные материалы).

10. Приведенные затраты П, руб/м², для покрытия толщиной утепляющего слоя 0,05 м.

П = 14,50 + [3600 (16 + 1,2) 4872 × 1,05 × 2,07 × 10^-9 × 1,2] 0,88 × 0,08 = 25,68 руб/м².

Единовременные затраты, руб/м², определялись по отдельному расчету. Расчет приведенных затрат на покрытие с другими толщинами утеплителя приведен в табл. 7.

Таблица 7

Из табл. 7 следует, что минимальные приведенные затраты для покрытия соответствуют толщине утепляющего слоя δ_ут = 0,09 м и сопротивлению теплопередаче 1,37 м²×°С/Вт, которое больше требуемого значения, равного 0,9 м²×°С/Вт.

Принимаем экономически целесообразную величину  = 1,37 м²×°С/Вт и δ_ут = 0,09 м.

Определение количества тепла, необходимого для отопления

В помещении цеха установлены электродвигатели:

N₁ = 2,8 кВт - 1 шт., N₂ = 0,6 кВт - 2 шт., N₃ = 1,7 кВт - 1 шт.

N_ном = N₁ + N₂ + N₃ = 2,8 + 0,6 × 1,7 = 5,7 кВт.

Коэффициенты μ₁ = 0,8; μ₂ = 0,7; μ₃ = 0,9; μ₄ = 0,8.

Теплопоступления от электродвигателей определяют по формуле (37)

Q_э = 1000 × 0,8 × 0,7 × 0,9 × 0,8 × 5,7 = 2298 Вт.

Количество обслуживающего персонала в смену п = 94 чел. По рис. 3 q_п = 213 Вт/чел., q_с = 78 Вт/чел.

1. По формуле (38) Q_я = 94 (213 - 78) = 12690 Вт.

Теплопоступления из смежных помещений учитываем только от стены, граничащей с гардеробными. Температурный перепад между смежными помещениями Dt_см = 2 °С, площадь поверхности стен между этими помещениями F_см = 137 м².

2. Сопротивление теплопередаче внутренней стены из глиняного обыкновенного кирпича толщиной 0,25 м

R₀ = 1/8,7 + 0,25/0,81 + 1/8,7 = 0,54 м²×°С/Вт;

по СНиП II-33-75* Q_см = 1/0,54 × 2 × 137 = 507 Вт.

3. Теплопоступления от электроосвещения Q_ло = 1000 × 6,56 = 6560 Вт.

Теплопоступления от нагретых поверхностей:

подогреватели КТП-2 Q₁ = 3480 Вт; аппарата теплового МЗС-32 Q₂ = 6978 Вт; котла варочного МЗС-2446 Q₃ = 5815 Вт; автоклава 66-КАВ-2 Q₄ = 4500 Вт.

Автоклавы заглублены в приямки, поэтому тепловыделения от них в цех снижаются на 25 %. В осенне-зимний период автоклавы не работают, Q₄ = 0, поэтому общие теплопоступления в помещение цеха составят в зимний период

Q_то = 2 × 3480 + 6978 + 5815 × 2 + 0 = 25568 Вт.

4. По формуле (36) определяют

Q_т.в = 2298 + 12690 + 507 + 25568 + 6560 = 47624 Вт.

5. Удельные теплопритоки q_уд = 47624/864 × 5,7 = 9,67 Вт/м².

6. Теплопотери через полы (в соответствии с табл. 1 прил. 5 в СНиП II-33-75*)

Q_пол = (112/2,1 + 104/4,3 + 80/8,6 + 568/14,3) (6 + 25) = 5134 Вт.

7. Теплопотери через наружные стены, окна и двери на высоту до 4 м

Q_а = 52,8/1,50 (16 + 26) 1,05 = 1515 Вт (ориентация на юг),

где 1,05 - надбавка: на угловое помещение - 5 % (прил. 5, табл. 2 в СНиП II-33-75*)

Q_ок = 19,2/0,31 (16 + 25) 1,05 = 2666 Вт (ориентация на юг),

где 0,31 - сопротивление теплопередаче окон, м²×°С/Вт (СНиП II-3-79**)

Q_д = 15/0,49 (16 + 25) 1,80 = 2259 Вт (ориентация на восток),

где 0,49 - сопротивление теплопередаче двери, м²×°С/Вт (ГОСТ 14624-84); 1,80 - надбавка: на ориентацию - 10 %, на угловое помещение - 5 %, на двери - 65 % (прил. 5, табл. 2 в СНиП II-33-75*)

Q_c2 = 81/1,50 (16 + 25) 1,15 = 2546 Вт (ориентация на восток),

где 1,15 - надбавка: на ориентацию - 10 %, на угловое помещение - 5 %.

8. Температуру воздуха в верхней зоне при D = 0,77 град/м (рис. 2) определяют по формуле (33)

t_вз = 16 + 0,77 (5,7 - 4) = 17,3 °С.

9. Средняя температура воздуха в верхней зоне

t_вз = (16 + 17,3) /2 = 16,7 °С.

10. Теплопотери через стены и окна в верхней зоне (выше отметки 4 м) равны:

Q_c1 = 104,4 (16,7 + 25) 1,05/1,5 = 4353 Вт (ориентация на юг);

Q_с2 = 41 (16,7 + 25) 1,15/1,5 = 13,10 Вт (ориентация на восток);

Q_ск = 28,8 (16,7 + 25) 1,05/0,31 = 4068 Вт (ориентация на юг).

Теплопотери на нагрев поступающей в помещение тары не учитывают ввиду их небольшой величины.

11. Теплопотери покрытием Q_пок = 864 (17,3 + 25)/1,37 = 26677 Вт.

12. Полные потери тепла помещением в соответствии с формулой (31) составят:

Q_т.п = 5134 + 1515 + 2666 + 2259 + 2546 + 4353 + 1310 + 4068 + 26677 = 50528 Вт.

Определение воздухообмена в зимний период

1. Количество приточного воздуха определяют по СН 245-71 из условия обеспечения необходимого воздухообмена на 1 работающего человека - 20 м³/ч, так как норма помещения на 1 работающего - более 40 м³: v_п; 864 × 5,7 = 4925 м³; п = 94 чел.;

v′ = v_п/п = 4925/94 = 52 м³; L = 20 × 94 = 1880 м³/ч.

2. Влаговыделения открытыми поверхностями технологического оборудования (ванн) определяют по рис. 4.

Площади поверхностей, температура воды и соответствующие влаговыделения равны:

f₁ = 0,39 м²;                        t₁ = 70 °C;                              w₁ = 1,4 кг/ч;

f₂ = 0,96 м²;                        t₂ = 70 °С;                              w₂ = 2,5 кг/ч;

f₃ = 0,8 м²;                          t₃ = 70 °C;                              w₃ = 2,2 кг/ч.

Влаговыделения от ванн составят w = 1,4 + 2,5 + 2,2 = 6,1 кг/ч = 6100 г/ч.

В расчете учитывается отсутствие укрытий у ванн и проникновение всей испаряющейся влаги в помещение.

Влаговыделения от работающего персонала в зимний период при t_в = 16 °С и числе работающих в одну смену п = 94 чел. определяют по рис. 3. Один работающий человек выделяет 117 г/ч влаги, поэтому полное количество составит w = 117 × 94 = 11000 г/ч.

3. Общие влаговыделения в помещение Σ w = 6100 + 11000 = 17100 г/ч.

4. Количество воздуха для разбавления влаги в помещении определяют по формуле

L = Σ w / (d_в - d_н) γ = 17100 / (6,8 - 0,4) 1,2 = 2226 м³/ч,

где d_в = 6,8 г/кг - влагосодержание внутреннего воздуха; d_н = 0,4 г/кг - то же, наружного воздуха; γ = 1,2 кг/м³ - плотность воздуха в цехе. Необходимый воздухообмен принимаем в объеме, равном 2226 м³/ч.

5. Средняя температура приточного воздуха

t_пр = (16 - 47624 - 50528) /2226 × 1 × 3,6 × 1,22 = 16 + 0,3 = 16,3 °С.

6. Количество тепла, необходимого для нагрева приточного воздуха, определяют по формуле (35)

Q_в = 1 × 2226 × 1 × 1,2 (16,3 + 25) /3,6 = 30650 Вт.

7. Количество тепла на отопление определяют по формуле (30)

Q₀ = 50528 + 30645 - 47624 = 33549 Вт.

8. Воздушное отопление принимают совмещенным с дежурным и приточной вентиляцией. Температура внутреннего воздуха при дежурном отоплении t_деж = 5 °С. Необходимое количество тепла для дежурного отопления, работающего круглосуточно, определяют по формуле

Q_деж = Q_т.п (t_деж - t_н) / (t_в - t_н) = 50528 (5 + 25) / (16 + 25) = 36971 Вт.

Избыток тепла от дежурного отопления незначителен:

DQ = Q_деж - Q₀ = 36971 - 33549 = 3422 Вт.

Общеобменная естественная вентиляция устраивается с неорганизованным притоком наружного воздуха в верхнюю зону помещения. Теплоизбытки в помещении обеспечивают нагрев приточного наружного воздуха.

Определение воздухообмена для условий летнего периода работы цеха

1. Постоянно действующие теплопоступления в цех обслуживающего персонала при t_в =  + 3 °С = 23,1 + 3 = 26,1 °С и q_п = 195 Вт, q_с = 136 Вт (рис. 2) по формуле (38) Q_я = 94 (195 - 136) = 5546 Вт; от оборудования Q_т.о = 59318 Вт; от электродвигателя Q_э = 2298 Вт. Общие теплопоступления Q_т.в = 5546 + 59318 + 2298 = 67162 Вт.

2. Переменно действующие теплопоступления за счет солнечной радиации через покрытие, световые проемы и стены определяют согласно прил. 12 в СНиП II-33-75*.

Поступление тепла в помещение через световые проемы.

Световые проемы ориентированы на юг. Солнечный азимут остекления А_со < 90º. Расчетное время - 11 ч. Площадь светового проема, облучаемого солнечной радиацией, f₀′ = 48 м², необлучаемого - f₀′′ = 0. По табл. 3 СНиП II-33-75* q_вп = 358 Вт/м²; q_в.р = 91 Вт/м²; по табл. 4 K₁ = 0,48, по табл. 5 К = 0,9. Поступление тепла от прямой солнечной радиации определяют по формуле (2) в СНиП II-33-75*.

q′ = (358 + 91) 0,48 × 0,9 = 194 Вт/м².

Коэффициент β_с.з = 0,25 (штора из светлой ткани СНиП II-3-79**). По формуле (1) СНиП II-33-75* определяют поступление тепла в помещение за счет солнечной радиации через световые проемы

Q₀ = (194 × 48 + 0) 0,25 = 2328 Вт.

Коэффициенты, учитывающие аккумуляцию тепла внутренними стенами, потолком и полом, определяют по табл. 8 в СНиП II-33-75* m₁ = m₂ = m₃ = 0,6 с повышающим коэффициентом 1,2 каждый: m₄ = m₅ = 0,78: площади поверхности стен F₁ = 205 м²; F₂ = 137 м²; F₃ = 137 м; F₄ = F₅ = 864 м².

3. По формуле (12) в СНиП II-33-75*