Расчет систем кондиционирования

Обеспечение воздушного комфорта рабочего места инженера программиста зависит и от системы кондиционирования воздуха. Кондиционирование воздуха, помимо выполнения задач вентиляции, позволяет создать благоприятный микроклимат. Кондиционирование должно выполняться в соответствии с главой СНиП 11-33-75 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха".

Таблица 5.1. Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения в обслуживаемой зоне жилых, общественных и административно-бытовых помещений

Период года	Категория работ	Температура воздуха, оС	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Легкая – 1а Легкая – 1б	22-24 21-23	40-60 40-60	0,1 0,1
Теплый	Легкая – 1а Легкая – 1б	23-25 22-24	40-60 40-60	0,1 0,2

К категории 1а относятся работы, производимые сидя и не требующие физического напряжения, при которых расход энергии составляет до 120 кДж/ч; к категории 1б относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим факторами.

Ниже представлен расчет системы кондиционирования в рабочем помещении. Кондиционирование обеспечит соответствие климата в рабочем помещении нормативам.

Количество приточного воздуха L_пр, м³/ч определяем по формуле:

(5.1)

где Qизб – избыточное выделение явной теплоты, кДж/ч;

с – удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, равная с = 1 кДж/кг*⁰С;

Рпр – плотность поступающего в помещение воздуха, равная 1,2 кг/м³

tвыт – температура удаляемого из помещения воздуха за пределы рабочей или обслуживаемой зоны, ⁰С;

tпр – температура приточного воздуха, ⁰С;

Температура удаляемого из помещения воздуха tвыт, ⁰С, определяется по формуле:

tвыт = tРЗ + Δt ∙ (hвп – z) (5.2)

где:

tРЗ – температура в рабочей зоне, котор не должна превышать допустимую по нормам (tРЗ ≤ tдоп), ⁰С;

hвп – расстояние от пола до центра вытяжных проемов (кондиционера), м;

z – высота рабочей зоны, м.

Поскольку расчет производится для теплого периода года, то примем tРЗ = 22 ⁰С.

Внутренняя часть кондиционера расположена на высоте h_вп = 3 м

t_выт= 22 + 1,2 * (3 – 3) = 22 ⁰С

Температура приточного воздуха t_пр при наличии избытка явной теплоты должна быть на 5 – 7⁰С ниже температуры воздуха в рабочей зоне

t_пр = 22 – 6 = 16 ⁰С

Величину избыточного выделения явной теплоты Qизб находят на основании баланса теплоты в помещении по формуле:

Qизб = ƩQ – ƩQух (5.3)

где ƩQ – суммарное количество поступающей в помещение явной теплоты.

ƩQух – суммарное количество уходящей из помещения теплоты (за счет теплопотерь ограждениями, нагрева поступающего в помещение воздуха и т.п.)

Основными источниками избыточного тепла являются светильники, люди и др. Кроме того, необходимо учитывать теплопоступления от солнечной радиации. В данном помещении тепловыделением электронного оборудования можно пренебречь. Поэтому учитываем тепловыделения от искусственного освещения, от людей, количество тепла, поступающего в помещение через окна от солнечной радиации.

Тепловыделения от искусственного освещения Q₂, рассчитывают, предполагая, что практически вся затрачиваемая энергия, в конечном счете, преобразуется в тепло, по формуле:

Q₂ = 1000*N (5.4)

где N – расходуемая мощность светильника, кВт.

Q₂ = 1000 * 0,14 * 3 = 420 кВт.

Тепловыделения от людей Q₃ определяют по формуле:

Q₃ = n * q (5.5)

где n - число работающих,

q – количество тепла, выделяемое одним человеком, представлено в таблице 5.2.

Т а б л и ц а 5.2 -Количество тепла, выделяемое одним человеком в зависимости от категории работ и температуры окружающей среды

Q₃ = 1 * 145 = 145 Вт

Количество тепла, поступающего в помещение от солнечной радиации Q_{ост. рад}, определяют по формуле:

Q_{ост. рад} = F_ост * q_ост * А_ост (5.6)

Для покрытий

Q_{п. рад} = F_п * q_п * k_п (5.7)

где F_ост и F_п - площадь поверхности и покрытия, м²;

q_ости q_п - теплопоступления через 1 м² поверхности остекления и поверхности покрытия, при коэффициенте теплопередачи, равном 1 Вт/м²* ⁰С

А_ост- коэффициент остекления;

k_п - коэффициент теплопередачи покрытия, 1 Вт/м²* ⁰С

Значение q_ост в зависимости от географической ориентации поверхности и характеристики окон или фонарей принимается в пределах 70 - 210, а коэффициента А_ост в зависимости от вида остекления и его солнцезащитных свойств - в пределах 0.25 - 1.25, средние значения теплопоступления от солнечной радиации через покрытие в зависимости от географической широты и вида покрытия принимают в пределах 6 - 24.

F_ост = 2,5 * 5 * 1 = 10 м²

Окно рабочего помещения направлено на север, поэтому примем значение q_ост равным 150 Вт/м²* ⁰С. Примем А_ост = 0,5

Q_{ост.рад} = 10 * 150 * 0,5 = 750 Вт

Среднее значение теплопоступления для покрытия с учетом географической широты примем равным Q_п.рад = 8 Вт.

Потери тепла из помещения Q_ух, кВт через стены двери, окна оценивают ориентировочно по формуле:

(5.8)

где λ - теплопроводность стен, Вт/м²* ⁰С.

S – площадь, м²

δ – толщина стен, м.

Стены рабочего помещения изготовлены из кирпичей М350, теплопроводность которого равна 0,7 Вт/м²* ⁰С. Толщина стен δ = 0,3 м.

Q_ух = 0,7*50*(22-16)/0,3 = 700 Вт.

Вычислим суммарное количество поступающей в помещение явной теплоты.

(5.9)

∑Q = 420 + 145 + 750 + 18 = 1333 кВт

Так как расчет производится для летнего периода величина избыточного выделения явной теплоты равна:

Q_изб = 1333 кВт.

Вычислим количество приточного воздуха:

L_пр= 1333/(1*1,2*(22-16))= 185 м³/ч

Выбираем кондиционер с нижней подачей SDA модель 0601 с максимальным расходом воздуха L=500 м3/ч, что является достаточным для обеспечения комфортного микроклимата.