Добрый день коллеги!

Я не специалист по ОВиК.

Возникла необходимость определить кратность воздухообмена на одном из объектов-здание: металлокаркас с ограждением из сэндвич-панелей, внутри генератор 800 кВт, трансформатор 1000 кВА и несколько ячеек. Размеры здания 10х7,5х3,5 м. Окон нет, персонала нет.

Сначала сделал расчет по СП 60.13330.2020. Результат показался далеким от истины. Потом посчитал исходя из знаний физики. Получил разницу в 16+ раз.
Самостоятельно найти причину такой разницы не могу. Расчеты приведены ниже.

Прошу помощи в нахождении причины такой разницы.

Расчет тепловыделения

1. Расчет тепловыделения по РД 22.18-355-89 «Методика определения тепловыделений от электротехнического оборудования»


Тепловыделения от ЭТО определяем как сумму тепловыделений от каждого объекта:
QЭТО=Qген+5·Qяч+Qтр, где:
Qген-тепловыделения от генератора;
Qяч-тепловыделения от ячеек и шкафа управления;
Qтр-тепловыделения от трансформатора.

Тепловыделения от генератора

В соответствии с РД…, тепловыделения от генератора определяются как:
Qген=N·(1-ηген) ·kз/ηген, где:
N=800 кВт-мощность генератора;
ηген=0,94-КПД генератора;
kз=1-коэффициент загрузки.

Qген=800·(1-0,94)·1/0,94=51,06 кВт.

Тепловыделения от ячеек и шкафа управления

В соответствии с РД…, тепловыделения от ячеек и шкафа управления принимаются 0,5-1 кВт.
Принимаем Qяч=1 кВт.

Тепловыделения от трансформатора

В соответствии с РД…, тепловыделения от трансформатора принимаем по таблице 1 в зависимости от мощности (1000 кВА) и загрузки (kз=1):

Qтр=12,6 кВт.

Определяем тепловыделения от ЭТО:

QЭТО=51,06+5·1+12,6=68,66 кВт


2. Расчет тепловыделений от генератора и стенки по основному уравнению теплопередачи

1. Исходные данные

Площадь стен здания-113,75 м2;
Площадь кровли-75 м2;
Площадь поверхности генератора-13 м2;
Температура стенки генератора-40 ºС (по результатам замера на подобном экземпляре);
Требуемая температура в здании-20 ºС;
Температура внутренней поверхности стены здания-22 ºС (по результатам расчета);
Температура внутренней поверхности кровли здания-22 ºС (по результатам расчета);
Тепловыделения от трансформатора и ячеек не учитываются.

2. Определение количества теплоты от нагретой стенки

Количество теплоты Вт, выделяющееся от нагретой стенки определяется по формуле:

Q=k·A·δT, где:

k=kконв+kрад, Вт/(м2·ºС) - коэффициент теплоотдачи от стали к воздуху, где
kконв=10 Вт/(м2·ºС) - коэффициент теплоотдачи при конвективном теплообмене (принимаем по справочным данным);
kрад=ε*5,67*10-8*((tп+273,15)4-(tв+273,15)4)/(tп-tв)), Вт/(м2·ºС) - коэффициент теплоотдачи от стали к воздуху, где:
ε=0,9-степень черноты поверхности;
А, м2 – площадь поверхности;
δT, ºС – разность температур поверхности и воздушной среды;
tп, °C – температура поверхности;
tв=20°C – температура воздуха.

Расчет производим в виде таблицы:

Генератор Стена Кровля
А, м2 13 113,75 75
δT, ºС 20 2 2
k, Вт/(м2·ºС) 15,69 15,2 15,2
Q, Вт 4079,4 3458 2280
Итого 9,8 кВт

Наблюдается сильное расхождение между нормативным и теоретическим расчетом тепловыделений от ЭТО:

68,66/4,08=1683%.


3. Расчет расхода приточного воздуха по приложению Г СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»

Расход приточного воздуха L, м3/ч по избыткам полной теплоты:
L= Lw,z+[(3,6·Qh,f – ρв· Lw,z·(Iw,z-Iin)]/[ ρв·( Il-Iin)], где:
Lw,z=0- расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды (расход отсутствует);

Qh,f=68,66+3,46+2,3=74,42 кВт- избыточный явный и полный тепловой потоки в помещении, ассимилируемые воздухом центральных систем вентиляции и кондиционирования, Вт. Тепловыделения от ЭТО принимаем по нормативному расчету по РД 22.18-355-89.

Il=65,8 кДж/кг- удельная энтальпия воздуха при 25°C, удаляемого из помещения;

Iin=14,1 кДж/кг- удельная энтальпия воздуха при 4°C, подаваемого в помещение;

ρв=1,185 кг/м3-плотность воздуха при 25°C.


4. Определение кратности воздухообмена вторым способом

Кратность воздухообмена определяем из следующих допущений:
- требуемая температура в здании Ттр=20 ºС;
- допускаемая температура в здании Тдоп=25 ºС;
- температура приточного воздуха Тпр=4 ºС;
- воздухообмена с наружной средой при нагреве не происходит;
- нагретый объем-объем воздуха в здании, нагретый до температуры 25 ºС;
- кратность воздухообмена определяется как количество раз замены нагретого объема в час;
- тепловыделение от ЭТО принимаем по РД 22.18-355-89.

4.1. Определяем потенциал теплоты ºС от нагретой стенки

Количество теплоты, необходимое для нагрева заданной массы, определяем по формуле:
Q=cв·m· δT (Дж).

Отсюда:
δT=Q/(cв·m), где

Qh,f ·1c= Q=74,42 кДж – количество теплоты от нагретой стенки за 1 секунду.
cв=1005 Дж/(кг·ºС) – удельная массовая теплоемкость воздуха;

m=ρ·V, масса воздуха кг, где:
ρ=1,275 кг/м3 – плотность воздуха при 4 ºС;
V=243,75 м3 – объем воздуха в здании МГЭС.
m=1,275·243,75=310,78 кг.

δT=74420/(1005·310,78)=0,24 ºС.

Т.е., за 1 секунду объем приточного воздуха в здании прогревается на 0,24 ºС.

Разность между допускаемой температурой в здании и температурой приточного воздуха составляет:
Тдоп-Тпр=25-4=21 ºС.

Время t нагрева приточного воздуха на 21 ºС составит:
t=(Тдоп-Тпр)/ δT=21/0,24=87,5 сек=1,5 мин.

4.2. Определение кратности воздухообмена

Кратность воздухообмена n определяется как количество раз замены нагретого объема в час, т.е.:

n=60 мин/t, где:
t=1,5 мин - время нагрева приточного воздуха на 21 ºС.

n=60/1,5=40.

Упустил сам расчет по СП:
L=0+[(3,6·74420- ρв·0·(Iw,z-Iin)]/[1,185·(65800-14100)]=4,37 м3/ч

не правильно взята размерность энтальпии

удельная энтальпия воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, кДж/кг

при притоке в 5 градусов получившиеся 4370м3/ч выглядят нормально. только это нужно кондиционер и если критично то с 100% резервом
я бы делал только вентиляцию при перепаде 5 градусов. и считал бы как явное тепло


2. Расчет тепловыделений от генератора и стенки по основному уравнению теплопередачи

применять данные метод к сложному изделию напрямую неправильно
в генераторе тепло выделяют и двигатель и сам генератор и механизм передачи, возможно что есть и радиатор охлаждения - считать по РД через кпд более разумно

Перечитал СП. Т.е. получается, что удельная энтальпия подставляется в кДж/кг, а тепловыделения в Вт. Я правильно понимаю?

чтобы не гадать, всегда подставляйте в формулы размерности.
это первое.
и второе - избегайте пользоваться формулами для которых не заданы размерности в явном виде.

ага. в конце приложения перечислены все элементы формул и даны размерности

потому что свод правил не распространяется на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха ...устройств для технологического и электротехнического оборудования.

Физика тепломассообмена тоже не распространяется?

А ничего, что речь не о вентиляции устройств для технологического и электротехнического оборудования, а контейнера, в котором размещено электротехническое оборудование?
Вентиляцию, например, трансформаторных тоже по СП 60 нельзя проектировать?