Расчетные параметры наружного воздуха для вентиляции

Расчетные параметры наружного климата для проектирования систем холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха

Rated Outdoor Climate Parameters for Designing of Cold Supply, Ventilation and Air Conditioning Systems

A. S. Strongin, Candidate of Engineering, Scientific Research Institute of Building Physics of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences; V. A. Vorontsov, OOO Systemair; K. A. Kuznetsov, OOO Systemair

Keywords: outdoor climate parameters, cold supply, ventilation, air conditioning

Ventilation, cold supply and air conditioning systems responsible for maintaining optimal indoor climate conditions for public and production buildings are large consumers of material and energy resources. The refrigerating power of their systems can reach thousands of kilowatts, and their cost – tens of millions of rubles. Correct choice of design outdoor climate parameters during design of cold supply systems allows for saving on capital cost of their installation, as well as reduction of energy resources use in the course of their operation by 15–25 %.

Системы вентиляции, холодоснабжения и кондиционирования воздуха, обеспечивающие оптимальные условия микроклимата для общественных и производственных зданий, являются крупными потребителями материальных и энергетических ресурсов. Холодильная мощность систем может достигать несколько тысяч киловатт, а их стоимость – десятков миллионов рублей. Корректный выбор расчетных параметров наружного климата при проектировании систем холодоснабжения позволяет добиться экономии первоначальных затрат на их устройство, а также снизить потребление энергоресурсов в процессе эксплуатации на 15–25 %.

Расчетные параметры наружного климата для проектирования систем холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха

А. С. Стронгин, канд. техн. наук, Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН

Системы вентиляции, холодоснабжения и кондиционирования воздуха, обеспечивающие оптимальные условия микроклимата для общественных и производственных зданий, являются крупными потребителями материальных и энергетических ресурсов. Холодильная мощность систем может достигать нескольких тысяч киловатт, а их стоимость – десятков миллионов рублей. Корректный выбор расчетных параметров наружного климата при проектировании систем холодоснабжения позволяет добиться экономии первоначальных затрат на их устройство, а также снизить потребление энергоресурсов в процессе эксплуатации на 15–25 %.

Нормативные требования

Заданные параметры микроклимата в помещениях жилых, общественных, административно-бытовых и производственных зданий следует обеспечивать в пределах максимальных расчетных параметров наружного воздуха для соответствующих районов строительства, регламентируемых СП 131.13330.2018 и СП 60.13330.2016 [1, 2]:

Согласно СП 131.13330 параметры температуры и энтальпии для систем вентиляции и кондиционирования в теплый период года определяются как параметры Б. Температура при этом соответствует графе 4 в табл. 4.1, которая соответствует обеспеченности 98 %, а энтальпия определяется из рис. А.5 и имеет разброс параметров от нижнего до верхних значений. Учитывая, что разброс параметров энтальпии сильно влияет на подбор оборудования для систем вентиляции и кондиционирования, было решено проанализировать климатические данные за последние 10–20 лет для крупных городов и представительных районов РФ и составить таблицу с данными по температуре, энтальпии и абсолютному влагосодержанию воздуха.

Методика исследования

Для выбора расчетных параметров наружного климата (температуры, энтальпии и влагосодержания) использовались архивные данные о погоде, представленные на сайтах «Расписание погоды» и «метео.ру». Данные за весь период наблюдения отсортированы по выделенным граничным параметрам. Граничные параметры приняты с обеспеченностью 98 %, т. е. необеспеченность менее 175 час/год. Граничное значение выбирается за весь период наблюдения, далее выполняется сортировка по убыванию. Например, если период наблюдения составляет 11 лет, граничное значение необеспеченности: 11 • 175 = 1925 час.

С учетом данных температуры и влажности последних лет, которые имеются в виде измеренных параметров, фиксируемых каждые три часа, мы произвели расчет удельной энтальпии и абсолютного влагосодержания.

Таблица

Энтальпия и влагосодержание наружного воздуха в теплый период года для расчета номинальной мощности систем вентиляции и кондиционирования

Для расчета энтальпии и влагосодержания использовались формулы [3, 4].

Данные по абсолютному влагосодержанию, которые необходимы для расчета процессов осушения воздуха при вентиляции бассейнов [5] и аналогичных объектов, были независимо рассчитаны на обеспеченность 98 %.

Полученные результаты

Расчетные значения метеопараметров (удельная энтальпия и влагосодержание) регионов РФ представлены в таблице.

Кроме корректного выбора расчетных условий для определения максимальной мощности оборудования, для технико-экономического обоснования необходимо также учитывать изменение климатических параметров в течение года или сезона.

Европейский Союз разработал регламент снижения энергопотреб­ления в зданиях экодизайна (Eco­design). Экодизайн (экологическое проектирование) определяет новый подход к разработке продукции, поощряющий производителей учитывать экологический эффект продукта на протяжении всего жизненного цикла. При сертификации холодильного оборудования Eurovent применяет сезонный показатель энергоэффективности холодильного оборудования SEER, величина которого определяется отношением сезонной выработки холода Qх и сезонных затрат электроэнергии Qэл

Для расчета сезонных показателей используется БИН-метод (BIN method), позволяющий дифференцированно отражать текущую величину отношения наружной температуры воздуха и соответствующую ей величину загрузки оборудования. Для выбранного населенного пункта строится БИН-диаграмма (BIN diagram) часовой продолжительности наружных температур (ступенчатый годограф температур). Диаграмма разделяется на БИН-интервалы (ячейки) шириной 1 °С. Каждому пронумерованному интервалу соответствует: среднее значение текущей наружной температуры (БИН-температура), текущее потребление холода (загрузка оборудования), текущее значение холодильного коэффициента EER.

График количества часов (теплый период года, Владивосток): а – наружная температура; б – энтальпия; в – абсолютное влагосодержание

Интегральный сезонный показатель рассчитывается суммированием текущих значений всех интервалов по формуле

где Q_x, Q_эл – соответственно, сезонное количество произведенного холода и затраченной электроэнергии, кВт•ч/сезон

где n – общее количество БИН-интервалов в сезоне с i-той температурой наружного воздуха (зависит от сезонного диапазона изменения температуры наружного воздуха и выбранной ширины ячейки),

где Q_xi – количество холода, вырабатываемое холодильным оборудованием при i-той БИН-температуре наружного воздуха, кВт•ч;

q_xi – текущая холодильная мощность единицы оборудования при i-той БИН-температуре наружного воздуха, кВт;

τ_i – количество часов длительности каждой БИН-температуры наружного воздуха, ч.

EERbin(i) – текущее значение холодильного коэффициента EER для каждой БИН-температуры и соответствующей величине загрузки оборудования.

Предлагаем аналогичный подход для оценки энергоэффективности и годового энергопотреб­ления для всей системы холодоснабжения и кондиционирования, а не только ее отдельных элементов [6, 7]. Для различных объектов текущая мощность системы определяется не только текущей наружной температурой, но и удельной энтальпией и влагосодержанием, что требует построения соответствующих графиков (БИН-диаграмм).

На рис. 1 в качестве примера приведены рассчитанные нами по изложенной методике графики осредненных значений температуры, энтальпии и абсолютного влагосодержания, с отображением количества часов их продолжительности для теплого периода года во Владивостоке.

Для сравнения климатических параметров двух городов – Москвы и Владивостока, на рис. 2 приведены графические данные по количеству часов для значений энтальпии, а также указаны граничные значения параметров с обеспеченностью 98 %.

По нашему мнению, при подборе оборудования целесообразно учитывать значения с указанной обеспеченностью. Возможное превышение указанных значений составляет менее 175 час/год и происходит, как правило, несколько часов в течение суток, что не существенно влияет на микроклимат помещения вследствие тепловой инерции и теплоаккумулирующей способности наружных и внутренних ограждений здания. Одной из ошибок проектирования является переразмеренность оборудования при его расчете на более высокие метеопараметры, что негативно сказывается на экономических и энергетических характеристиках, а также на затратах для подведения избыточных электрических мощностей.

Сравнение графиков количества часов энтальпии для теплого периода года в Москве и Владивостоке с указанием границ обеспеченности 98 %

Использование реальных климатических данных позволяет сделать оценки затрат на эксплуатацию в течение года и оценить экономию при использовании оборудования с утилизацией энергии. Также можно сделать сравнение оборудования, которое имеет разные коэффициенты утилизации тепловой энергии и возможности эффективного охлаждения. Так, например, затраты на эксплуатацию в теплый период можно снизить в несколько раз за счет применения в вентиляционном оборудовании градирни c косвенным адиабатным охлаждением, которое позволяет охлаждать наружный воздух на 10–12 °C без изменения его влагосодержания и без использования компрессора холодильной машины.

Выводы

При подборе оборудования для систем вентиляции, холодоснабжения и кондиционирования значение температуры допустимо определять согласно графе 4 в таблице 4.1 СП 131.13330. Значение удельной энтальпии и абсолютного влагосодержания наружного воздуха в теплый период года следует принимать из приведенной в статье таблицы для представленных городов, а для других регионов целесообразно принимать максимальное значение энтальпии, указанное для данного региона в СП 131.13330.2018 (рис. А5).

Возможность использования реальных климатических данных позволяет оптимизировать подбор холодильного и вентиляционного оборудования, снизить его стоимость и расход энергоресурсов. Объективная оценка годовых эксплуатационных затрат, в первую очередь электроэнергии, наглядно демонстрирует экономическую эффективность использования энергосберегающего оборудования и схемных решений, способствует расширению его применения в практике проектирования.

Литература

Авторы выражают глубокую благодарность за сотрудничество М. В. Клюевой («ГГО»).

Источник

5. ПАРАМЕТРЫ ВНУТРЕННЕГО И НАРУЖНОГО ВОЗДУХА

В холодный период года в жилых, общественных, административно-бытовых и производственных помещениях отапливаемых зданий, когда они не используются и в нерабочее время, можно принимать температуру воздуха ниже нормируемой, но не ниже:

При периодическом снижении температуры воздуха помещений следует обеспечивать восстановление нормируемой температуры к началу использования помещения или к началу работы;

д) относительная влажность воздуха при отсутствии специальных требований не нормируется.

Параметры микроклимата или один из параметров допускается принимать в пределах оптимальных норм вместо допустимых, если это экономически обосновано или по заданию на проектирование.
Если допустимые нормы микроклимата невозможно обеспечить в рабочей или обслуживаемой зоне по производственным или экономическим условиям, то на постоянных рабочих местах следует предусматривать душирование наружным воздухом или местными кондиционерами.
В теплый период года метеорологические условия не нормируются в помещениях:

б) общественных, административно-бытовых и производственных в периоды, когда они не используются и в нерабочее время;

в) производственных в периоды, когда они не используются и в нерабочее время при отсутствии технологических требований к температурному режиму помещений.

5.2 Параметры микроклимата при кондиционировании помещений (кроме помещений, для которых метеорологические условия установлены другими нормативными документами или заданием на проектирование) следует предусматривать для обеспечения нормируемой чистоты и метеорологических условий воздуха в пределах оптимальных норм по ГОСТ 30494 в обслуживаемой зоне жилых, общественных и административно-бытовых помещений и по ГОСТ 12.1.005 в рабочей зоне (для постоянных и непостоянных рабочих мест) производственных помещений или отдельных их участков. Относительную влажность воздуха в кондиционируемых помещениях допускается не обеспечивать по заданию на проектирование.
В местностях с расчетной температурой наружного воздуха в теплый период года по параметрам Б 30 °С и более температуру воздуха в помещениях следует принимать на 0,4 °С выше указанной в ГОСТ 30494 и ГОСТ 12.1.005 на каждый градус превышения температуры наружного воздуха сверх температуры 30 °С, увеличивая также соответственно скорость движения воздуха на 0,1 м/с на каждый градус превышения температуры наружного воздуха. При этом скорость движения воздуха в помещениях в указанных условиях должна быть не более 0,5 м/с.
Параметры микроклимата или один из параметров допускается принимать в пределах допустимых норм вместо оптимальных при согласовании с органами Госсанэпиднадзора России и по заданию заказчика.

5.3 Для производственных помещений с полностью автоматизированным технологическим оборудованием, функционирующим без присутствия людей (кроме дежурного персонала, находящегося в специальном помещении и выходящего в производственное помещение периодически для осмотра и наладки оборудования не более двух часов непрерывно), при отсутствии технологических требований к температурному режиму помещений температуру воздуха в рабочей зоне следует принимать:

5.4 В животноводческих, звероводческих и птицеводческих зданиях, сооружениях для выращивания растений, зданиях для хранения сельскохозяйственной продукции параметры микроклимата следует принимать в соответствии с нормами технологического и строительного проектирования этих зданий.

5.5 В струе приточного воздуха при входе ее в обслуживаемую или рабочую зону ( на рабочих местах) помещения следует принимать:

а) максимальную скорость движения воздуха Vx, м/с, по формуле Vx = КП * Vн (1)

б) максимальную температуру tx, °C, при восполнении недостатков теплоты в помещении по формуле tx = tн + Dt1 (2)

При размещении воздухораспределителей в пределах обслуживаемой или рабочей зоны помещения скорость движения и температура воздуха не нормируются на расстоянии 1 м от воздухораспределителя.

5.7 В помещениях при лучистом отоплении и нагревании (в том числе с газовыми и электрическими инфракрасными излучателями) или охлаждении постоянных рабочих мест температуру воздуха следует принимать по расчету, обеспечивая температурные условия (результирующую температуру помещения), эквивалентные нормируемой температуре воздуха в обслуживаемой (рабочей) зоне помещения.
При этом при лучистом отоплении интенсивность теплового облучения на рабочем месте в обслуживаемой (рабочей) зоне помещения не должна превышать 35 Вт/м2 при 50 % и более облучаемой поверхности тела, а температура воздуха в обслуживаемой (рабочей) зоне должна быть не менее чем на 1 °С ниже максимально допустимой температуры в холодный период года и не должна быть ниже минимально допустимой температуры в холодный период года более чем на 3 °С для общественных и на 4 °С для производственных помещений.

5.9 Концентрацию вредных веществ в приточном воздухе при выходе из воздухораспределителей и других приточных отверстий следует принимать по расчету с учетом фоновых концентраций этих веществ в местах размещения воздухоприемных устройств, но не более:

5.10 Заданные параметры микроклимата и чистоту воздуха в помещениях жилых, общественных, административно-бытовых и производственных зданий следует обеспечивать в пределах расчетных параметров наружного воздуха для соответствующих районов строительства по СНиП 23-01:

Параметры наружного воздуха для переходных условий года следует принимать 10 °С и удельную энтальпию 26,5 кДж/кг.

5.11 Параметры наружного воздуха для зданий сельскохозяйственного назначения, если они не установлены специальными строительными или технологическими нормами, следует принимать:

5.12 По заданию на проектирование допускается принимать более низкие параметры наружного воздуха в холодный период года и более высокие параметры наружного воздуха в теплый период года.

5.13 Взрывопожаробезопасные концентрации веществ в воздухе помещений следует принимать при параметрах наружного воздуха, установленных для расчета систем вентиляции и кондиционирования.

Источник

Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха для проектирования систем вентиляции. Категории работ

Расчетные параметры наружного воздуха.

Расчетные параметры наружного воздуха t, энтальпия, скорость ветра приводятся в нормативных документах для различных категорий климата для холодного и теплого периодов года. Холодным периодом года наз период с температурой ниже 8 о С, теплый период года с температурой выше 8 о С. Существуют переходные условия ( t=8 о С, I=22,5 кДж/кг независимо от места расположения города.

В нормах приняты 3 значения расчётной наружной t˚для каждого географического пункта.

Параметры А – средняя температура наиболее холодного периода и энтальпия воздуха соотв этой температуре и средней относительной влажности самого холодного месяца в 13 ч дня.

Пар-ры Б – средняя температура наиболее холодной 5-тидневки и энтальпия воздуха соотв этой температуре и средней относительной влажности самого холодного месяца в 13 ч дня.

Пар-ры В – абсолютная минимальная температура и энтальпия воздуха соотв этой температуре и средней относительной влажности самого холодного месяца в 13 ч дня. Эти параметры определяются как средняя за 8 наиболее суровых зим за последних 50 лет.

Выбор параметров следует принимать в соответсвии с нормативными документами. Для большинства зданий (жилых, общественных, производственных) для холодного периода приним пар-ры Б, некоторые сельскохозяйственные – А. Для теплого периода принимаются параметры А.

Нормируемые параметры внутреннего воздуха.

Нормативные документыустанавливают оптимальные и допустимые пар-ры внутр возд t; v; φ в зависимости от назначения помещения для жилых, общественных, административ зданий,; от категории работ для производственных зданий и от периода года.

При расчёте СВ принимаем допустимые параметры. Для холодного периода и переходных условий – это одинаковые параметры, а для тёплого периода они будут отличаться.

Для помещений жилых зданий t воздуха в тёплый период не нормируется.

Категории работ.

Кат.раб.-это разграничение работ по энергозатратам организма чел.

2. Физич. работы средней тяжести:

2а— работы, связанные с постоянной ходьбой, исполняются стоя или сидя, но не требуют перемещ. тяжестей, энергозатраты 175-232 Вт. Механосборочное производство. прядильные, ткацкие фабрики.

2б –работы, связанные с ходьбой и переносом тяжестей до 10 кг, эн.затраты 233- 290Вт. Деревообработка, прокатное, кузнечное, термическое, сварочное производство.

3. тяжелые физич. работы – связаны с систематич. физич. напряжением, постоянным передвижением, переносом тяжестей >10кг, эн.затраты >290Вт.

Билет №9

Избыточная теплота. Теплопоступления в помещение.

Избыточная теплота – это остаточное кол-во теплоты за вычетом теплопотерь при расчётных параметрах нар. и внутр. Воздуха после осуществления всех технологических мероприятий по их уменьшению.

Она определяется для 3 периодов года.

От людей: Зависят от выдел. людьми энергии при работе (категории работ), т-ры внутреннего возд. В помещении.

q_чел— кол-во теплоты, выделяемой в помещении при определ. т-ре и категории работ выдел. 1 мужчиной.

к- коэф. учитывающий пол чел. В помещении К=1– муж. К=0.85– жен. К=0.75 – детей.

От искусственного освещения:

Опр. кол-ва теплоты от нагретого оборудования. Можно производить:

1. детальным способом, опр-ся теплопоступлен. от каждой нагретой пов-ти и через загрузочные отверстия.

2. ч/з установленную мощность печи или оборудования, либо исходя из затрат топлива на нагревание оборудования

, Вт.

— конвективный коэф. Теплоотдачи, Вт/м2*град., зав. от подвижности воздуха, температуры поверхностей и воздуха, ориентации поверхностей (гориз.-верт.)

-лучистый коэф. теплоотдачи, зависит от разности четвертых степеней абс. температур поверхностей, и приведенного коэффициента излучения. По нормам, допускается температура поверхности оборудования не более 45 град.

Опр. кол-ва теплоты через загр. оверстия:

q- уд. теплопоступления через проем, т.е. с 1 м2 отверстия.

Fотв- площадь загр. отверстия.

2 способ – по известной мощности оборудования:

-мощность, -доля теплоты, поступающей в помещение.

Поступление теплоты от ост. материала и продукции.Теплопоступления от остывающего материала и при переходе его из жидкого состояния в твердое опр-ся:

Теплопоступления через остекления. Рассчитываются для тёплого периода года. Теплопоступления в помещения через заполнения световых проемов в каждый расчетный час определяется как суммарные теплопоступления за счет солнечной радиации и теплопередачи (невелики).

Вт. Где Q_(∥р)- теплопоступления за счет солнечной радиации. а_п— показатель поглощения теплового потока солнечной радиации ограждающей конструкцией и оборудованием.

Теплопоступления за счёт солнечной радиации зависит: от географической широты, ориентации фасада, конструкции остекления, вида переплётов, наличия внешних и внутренних защитных устройств, времени суток. (коэф. Инсаляции, который учитывает долю поверхности остекления, ч/з которую поступает прямая солнечная радиация). За расчётный час принимается час, когда суммарные теплопоступления за счёт прямой и рассеянной радиации максимальны.

Физический смысл к_(инст.)

Если к_(инст.)=0,85, то 85% окна открыто для прямой солнечной радиации.

— ср. за сутки кол-во поступающей теплоты

— изменяющаяся в течение суток часть теплопоступлений

Они зависят от: коэф. Теплопередачи, ср. t наружного возд. наиболее жаркого месяца, конструкции ограждения, коэф. Теплоотдачи, t внутр воздуха.

Теплопоступления от эл/двигателей, станков и механизмов

К_{т –} коэф, к-й учитывает наличие охлаждения эл/двигателей

К_сп – коэф спроса на эл/энергию, зависит от вида производства

Билет 11

Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 1825 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник