Эстетические и эргономические показатели 4 страница

Тепло может передаваться в торговый зал непосредственно потоком тёплого воздуха от конденсатора (рис. 19.5) или использоваться для получения тёплой воды, пригодной для технических нужд (рис. 19.6).

Воздух в зимнее время в торговый зал магазина нагревается посредством его движения через конденсатор 3. Компрессор и ресивер холодильной машины располагаются в машинном отделении, а конденсатор расположен в воздушном канале, оборудованном системой регулирования потока воздуха при помощи жалюзи 5. Воздух из торгового зала через всасывающую решетку 10 поступает в конденсатор через фильтр 2. В зимнее время правые жалюзи 5 закрыты, и теплый воздух поступает в торговый зал. В летнее время левые жалюзи закрыты, и теплый воздух выбрасывается наружу.

В соответствии с санитарными требованиями к обработке воздуха, он может подаваться в торговый зал лишь при условии его очистки от пыли. Установка пылевых фильтров приводит к росту приведённых затрат. Учитывая это, предпочтение отдаётся более сложным системам, несмотря на то, что их реализация усложняет эксплуатацию.

Перед конденсатором установлен автоматический регулятор давления “после себя”, при помощи которого поддерживается постоянное давление конденсации хладагента.

Подогрев воды в установках для ее нагрева (рис. 19.6) осуществляется парами холодильного агента, выходящего из компрессора. Парожидкостная смесь хладагента из змеевика в баке поступает в конденсатор. Жидкий холодильный агент из конденсатора и через автоматический регулятор давления “до себя”, настроенный на поддержание максимально допустимого давления конденсации, поступает в ресивер. Этой же цели служит обратный клапан 3.

Вода в нагревателе воды нагревается до температуры на 5^оС ниже температуры конденсации хладагента и может быть использована для технических нужд.

Количества тепла, выделяемого холодильными машинами, работающими в системе централизованного холодоснабжения, достаточно для создания комфортных условий в магазине в течение всего отопительного сезона.

Температура в конце сжатия холодильного агента при сжатии составляет 60...70^оС. При выбранной схеме подогрева воды обеспечивается её нагрев до 50^оС в течение короткого времени, например, в течение ночи.

Опыт эксплуатации систем утилизации теплоты за рубежом показывает, что первоначальные капитальные затраты на такую систему в крупных магазинах окупаются за пять лет.

Контрольные вопросы по теме:

26. В чем состоят эксплуатационные достоинства и недостатки систем централизованного холодоснабжения?

27. Для каких условий рекомендуется к установке система централизованного холодоснабжения?

28. Какие известны способы утилизации тепла работающей холодильной машины?

29. Насколько целесообразна утилизация тепла холодильных машин?

Глава 20

20. Кондиционирование воздуха (основные представления)

Кондиционирование воздуха (КВ) - это комплекс процессов, направленных на получение воздуха с заданными параметрами: температурой, влаж­ностью, чистотой, газовым составом по СО₂, скоростью движения воздуха и т.д.

Кондиционирование воздуха делится на технологическое и комфортное.

20.1. Технологическое и комфортное кондиционирование

Технологическое кондиционированиеобеспечивает микроклимат, необходимый для проведения технологических процессов (производства ряда товаров, их хранения и транспортировки).

Все параметры “внутреннего воздуха” (табл. 20.1) т.е. воздуха рабочих помещений, оценивают на уровне “рабочей зоны”, т.е. в воздушном пространстве высотой 2…2.2м над полом или площадкой, на которой находится рабочее место.

Скорость движения воздуха для технологического кондиционирования должна быть не более 0.4 м/с, для жилых и общественных зданий – 0.15…0.2 м/с.

Комфортное кондиционированиеобеспечивает микроклимат, благоприятный для труда и отдыха людей. Комфортное кондиционирование на предприятиях общественного питания и торговли повышает производительность труда персонала, привлекает покупателей и одновременно создает хорошие условия для работы холодильного и другого оборудования.

Комфортный микроклимат это совокупность всех ранее перечисленных параметров воздуха. Отклонение от нормы даже одного из них приводят к неблагоприятным последствиям для человека.

Параметры, приводимые в строительных нормах и правилах (СНиП) является среднестатистическим, т.е. рассчитанным на здорового “среднего” человека. Поэтому, если есть возможность, следует предусматривать индивидуальное регулирование микроклимата в обслуживаемой зоне.

Комфортное кондиционированиерассчитано на поддержание так называемых оптимальных параметров внутреннего воздуха, которые зависят от времени года и характера деятельности людей. Для жилых общественных и административно-бытовых помещений (СНиП2.04.05-91) оптимальные нормы отражены в таблице 20.2:

При непрерывном пребывании людей в помещении не менее двух часов по санитарным нормам в помещение, в расчете на одного человека, должно подаваться не менее 20м³/ч наружного воздуха; при постоянном пребывании людей – не менее 60м³/ч.

20.2. Параметры состояния воздуха

Состояние влажного воздуха, представляющего смесь газов (азота, кислорода и т.д.) с водой в различном агрегатном состоянии (в виде пара, жидкости, льда), определяется тремя параметрами: температурой, давлением и составом смеси. Состав смеси характеризуется массовым влагосодержанием.

Общее давление воздуха (барометрическое давление) равно сумме парциальных давлений сухой его части р_с.в., Па и водяного пара р_п, Па:

(20.1)

Влагосодержание влажного воздуха d, г/кг равно отношению массы водяного пара М_п, содержащегося в рассматриваемом объеме, к массе, содержащегося в том же объеме сухого воздуха М_с.в:

. (20.2)

Относительная влажность воздуха ,% представляет собой отношение:

(20.3)

где: - парциальное давление насыщенного водяного пара при той же температуре воздуха, Па.

Чем больше влагосодержание воздуха (при одной и той же температуре), тем больше парциальное давление водяного пара.

Массовое влагосодержание и относительная влажность воздуха связаны соотношением:

(20.4)

где: R_с.в. – газовая постоянная сухого воздуха, , Дж/(кг×К)

R_п – газовая постоянная водяного пара, Дж/(кг×К ).

Плотность воздуха зависит от содержания в нем водяного пара:

, (20.5)

, (20.6)

(20.7)

где: V – объем воздуха, м³,

T – абсолютная температура воздуха, К,

- плотности атмосферного влажного воздуха, сухой его части и водяного пара, кг/м³. Например, если воздух при температуре 12^оС и барометрическом давлении 760 мм. рт. ст. содержат 5 г. водяного пара на 1 кг. сухого воздуха, то его плотность составляет:

кг/м³ (20.8)

Из формулы (20.7) следует, что влажный воздух легче сухого.

Теплоемкость (при постоянном давлении) атмосферного воздуха также зависит от его влагосодержания:

(20.9)

где: - удельная изобарная теплоемкость сухого воздуха, Дж/(кг×К),

- удельная изобарная теплоемкость водяного пара, Дж/(кг×К).

Удельную энтальпию влажного воздуха, как и влагосодержание, удобнее отнесить не к общей массе воздуха и воды, а только к массе сухой части М_с.в., принимая за начало отсчета энтальпию при t=0^оС:

(20.10)

где: r_o – скрытая теплота парообразования, r_o=2500 кДж/кг.

20.3. Тепло- и влажностный баланс кондиционируемого помещения

Чаще всего на бытовом уровне под кондиционированием понимается только охлаждение воздуха в производственных помещениях предприятий общественного питания, в торговом зале предприятия или магазина, а также в жилых помещениях. Однако, СНиП 2.04.05-91 определяет термин кондиционирование, как автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха с целью обеспечения, главным образом, оптимальных метрологичесих условий…

В холодильных камерах на заданном технологическом уровне поддерживают постоянной только температуру воздуха. Это обусловлено тем, что при хранении продуктов в холодильных камерах относительная влажность воздуха самоустанавливается в пределах 80…90%. В большинстве случаев она соответствует условиям холодильного хранения продуктов. Поэтому при расчете и подборе холодильного оборудования для холодильных камер, если не предъявляются к хранению продуктов более широкие требования, учитывают только теплопритоки.

Вместе с тем, при хранении и дозревании бананов, созревании сыра, проращивании солода и т.д. воздух в камере следует увлажнять, что требует применения специальных технических средств его поддержания и регулирования.

В системах комфортного и технологического кондиционирования воздуха довольно часто в заданных пределах поддерживают не только температуру воздуха, но и относительную влажность. Поэтому следует иметь представление о составляющих тепло- и влажностного баланса кондиционируемого помещения.

Количество тепла Q или влаги W, поступающие в помещение, обозначают знаком (+), а удаляемые – знаком (-).

Количество поступающего тепла в кондиционируемое помещение оценивают суммой слагаемых теплового баланса, Вт:

(20.11)

где: - теплопритоки через наружные ограждения вследствие разности температур наружного и внутреннего воздуха и солнечной радиации,

Q₂ – теплопритоки от обрабатываемого материала (теплопритоки от пищи, остывающих продуктов и т.д.),

Q₃ – теплопритоки от вносимого в объем помещения воздуха при вентиляции или вносимого через имеющиеся неплотности,

Q₄ – эксплуатационные теплопритоки (от людей, технологического оборудования, светильников и т.д.).

Общее количество влаги подсчитывается по формуле, кг/с:

, (20.12)

где W₁ – влагопритоки через наружные ограждения; W₁=0,

W₂ – влагопритоки от обрабатываемого материала,

W₃ – влагопритоки, вносимые с наружным воздухом,

W₄ – эксплуатационные влагопритоки.

Оценка тепло- и влагопритоков

- Теплопритоки через ограждающие конструкции

В отличие от холодильников, ограждающие конструкции производственных помещений торговых залов предприятий общественного питания и торговли не имеют теплоизоляции.

Ограждения подразделяются на массивные и светопрозрачные (световые проемы).

Ограждения помещений, в которых предусматриваются технологическое кондиционирование (камеры остывания колбас, созревания сыра), как правило, не отличаются от ограждений холодильников.

Теплопритоки за счет разности температур через массивные участки ограждений (стены, перегородки, полы) определяют так же, как и для холодильников, Вт:

(20.13)

где: K_н – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²×К),

F_н – площадь поверхности ограждения, м². Размеры ограждений принимаются аналогично методике принятой для холодильных камер.

t_н, t_вп – температура воздуха вне и снаружи помещения, ^оС.

Следует отметить, что применительно к системам кондиционирования воздуха величина Q_1Т частопренебрежимо мала сравнительно с другими видами теплопритоков.

При определении коэффициента теплопередачи ограждения K_н следует учитывать особенности строительной конструкции.

Теплопритоки за счет разности температур через светопрозрачные ограждения оценивают также по формуле 20.13.

Значения коэффициентов теплопередачи отражены в таблице 20.3.

Поступление теплоты через оконные ограждения учитывают по одной стороне света, поэтому следует учитывать ориентацию здания.

Теплопритоки от солнечной радиации Q_1C в кондиционируемое помещение складываются из теплопритоков через массивные ограждения здания (стены, кровля) и теплопритоков через световые проемы:

(20.14)

Для кондиционируемых помещений ,Вт рассчитывают также, как и для холодильников.

Радиационные теплопритоки через световые проемы ,Вт оценивают отдельно по каждой стороне горизонта. Упрощенно теплопритоки могут быть оценены на основе выражения 20.15:

(20.15)

где: q_ок – удельный суммарный теплоприток от прямой и рассеянной солнечной радиации через окна с одинарным стеклом в деревянных рамах, Вт/м²,

F – площадь светового проема, м²,

- коэффициент солнцезащиты, учитывающий влияние затеняющего устройства на уменьшение теплопритоков из-за солнечной радиации (табл.20.4),

- коэффициент, учитывающий загрязнения остекления или его закраску. =0.8…0.9 для обычного стекла, 0.6 – для забеленного стекла, 0.4 – для матового стекла,

- коэффициент, учитывающий затенение светового проема переплетами (ординарная, двойная рама и т.д.).

Таблица 20.4
Коэффициенты затенения,
Световое ограждение	Значения коэффициента
Козырьки	0.95
Маркизы	0.75
Жалюзи	0.5
Штора
- внутренняя при открытом окне	0.65
- внутренняя при закрытом окне	0.4
- между переплетами	0.5

Значение ,Вт/м² от солнечной радиации зависит от времени года и географической широты. В холодный период года (декабрь) при t<10^оС не учитывают.

Для теплого периода года (июль, широта Санкт-Петербурга) для вертикальной поверхности, ориентированной на ЮЗ составляет 549 Вт/м², для горизонтальной поверхности – 768Вт/м². (Справочник проектировщика систем кондиционирования).

- Теплопритоки от обрабатываемых материалов.

Для предприятий общественного питания объектами обработки являются горячие блюда, выпечные изделия в кондитерских цехах, остывающая пища в обеденных залах, а также мясопродукты, обрабатываемые в холодных цехах. Тепловыделения от остывающей пищи можно принять Q₂=17…25 Вт на одного посетителя.

В том случае, если в расчете учитывается только явная теплота, теплоприток от материалов , Вт определяют по формуле:

(20.16)

где: m – масса материалов (продуктов), кг,

с – удельная теплоемкость продуктов, кДж/(кг×К),

- длительность действия источника тепла, с.

Теплоприток Q₂ может быть положительным или отрицательным в зависимости от типа продукта и способа его обработки. Например, охлажденное мясо при переработке нагревается от 4 до 12^оС. Мясо воспринимает часть выделенной теплоты. В этом случае теплоприток Q₂ должен учитываться со знаком минус.

Если парное мясо охлаждается, например, от 36 до 12^оС, то выделяется тепло. В этом случае тепловыделения являются положительными.

- Теплопритоки с наружным воздухом

При отсутствии специальной вентиляционной установки наружный воздух проникает в кондиционируемый объем посредством инфильтрации, т.е. через неплотности в наружных ограждениях, через неплотности в окнах, а также при открывании дверей.

Теплоприток с вентилируемым воздухом Q₃, Вт подсчитывается по формулам:

, (20.17)

или

, (20.18)

где: L_н – объемный расход наружного воздуха, м³/с,

c – удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг×^оС). В интервале температур 0…30^оС с=1005 Дж/(кг×^оС),

- плотность воздуха при температуре помещения, кг/м³,

t_н, t_в – температуры наружного воздуха и воздуха в помещении, ^оС,

i_н, i_в – теплосодержание наружного воздуха и воздуха помещения, Дж/кг.

Объемный расход наружного воздуха, проникающего в помещение , м³/с:

(20.19)

где: n – число людей в помещении,

- требуемый расход воздуха в помещении по нормам на одного человека, м³/c (табл.20.5).

Таблица 20.5

Нормы расхода воздуха на одного человека

Помещения	Норма расхода, , м3/c
Общественные помещения
- при отсутствии курящих	0.006…0.017
- при значительном курении	0.0139
Общественные помещения для детей до 12 лет	0.0042
Производственные, при объеме помещения на одного работающего менее 20 м3 с естественным проветриванием	0.0083
То же более 20 м3 с естественным проветриванием	0.0056
Производственные помещения без окон и фонарей без естественного проветривания	0.017

Если кондиционируемое помещение оборудовано системой централизованной вытяжной вентиляции, то для создания избыточного давления в помещении приток воздуха должен превышать удаление на величину, отраженную в таблице 20.6.

Таблица 20.6

Коэффициенты запаса по воздухоснабжению

- Теплопритоки от людей

Количество тепла, выделяемого людьми, оценивают по формуле:

, (20.20)

где: - количество теплоты, выделяемой одним человеком в зависимости от температуры воздуха и в помещении и рода выполняемой работы,

- число людей, одновременно находящихся в помещении (в торговых залах предприятий общественного питания принимается равным числу посадочных мест).

Тепло- и влаговыделения от людей (на одного человека) приведены в таблицах 20.7, 20.8.

Таблица 20.7

Тепловыделения на одного человека, Q_л ,Вт

Таблица 20.8

Влаговыделения на одного человека

Род работы	Влаговыделения, , кг/с
Расчетные температуры воздуха в кондиционируемых помещениях, оС
…13	…16	…19	…22	…25	…28	…32	32…35
Легкая работа сидя	9.16	11.9	14.7	17.7	19.4	27.0	32.2	32.2
Легкая физическая работа (кассиры, посетители столовых, магазинов и др.)	11.1	13.9	21.4	22.2	32.2	36.0	41.6	55.5
Работа средней тяжести (продавцы магазинов, официанты, уборщицы и т.д.)	20.8	32.0	34.7	39.0	51.5	55.5	69.5	79.0
Тяжелая работа (персонал горячих цехов, кухонь)	37.0	52.7	51.4	64.5	80.5	90.5	101.0	94.5

- Теплопритоки от оборудования

Количество тепла, выделяемого оборудованием, зависит от ряда причин: способа обогрева (газ или электричество), количества единиц оборудования, режима работы предприятия, мощности и режима работы каждого типа оборудования.

Для оборудования, работающего на природном газе , определяется по формуле:

, (20.21)

где: - количество тепла, выделяемого при сгорании газа, кВт,

В – объемный расход газа при нормальных условиях,

- теплотворная способность 1м³ газа при нормальных условиях, равная 35600 кДж/м³,

К – коэффициент, учитывающийсоотношение между Q_пом и Q_ух (К=0.8),