Расчет влаговыделений с открытой не кипящей водной поверхности (методика Кокорина) предназначен для определения влажностной нагрузки помещения от зеркала воды с учетом площади поверхности, подвижности воздуха и характера использования ванны. Полученные данные используют при расчете тепловлажностного баланса помещения и подборе систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Физическая основа расчета базируется на процессе испарения влаги с открытой водной поверхности: интенсивность влаговыделений определяется разностью влагосодержания насыщенного воздуха у поверхности воды и воздуха в помещении. При расчете учитывают скорость движения воздуха над поверхностью воды и степень турбулизации зеркала воды, зависящую от режима эксплуатации бассейна или ванны.

Четыре альтернативные методики. Для одной и той же чаши можно выполнить расчет по четырем методикам: Кокорин, VDI 2086, Бязин-Крумме, НП «АВОК». Выбор определяется принятой нормативной базой проекта.

Что рассчитывается#

• Влаговыделения - количество влаги, испаряющейся с водной поверхности бассейна в воздух помещения, кг/ч.
• Скрытая теплота испарения Q_L - отвод тепла испарением от зеркала воды к воздуху, автоматически рассчитываемый по найденным влаговыделениям W и температуре воды, кВт.
• Коэффициент испарения - зависит от скорости воздуха над поверхностью воды: σис = 25 + 19·v, кг/(м²·ч).
• Коэффициент турбулизации - учитывает тип бассейна и характер использования водной поверхности: от 0,5 (закрытый) до 1,5 (аттракционы).

Исходные данные#

• Площадь водной поверхности F, м²: технологическое задание, план бассейна.
• Коэффициент турбулизации A: тип бассейна: 0,5 - закрытый; 1,0 - спортивный; 1,5 - оздоровительный с аттракционами.
• Скорость воздуха над поверхностью воды v, м/с: проект воздухораспределения, обычно 0,05-0,15 м/с.
• Температура воды t_w, °C: технологическое задание, СП 310.1325800.
• Температура воздуха t_v, °C: задание на проектирование, обычно на 1-2 °C выше температуры воды.
• Относительная влажность воздуха φ_v, %: задание на проектирование, обычно 50-65 %.
• Барометрическое давление P_b, кПа: СП 131.13330, по умолчанию 101,3 кПа.

Как выглядит расчет#

Блок таблицы «Влаговыделения с водной поверхности (Кокорин)».

В этой же строке программа выводит два связанных результата: влаговыделения W, кг/ч, и скрытую теплоту испарения Q_L, кВт. Значение Q_L не задается отдельно: оно автоматически пересчитывается по найденным влаговыделениям и температуре воды.

Рабочий порядок#

Практический пример#

Спортивный бассейн#

Методика Кокорина для чаши площадью 250 м² при расчетных параметрах воды и воздуха в помещении бассейна.

Условие задачи#

Требуется определить влаговыделения W и связанный отвод тепла испарением Q_L.

В примере приняты:

• площадь водной поверхности F = 250 м²;
• коэффициент турбулизации A = 1,0;
• скорость воздуха над поверхностью воды v = 0,1 м/с;
• температура воды t_w = 28 °C;
• температура воздуха t_v = 30 °C;
• относительная влажность воздуха φ_v = 60 %;
• барометрическое давление P_b = 101,3 кПа.

Что задается в интерфейсе#

Результаты расчета#

После определения влаговыделений программа автоматически пересчитывает их в скрытую теплоту:

$$Q_L = \frac{(2500 - 4{,}2 \times 28) \times 54{,}32}{3600} = \frac{2382{,}4 \times 54{,}32}{3600} = 35{,}95 \text{ кВт}$$

Расчетные зависимости (справочно)#

Влаговыделения с открытой не кипящей водной поверхности#

Согласно [1] и [2], определяются по зависимости:

$$ W_{\text{ис}} = \frac{A \cdot F \cdot \sigma_{\text{ис}} \cdot (d_{\text{w}} - d_{\text{в}})}{1000} $$

где:

• \(A\) - коэффициент, учитывающий турбулизацию поверхности воды в ванне плавательного бассейна. Принимается равным:
  • 0,5 - при закрытом зеркале воды;
  • 1,0 - при спортивном бассейне;
  • 1,5 - при оздоровительном бассейне с аттракционами;
• \(F\) - площадь поверхности водяной ванны, м²;
• \(\sigma_{\text{ис}}\) - коэффициент испарения, кг/(м²·ч) на 1 кг влаги. Вычисляется по опытной формуле:

$$ \sigma_{\text{ис}} = 25 + 19 \cdot v $$

где \(v\) - скорость движения воздуха над поверхностью воды, м/с.

Согласно [3] скорость не должна превышать 0,2 м/с, согласно [4] - не более 0,15 м/с.

• \(d_{\text{w}}\) - влагосодержание насыщенных водяных паров при температуре поверхности воды, г/кг. Определяется по I-d диаграмме или рассчитывается по зависимостям из [5] (см. ниже). Параметры: \(t\) - температура поверхности воды; \(\varphi = 100\%\);
• \(d_{\text{в}}\) - влагосодержание поступающего к поверхности воды воздуха, г/кг. Определяется по I-d диаграмме или рассчитывается по зависимостям из [5] (см. ниже).

Отвод тепла испарением от зеркала воды к воздуху#

$$Q_L = \frac{(2500 - 4{,}2 \cdot t_w) \cdot W}{3600}$$

где \(Q_L\) - скрытая теплота испарения, кВт; \(t_w\) - температура воды, °C; \(W\) - влаговыделения с поверхности воды, кг/ч; 2500 кДж/кг - удельная теплота парообразования при 0 °C; 4,2 - поправка на каждый градус температуры воды, кДж/(кг·°C).

Расчет влагосодержания воздуха#

Согласно [5], определяются по зависимости:

$$ d = 622 \cdot \frac{P_{\text{п}}}{P_{\text{б}} - P_{\text{п}}} $$

где:

• \(P_{\text{б}}\) - барометрическое давление атмосферного воздуха, кПа. Принимается по [6].
• \(P_{\text{п}}\) - парциальное давление водяного пара, кПа. Определяется по формуле:

$$ P_{\text{п}} = \frac{P_{\text{н}} \cdot \varphi}{100} $$

где \(\varphi\) - относительная влажность воздуха (для поверхности воды принимается 100%), %; \(P_{\text{н}}\) - давление насыщенного водяного пара, кПа (см. таблицу ниже).

Давление насыщенного водяного пара (кПа)#

Альтернативная методика - VDI 2086. Для сравнения результатов или при требовании европейских норм используйте «Влаговыделения с открытой водной поверхности (VDI 2086)».

Литература#

Что дальше#

• Методика VDI 2086 - сравнить результат с расчетом по методике Общества немецких инженеров.
• Методика НП «АВОК» - сравнить результат с расчетом по российским рекомендациям для бассейнов.
• К обзору направления - все 16 расчетных методик направления «Тепло- и влагопоступления».