Тепловой баланс для помещения бассейна
Задача 3
Тепловой баланс для помещения бассейна.
1. Теплопоступления от людей.
Чаще всего при расчетах тепловыделений от людей пользуются табличными данными. В этом случае тепловыделения определяют по формуле:
где 
— тепловыделения одного взрослого мужчины. По таблице №1 определяем – при, 
, легкой работе тепловыделения взрослого мужчины 145 Вт.
— количество людей.
Для пловцов в бассейнах вводится поправка (1-0,33), где 0,33 – доля времени, проводимая ими в бассейне.
Учитывая, что в данной ситуации (по справочным данным) количество человек 5 условно определим, что все пловцы и все мужчины вводим поправку:
2. Тепловыделения от источников искусственного освещения.
Если мощность светильников неизвестна, то тепловыделения от источников освещения, можно определить по формуле:
Где 
— освещенность, определяем по таблице №3 видим, что для бассейнов 150 лк.
— площадь пола, помещения бассейна составляет 462 
;
— удельные тепловыделения, при площади помещения 462 , высоте помещения 4,2 м. По таблице № 2 принимаем диффузный рассеянный свет 0,094 
.
— доля теплоты, поступающей в помещение, от люминесцентных ламп составляет 0,45;
3. Теплопоступления от солнечной радиации.
Количество тепла от солнечной радиации, поступающее через остекление поверхности, определяется по формуле:
где 
— количество тепла, поступающее на 1 вертикальной поверхности в 13 – 14 ч в зависимости от географической широты расположения данного объекта и ориентации по сторонам света, город Воронеж находится на 
с.ш. , ориентация витражного остекления ЮЗ. По таблице № 4 определяем количество тепла, которое равно 489 
;
— площадь остекленной поверхности, при высоте помещения 4,2 м и длине 28 м получаем 117,6 ;
— коэффициент, учитывающий уменьшение поступления тепла за счет затемнения стекол переплетами рам и загрязнения атмосферы.
По таблице № 5 выбираем тип остекления – окна в металлических рамах, двойные в спаренных переплетах, где коэффициент равен 0,70;
— коэффициент, учитывающий уменьшение поступления тепла через вертикальные остекленные поверхности из-за применения солнцезащитных устройств или наружных козырьков. По таблице № 6 принимаем остекление матовыми стеклами, где коэффициент равен 0,70.
4.Теплопоступления от инсоляции через бесчердачное покрытие
определяется по формуле:
, Вт,
Где Fпокр – площадь поверхности покрытия в данном случае при ширине помещения 16,5 м и длине 28 м получаем 462 м 2 ;
— эквивалентная разность температур, определяется по таблице № 4 и равна 25,9 °С
kпокр – коэффициент теплопередачи покрытия вычисляем по формуле приведенной в СНиП 23-02-2003 таблица № 4
Вт
5. Теплопоступления от нагретых поверхностей.
При известных значениях температур поверхностей и температуры внутреннего воздуха, поступление тепла определяется:
При определении теплопоступлений от строительных конструкций со встроенными нагревательными элементами (например от обходных дорожек в бассейне и т.п.) сумма коэффициентов теплоотдачи 
принимается 10 Вт/(м 2 ·°С),
— среднюю температуру поверхности принимают согласно п. 6.5.12 СНиП 41-01-2003. -для полов помещений с временным пребыванием людей, а также для обходных дорожек, скамей крытых плавательных бассейнов; 31°С
— площадь нагретой поверхности обходных дорожек, составляет 85м 2 .
tв – температура воздуха в помещении, принимаем 30ºС
6. Теплопоступление с открытой поверхности нагретой воды и с водяными парами.
В этом случае в помещение поступает теплота в явном и скрытом виде. При температуре воды (tw ) больше температуры окружающего воздуха (tв) явное теплопоступление определяется по формуле;
Где υ — скорость воздуха в помещении, м/с; принимаем 0,15 м/с
tW – температуру воды в бассейне, принимаем 28ºС
tп – Если поддерживается постоянная температура горячей воды и вода находится в спокойном состоянии , то температура поверхности воды (зеркало испарения) определяется в зависимости от температуры воды методом интерполяции по таблице № 8. Принимаем 26°С
При перемешивании воды (в данном случае вода перемешивается пловцами) температура поверхности воды принимается равной средней температуре воды 
tв – температура воздуха в помещении, принимаем 30ºС
F — площадь открытой поверхности воды, 337,5м 2
(Вт)
7. Скрытая теплота.
Скрытая теплота определяется по формуле:
где 
— количество испарившейся воды — сумма принятых значений из разделов «количество влаги, испаряющееся с открытых поверхностей воды» и «испарение с мокрой поверхности пола»
— скрытая теплота парообразования определяется по формуле:
tп – температура поверхности воды 27 C˚
Тепловой баланс для помещения бассейна:
Источник
X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018
ПОТРЕБНОСТИ ЭНЕРГИИ НА НАГРЕВ ВОДЫ В ОТКРЫТОМ БАССЕЙНЕ
—потери через землю, если бассейн расположен на земле;
—потери когда купающиеся покидают бассейн (выносят на себе воду);
—потери при доливании свежей воды;
—излучение с поверхности воды;
—потери в связи с испарением с поверхности воды;
—потери в связи с конвекцией.
С другой стороны, имеются такие пути компенсации потерь:
Потери через землю, если бассейн расположен на земле.
После прогрева земли вокруг бассейна снижение температуры прекращается, так что этими потерями можно пренебречь.
Потери когда купающиеся покидают бассейн (выносят на себе воду).
Потери тепла, связанные с выходом купающихся из бассейна и таким образом, разбрызгиванием воды, исходя из опыта, наибольшие в жаркие дни. Однако поскольку в такие дни воду прогревают меньше всего, то эти потери не обязательно учитывать.
Потери при доливании свежей воды.
Также можно пренебречь этими потерями, потому что они имеют значение только при подсчете эксплуатационных расходов. Тепловое излучение может быть очень разным. При облачной погоде тепловое излучение меньше, чем при ясной. На практике достаточно определения разницы температур между водой и воздухом.
Qизл —потери тепла при излучении, Вт; А — поверхность воды бассейна, м 2 ; b — температурный фактор 1; Dt — разница между температурой воды и воздуха над поверхностью воды, К; С—число излучения, Вт(для воды 5,56).
Излучение с поверхности воды.
Потери тепла в связи с испарением существенно зависят от ветра, т.е. скоро-сти движения воздуха.
W = (25 + 19v) ∙ (х» — Х’), кг/м 2 ∙ч (3)
Qисп —потребность в тепле на испарение (Вт/м 2 ) ; W —объем испарившейся воды (кг/м 2 ∙ч); х» — содержание воды в насыщенном воздухе над поверх-ностью воды в бассейне при определенной температуре воды (кг/кг); Х’ —содержание воды в остальном воздухе (кг/кг); v — скорость ветра (м/с); r — тепло, расходуемое на испарение при определенной температуре воды в бассейне (Вт/кг).
Относительно скорости ветра:
—открытая местность: v = 4,0 м/с;
—частично защищенная местность: v = 2,0 м/с;
—защищенная местность: v = 1,0 м/с;
Потери в связи с конвекцией.
Qк —потери тепла при конвекции, Вт/м 2 ; А — поверхность воды бассейна, м 2 ; а — значение перехода тепла в зависимости от скорости ветра, Вт/м 2 ∙К; Dt —разница между температурой воды и воздуха над поверхностью воды, К.
Значение параметра а:
—открытая местность: а = 12,79 Вт/м 2 ;
—частично защищенная местность: а = 6,89 Вт/м 2 ;
—защищенная местность: а = 4,07 Вт/м 2 .
Общее значение потерь тепла вычисляется:
Компенсация потерь теплоты приходящая с купающимися.
Компенсация тепла возникает при отдаче тепла телами купающихся во- де и составляет прибл. 9 — 140 Вт/ч на 1 человека. Это значение приравнива-ется к значению соответствующих потерь.
Конвекция.
Компенсация тепла в связи с конвекцией возникает только тогда, когда температура внешней среды выше температуры воды, и поэтому этим можно пренебречь.
Солнечная энергия.
Компенсация тепла в связи с солнечным излучением зависит от затененности, облачности, времени дня и года, а также от географического положения. Среднегодовое значение этой величины составляет прибл. 70 Вт/м 2 , а в летние месяцы она может достигать 150 Вт/м 2 .
Таким образом, балансовая формула выглядит так:
Q — потребность в тепле для прогрева воды в бассейне в час, Вт/м 2 ; Qпот — потери энергии, Вт/м 2 ; Qкомп — компенсация энергии, Вт/м 2 .
Пример подсчета потребности в тепле для открытого бассейна.
—Размер бассейна 8×4=32 м 2
—Температура воды в бассейне 24° С
—Средняя температура (с мая по сентябрь) 15,8° С
—Температура свежей воды при доливании в бассейн 10° С
Потери тепла в связи с излучением на каждый м 2 поверхности воды:
Qизл = А∙С∙b∙ Dt = 1 ∙ 5,56 ∙ 1 ∙ (24 — 15,8) = 45,59 Вт
Потери тепла в связи с испарением на каждый м 2 поверхности воды:
Средняя относительная влажность воздуха 73%
х» —содержание воды в насыщенном воздухе над поверхностью воды в бассейне при температуре воды 24° С = 0,0186 кг/кг
Х’ —содержание воды в остальном воздухе при температуре 15,8° С и относительной влажности 73% = 0,0082 кг/кг
r — тепло, расходуемое на испарение при температуре воды в бассейне 24° С =680 Вт/кг
Для защищенной местности (v =1,0 м/с): W=(25+19v) ∙(х»-Х’) =(25 + 19 ∙1) (0,0186 — 0,0082) = 44 ∙ 0,0104 = 0,4576 кг/м 2 ∙ч
Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с): W = 0,6552 кг/м 2 ∙ч
Для открытой местности (v =4,0 м/с): W = 1,0504 кг/м 2 ∙ч
Для защищенной местности (v =1,0 м/с): Qисп = 0,4576 ∙ 680 = 311 Вт/м 2
Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с): Qисп = 0,6552 ∙ 680 = 446 Вт/м 2
Для открытой местности (v =4,0 м/с): Qисп = 1,0504 ∙ 680 = 714 Вт/м 2
Потери тепла в связи с конвекцией на каждый м 2 поверхности воды:
Для защищенной местности (v =1,0 м/с): Qк = 1 ∙ 4,07 ∙ (24 — 15,8) = 33,37 Вт/м 2
Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с): Qк = 1 ∙ 6,98 ∙ (24 — 15,8) = 57,24 Вт/м 2
Для открытой местности (v =4,0 м/с): Qк =1 ∙ 12,79 ∙ (24 — 15,8) = 104,88 Вт/м 2
Для защищенной местности (v =1,0 м/с): Qпот = 45,59 + 311 + 33,37 = 390 Вт/м 2
Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с): Qпот =45,59+446+57,24 =549 Вт/м 2
Для открытой местности (v =4,0 м/с): Qпот = 45,59 + 714 + 104,88 = 865 Вт/м 2
Компенсация тепла в связи с солнечным излучением:
Qкомп = 116 Вт/м 2
Балансовая формула: Q = Qпот + Qкомп, Вт/м 2
Для защищенной местности (v =1,0 м/с): Q = 390 — 116 = 274 Вт/м 2
Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с): Q=549-116=433 Вт/м 2
Для открытой местности (v =4,0 м/с): Q = 865-116 = 749 Вт/м 2
Средняя дневная потребность в тепле для открытого бассейна:
Источник