X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Потребность в тепле — это потери тепла за вычетом компенсирован-ного тепла. Потери тепла в открытом бассейне бывают:

—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:

—купающиеся;

—конвекция;

—солнечная энергия.

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.

Q_изл = А∙С∙b∙ D_t , Вт (1)

Q_изл —потери тепла при излучении, Вт; А — поверхность воды бассейна, м²; b — температурный фактор 1; D_t — 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.

Q_исп = W ∙ r , Вт/м² (2)

W = (25 + 19v) ∙ (х" — Х'), кг/м²∙ч (3)

Q_исп —потребность в тепле на испарение (Вт/м²) ; W —объем испарившейся воды (кг/м²∙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.

Q_к= А∙а∙ D_t , Вт/м² (4)

Q_к —потери тепла при конвекции, Вт/м²; А — поверхность воды бассейна, м²; а — значение перехода тепла в зависимости от скорости ветра, Вт/м²∙К; D_t —разница между температурой воды и воздуха над поверхностью воды, К.

Значение параметра а:

—открытая местность: а = 12,79 Вт/м²;

—частично защищенная местность: а = 6,89 Вт/м²;

—защищенная местность: а = 4,07 Вт/м².

Общее значение потерь тепла вычисляется:

Q_пот= Q_изл+ Q_исп+ Q_к , Вт/м² (5)

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/м², а в летние месяцы она может достигать 150 Вт/м².

Таким образом, балансовая формула выглядит так:

Q = Q_пот + Q_комп, Вт/м² (6)

Q — потребность в тепле для прогрева воды в бассейне в час, Вт/м²; Q_пот — потери энергии, Вт/м²; Q_комп — компенсация энергии, Вт/м².

Пример подсчета потребности в тепле для открытого бассейна.

Исходные условия:

—Размер бассейна 8x4=32 м²

—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 м² поверхности воды:

Q_изл = А∙С∙b∙ D_t = 1 ∙ 5,56 ∙ 1 ∙ (24 - 15,8) = 45,59 Вт

Потери тепла в связи с испарением на каждый м² 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/м²∙ч

Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с): W = 0,6552 кг/м²∙ч

Для открытой местности (v =4,0 м/с): W = 1,0504 кг/м²∙ч

Q_исп = W ∙ r, Вт/м²

Для защищенной местности (v =1,0 м/с): Q_исп = 0,4576 ∙ 680 = 311 Вт/м²

Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с): Q_исп = 0,6552 ∙ 680 = 446 Вт/м²

Для открытой местности (v =4,0 м/с): Q_исп = 1,0504 ∙ 680 = 714 Вт/м²

Потери тепла в связи с конвекцией на каждый м² поверхности воды:

Q_к= А∙а∙ D_t , Вт/м²

Для защищенной местности (v =1,0 м/с): Q_к = 1 ∙ 4,07 ∙ (24 — 15,8) = 33,37 Вт/м²

Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с): Q_к = 1 ∙ 6,98 ∙ (24 — 15,8) = 57,24 Вт/м²

Для открытой местности (v =4,0 м/с): Q_к =1 ∙ 12,79 ∙ (24 — 15,8) = 104,88 Вт/м²

Потери тепла всего Q_пот= Q_изл+ Q_исп+ Q_к , Вт/м²

Для защищенной местности (v =1,0 м/с): Q_пот = 45,59 + 311 + 33,37 = 390 Вт/м²

Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с): Q_пот =45,59+446+57,24 =549 Вт/м²

Для открытой местности (v =4,0 м/с): Q_пот = 45,59 + 714 + 104,88 = 865 Вт/м²

Компенсация тепла в связи с солнечным излучением:

Q_комп = 116 Вт/м²

Балансовая формула: Q = Q_пот + Q_комп, Вт/м²

Для защищенной местности (v =1,0 м/с): Q = 390 - 116 = 274 Вт/м²

Для частично защищенной местности (v =2,0 м/с): Q=549-116=433 Вт/м²

Для открытой местности (v =4,0 м/с): Q = 865-116 = 749 Вт/м²

Средняя дневная потребность в тепле для открытого бассейна:

Q_дн = Q_пот ∙ 24 ч, Вт (кВт)

Таблица №1

Велечина	Защищенная местность	Частично защищенная местность	Открытая местность
Потребность в тепле, Вт	210432	332544	575232
Потребность в масле для отопления, л	24	38	66
Потребность в газе, Н∙м3	21	34	58
Потребность в электроэнергии, кВт∙ч	210	333	575
Потребление энергии насосами для обогрева, кВт	526	83	144

В таблице №1 показано, какое влияние оказывает на потребность в тепле расположение бассейна. При защищенной местности минимум с двух сторон бассейна находятся высокие стены или здания. При частично защищенной местности бассейн окружен деревьями или кустами. При открытой местности бассейн не защищен. Этого нужно избегать.

Библиографический список

1. Федеральный закон "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" от 23.11.2009 N 261-ФЗ

2. .Н. Богословский, А.Н. Сканави "Отопление", изд.1991г., Москва, Стройиздат

Код для цитирования: Скопировать