Периоды года

Тем-ра,

⁰С

Тепло-

содерж.

кДж/кг

Относ.

Влажн.,

%

Бар.

давл.,

Р_бар

Геогр.

широта,

град.

Тёплый

23,6

51,1

65

990

56

Переходный

8

22,5

65

990

56

Холодный

-24

-23

65

990

56

Периоды года

Температура,

⁰С

Относительная влажность, %

Скорость ветра, м/с

Тёплый

26,6

£ 65

£ 0,5

Переходный

16

£ 65

£ 0,2

Холодный

16

£ 65

£ 0,2

Расчетная величина

Ориентация

Время занятости помещения

7-8

8-9

9-10

10-11

11-12

12-13

13-14

14-15

15-16

16-17

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

q_п. + q_р

Восток

669

618

469

269

104

54

50

48

47

41

K₁

0,45

0,45

0,45

0,45

0,45

0,45

0,45

0,45

0,45

0,45

K₂

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

0,95

k_оп

35,2

35,2

35,2

35,2

35,2

35,2

35,2

35,2

35,2

35,2

F_с

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

0,65

Q_ост

6543

6045

4587

2630

1017

528

489

469

460

Наименование

(t_в - t_н)n

k

Добавочные потери

1+Sb

Теплопотери, Вт

Наружные ограждения

Ориент.

Размер

Площадь

ориентация

Инф.

Входные двери

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Обеденный зал

НС

В

24,4*4,2-52,5

Теплопотери в переходный период определяются пересчетом и составляют:

Q_т.п.^п.п. = Q_т.п.×(t_в-t_n^n.n.) / (t_в-t_н.р.о) = 12758(18-8) / (16+24) = 2552 Вт.

Теплоизбытки помещения составляют:

Q_изб =åQ_пост - åQ_расх =42926 - 2552 - 402,5 = 39972 Вт.

Поступление влаги в помещение.

DW_изб = W_люд, + W_г.п кг/ч;

где W_люд - количество влаги, выделяемое людьми, кг/ч;

W_{г.п _}- количество влаги, выделяемое горячей пищей, кг/ч

Количество влаги, выделяемое людьми, кг/ч, определяется по формуле:

W_люд = g_чел×n = 40 × 140 + 40 ·140 ·0,85 = 10360 г/ч;

Количество влаги, выделяемое от горячей пищи кг/ч, определяется по формуле:

W_г.п = 0,022 · n · τ = 0,022 · 280 · 0,3 = 1,85 кг/ч

DW_изб =10.36+1.85=12.21 кг/ч.

Поступление газовых вредностей.

М_со = m_со × n = 23 × 140 + 23 · 140 ·0,85 = 5957, л/ч;

Холодный период.

Составление теплового баланса.

Определение поступлений тепла в помещение.

В помещение в холодный период тепло поступает от следующих источников, Вт:

åQ_пост = Q_люд + Q_с.о +Q_и.о+ Q_г.п

где: Q_люд - теплопоступления от людей, Вт;

Q_и.о - теплопоступления от искусственного освещения, Вт.

Q_г.п - теплопоступления от горячей пищи, Вт.

Q_с.о. - теплопоступления от системы отопления, Вт.

Q_люд = 145 · 140 + 145 ·140 · 0,85 = 37555, Вт.

Теплопоступления от источников искусственного освещения, Вт, определяется по формуле:

Q_{иск.осв} = Е × F × q_осв × h_осв, (5.12)

где :

Е - освещённость, лк, принимается по /7, табл. 2.3/;

F - площадь пола помещения, м²;

q_осв - удельные тепловыделения, Вт/м²×лк, принимаются по /7, табл. 2.4/;

h_осв - доля тепла, поступающего в помещение. Т.к. светильники расположены открыто, то всё тепло передаётся воздуху помещения, т.е.h_осв=1

Q_{иск.осв} = 200 × 502,6 × 0,077 × 0.8=8748 Вт

Теплопоступления от горячей пищи, Вт:

åQ_пост = 25 · n · τ = 25 · 280 · 0.3 = 2100 Вт

В обеденном зале система отопления работает круглосуточно. При этом теплопотери обеденного зала компенсируются системой отопления.

Суммарные теплопоступления в холодный период составят:

åQ_пост = 37555 + 8748 + 2100 + 12758 = 61161 Вт.

Потери тепла.

В холодный период потери тепла состоят из теплопотерь через наружные ограждения:

åQ_расх = Q_т.п.^х.п. + Q_инф = 14770 Вт.

Теплоизбытки помещения составляют:

Q_изб =åQ_пост - åQ_расх =61161 – 14770 = 46391 Вт.

Поступление влаги в помещение.

DW_изб = W_люд, + W_г.п кг/ч;

где W_люд - количество влаги, выделяемое людьми, кг/ч;

W_{г.п _}- количество влаги, выделяемое горячей пищей, кг/ч

Количество влаги, выделяемое людьми, кг/ч, определяется по формуле:

W_люд = g_чел×n = 40 × 140 + 40 ·140 ·0,85 = 10360 г/ч;

Количество влаги, выделяемое от горячей пищи кг/ч, определяется по формуле:

W_г.п = 0,022 · n · τ = 0,022 · 280 · 0,3 = 1,85 кг/ч

DW_изб =10.36+1.85=12.21 кг/ч.

Поступление газовых вредностей.

М_со = m_со × n = 23 × 140 + 23 · 140 ·0,85 = 5957, л/ч;

Теплонапряженность помещения.

Теплонапряженность помещения зависит от теплоизбытков и объема помещения, и определяется:

q = Q_изб / V_пом, Вт/м³.

Полученные значения теплопоступлений, потерь тепла и теплонапряженности занесены в таблицу 5.

Таблица 5

Таблица теплового баланса

5. Расчёт требуемого воздухообмена в помещениях здания

Требуемая производительность систем общеобменной вентиляции - воздухообмен определяется расчётом из условия ассимиляции избытков тепла, влаги и растворения углекислого газа СО₂. Для этого составляется система уравнений - уравнение теплового баланса воздуха и уравнение баланса вредностей.

В случаях устройства только общеобменных систем приточно-вытяжной вентиляции, что характерно для помещений общественных зданий, требуемый воздухообмен, кг/ч, определяется по формулам:

для борьбы с избытками полного тепла:

G_Q = DQ_изб / (I_у-I_п),

для борьбы с влагоизбытками:

G_w = DW / (d_у-d_п) × 10³,

для борьбы с газовыми вредностями (СО₂):

G_co = M_co / (К_у-К_п),

где I_у, t_у, d_у - параметры воздуха, удаляемого из помещения системой общеобменной вытяжной вентиляции;

I_n, t_n, d_n - параметры приточного воздуха.

Значения для приточного и удаляемого воздуха определяются после построения процессов на I-d диаграмме, в зависимости от принятой схемы организации воздухообмена.

Санитарные нормы устанавливают минимальное количество наружного воздуха, которое необходимо подавать в помещение на одного человека. Её значение принимают по требованиям соответствующих глав СНиП: для обеденного зала (расчётное помещение) - 20 м³/ч на 1 человека.

Воздухообмен, необходимый для одновременной ассимиляции избытков тепла и влаги, рассчитывают графоаналитическим способом по I-d диаграмме.

Расчёт воздухообмена и построение процессов выполняется для трёх периодов года, при этом учитываются избытки полного тепла.

Тёплый период.

Исходные данные:

DQ_изб = 32730 Вт;

DW_изб = 14,8 кг/ч;

М_со2 = 5957 л/ч.

В помещение подаётся наружный воздух, при этом параметры наружного воздуха т.Н соответствуют параметрам притока.

1. т.Н (dн=10,9 г/кг; tн=23,6 °С; Iн=51,0 кДж/кг; j= 60%).

2. т.Н = т.П.

3. e_т.п. = DQ_изб × 3,6 / DW_изб = 32730 × 3,6 / 14,8 = 7961 кДж/кг.

4. Через т.Н ® e_т.п..

5. eт.п. пересекается с tв=26,60С ® т.В (Iв=55,8; dв=11,4; ).

6. Grad_t = 1,1,°С; t_у = t_в + Grad_t (Н - h_рз) = 26,6 + 1,1·(3,4-1,9) = 28,2°С.

7. т.У (I_у=56,8; d_у=12,0;).

8. Требуемый воздухообмен по теплу и влаге составит:

G_Q = 32730×3,6 / (55,8-51,0) = 25070 кг/ч.

G_W = 14,8×10³ / (11,4-10,8) = 24667 кг/ч.

8. Невязка составляет:

(25070 - 24667) / 25070 × 100% = 1,6% < 5%.

Требуемый воздухообмен по газовым вредностям:

G_co = M_co / (К_у-К_п) = 5957/(1,25 – 0,5) = 7943 м³/ч;

где: К_у – концентрация углекислого газа в удаляемом воздухе;

К_п - концентрация углекислого газа в приточном воздухе.

За расчетный воздухообмен в теплый период принимается воздухообмен по избыткам влаги:

G_Q = 25070 кг/ч.

Переходный период.

Исходные данные:

DQ_изб = 39972 Вт;

DW_изб = 12.21 кг/ч;

М_со2 = 5957 л/ч.

В виду того, что в обеденном зале имеются значительные теплоизбытки, воздухообмен в переходный период решается по прямой задаче.

1. т.Н (d_н=5,17 г/кг; t_н= 8 °С; I_н= 22,5 кДж/кг).

2. Dd = d_у-d_н = DW_изб×10³ / G_н^тр = 12210/25070 = 0,49.

3. d_у = d_н+Dd = 5,17 + 0,49 = 5,66 г/кг.

4. t_у = t_в + Grad_t (Н - h_рз) =16+1,1 · (3,4-1,9) = 16,95 ⁰С.

5. d_у пересекается с t_у ® т.У.

6. e_т.п. = 39972 / 12,21 = 11785 кДж/кг.

7. Через т.У ® e_х.п. .

8. На пересечении e_х.п и d_н=5,17 получается т.П.

9. т.П (tп= 11,50C; Iп=24,7 кДж/кг; dп=5,17 г/кг).

Холодный период.

В холодный период расчет производится по обратной задаче. За расчетный воздухообмен принимается наибольший, воздухообмен в теплый период.

G_расч = G_Q^тп = 25070 кг/ч.

Исходные данные:

DQ_изб = 46391 Вт;

DW_изб = 12,21 кг/ч;

G_расч = G_Q^тп = 25070 кг/ч.

1. т.Н (dн=0,25 г/кг; tн= -24 °С; Iн= -23 кДж/кг).

2. Dd = d_у-d_н = DW_изб×10³ / G_н^тр = 12210/25070 = 0,49.

3. d_у = d_н+Dd = 0,4 + 0,49 = 0,9 г/кг.

4. t_у = t_в + Grad_t (Н - h_рз) =16+1,1 · (3,4-1,9) = 16,95 ⁰С.

5. d_у пересекается с t_у ® т.У.

6. e_х.п. = 46391 / 12,21 = 13676 кДж/кг.

7. Через т.У ® e_х.п.

8. На пересечении e_х.п и d_н=0,25 получается т.П.

9. т.П (tп= 11,20C; Iп=14,6 кДж/кг; dп=0,9 г/кг).

6. Составление воздушного баланса

Исходя из требуемого воздухообмена определяется расчетный воздухообмен в расчитываемом помещении.

Расчетный воздухообмен по притоку составляет:

L_п = G_расч / r_tп = 25070 / (353/(273 + 23,6)) = 21067 м³/ч;

где: r_tп – плотность воздуха при температуре приточноого воздуха в расчетный период.

Кратность воздухообмена по притоку составляет:

К_п = L_п / V = 21067 / 1708,8 = 12,3 1/ч;

где К - нормативная кратность воздухообмена, зависящая от назначения помещения, 1/ч;

V = 1708,8 м³ - объём помещения.

Расчетный воздухообмен по вытяжке составляет:

L_в = G_расч / r_tв = 25070 / (353/(273 + 26,6)) = 21277 м³/ч;

Кратность воздухообмена по вытяжке составляет:

К_в = L_в / V = 21277 / 1708,8 = 12,45 1/ч.

Результаты расчётов воздухообмена по притоку и вытяжке для всех помещений сводятся в таблицу 6.

Таблица 6

Воздухообмены

Для здания в целом определяются суммарные воздухообмены по притоку и вытяжке. Разницу между суммарными притоком и вытяжкой называют «дисбаланс». Дисбаланс = 27429-25766 =1663.Так как величина дисбаланса отрицательная, для получения нулевого баланса эту разницу падаем в тамбура и коридоры..

7. Способ организации воздухообмена в помещении

В проектируемом здании студенческой столовой устраивается одна приточная и две вытяжных системы вентиляции с механическим побуждением, и одна система с естественной вытяжкой.

Приточная система П-1 подает воздух в обеденный зал. Вентиляционная камера для приточной системы П-1 располагается на втором этаже здания. В обеденном зале приточная система оборудуется, для подачи воздуха в помещение, приточными решетками РР. Так как в обеденный зал подается большое количество воздуха, то на магистральном воздуховоде, ближе к вентилятору, предусматривается установка шумоглушителя.

Вытяжная система В-1 предназначена для удаления воздуха из обеденного зала, а вытяжная система В-2 предназначена для удаления воздуха: из моечной столовой и кухонной посуды и горячего цеха. Вентиляционная камера для вытяжных систем системы В-1 и В-2 располагается на третьем этаже здания. Для забора воздуха из помещений в воздуховодах устраиваются решетки Р.

Естественная вытяжная система ВЕ-1 обслуживает кабинет зав. производством, и через канал в перекрытии выбрасывается в атмосферу.

8. Аэродинамический расчёт воздуховодов

При перемещении воздуха в системах вентиляции происходит потеря энергии, которая обычно выражается в перепадах давлений воздуха на отдельных участках системы и в системе в целом.

Цель аэродинамического расчёта воздуховодов сводится:

1. К определению размеров поперечного сечения воздуховодов на различных участках;

2. К подсчёту потерь давления в сети на преодоление сопротивлений;

3. К увязке потерь давления в ответвлениях.

Прежде чем приступить к расчёту, вычерчивается аксонометрическая схема системы с указанием на ней всех элементов сети, в которых возникают потери (решётки, повороты, тройники и т.п.).

Аэродинамический расчёт вентиляционной системы состоит из двух этапов: расчёта участков основного направления - магистрали и увязки всех остальных участков системы. Расчёт ведётся в такой последовательности.

1. Определяю нагрузки отдельных расчётных участков. Для этого систему разбивают на отдельные участки. Расчётный участок характеризуется постоянным по длине расходом воздуха. Границами между отдельными участками служат тройники. Расчётные расходы на участках определяют суммированием расходов на отдельных ответвлениях, начиная с периферийных участков. Значения расхода, номер и длины каждого участка указываются на аксонометрической схеме.

2. Выбираем основное (магистральное) направление, для чего выявляем наиболее протяжённую и наиболее нагруженную цепочку последовательно расположенных расчётных участков.

3. Нумерацию участков магистрали начинают с самого удалённого от вентилятора, и определяют на них расход воздуха и длину. Расход, длину и результаты последующих расчётов заносятся в таблицу аэродинамического расчёта таблица 7.

4. Размеры сечения расчётных участков определяют, задаваясь скоростью движения воздуха. Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах устанавливается из экономических соображений. Малые скорости вызывают меньшие потери давления, но требуют большего расхода металла на воздуховоды. А большие скорости снижают капитальные затраты на воздуховоды, но увеличивают эксплуатационные расходы на электроэнергию, идущую на преодоление возросшего сопротивления в воздуховодах. Рекомендуемые значения скоростей принимаются: до 8 м/с - в магистралях, до 5 м/с - в ответвлениях.

Пример расчета учаска 1 П1. Ориентировочную площадь поперечного сечения, м², принимаю по формуле:

F = L / (3600×V_рек) = 4214 / (3600 × 5) = 0,23 м²;

где L - расчётный расход воздуха на участке 1, м³/ч;

V_рек - рекомендуемая скорость движения воздуха на участках вентиляционных систем.

5. Фактическая скорость, м/с, определяется с учётом площади сечения принятого стандартного воздуховода:

V_фак = L / (3600×F_ф) = 4214 / (3600×0,25) = 4,7 м/с;

6. Исходя из полученной скорости и диаметра определяется динамическое давление и удельные потери давления на трение по /5/. Так как воздуховоды прямоугольные с размерами a×b расчёт производится по эквивалентному по скорости диаметру:

d_эv = 2×a×b / (a+b) = 2×500×500 / (500+500) = 500 мм;

где a, b - размеры прямоугольного воздуховода, мм.

7. Потери давления в местных сопротивлениях участков зависят от суммы коэффициентов местного сопротивления и динамического давления. Коэффициенты местного сопротивления участков приведены в таблице 8.

8. Общие потери давления на участке равны сумме потерь на трение и в местных сопротивлениях.

9. Далее определяются суммы потерь давления на всех участках от начала магистрали.

10. Расчёт потерь в ответвлениях сводится к увязке суммы потерь давления в узловых точках, общих для магистрали и ответвления. Невязка давления в узлах не должна превышать 10%:

% = (DР_маг^расп-DР_отв) / DР_маг^расп × 100 £ 10,

где DР_маг^расп - располагаемые потери давления по магистрали до рассчитываемого ответвления (узловой точки);

DР_отв - потери давления по участку ответвления.

Если условие выполняется, то ответвления считается увязанным. Если невязка при использовании стандартных размеров воздуховодов и допустимых скоростей превышает 10%, то в этих случаях на ответвляемых участках устанавливаются дополнительные местные сопротивления в виде диафрагм, дроссель-клапанов или шиберов.

Таблица 7

Аэродинамический расчёт воздуховодов

6,5

12,7

4,1

52

58,5

-

7

4214

15

4,7

500

500х500

0,25

0,433

1

6,5

12,7

0,3

3,8

10,3

-

8

4214

15

4,7

500

500х500

0,25

0,433

1

6,5

12,7

1,5

19,1

25,6

-

9

4214

15

4,7

500

500х500

0,25

0,433

1

6,5

12,7

1,1

13,97

20,5

-

В-1

1

2660

21

4,6

400

400х400

0,16

0,576

1

12,1

12,7

3,85

48,9

61

61

2

5320

6

6

500

500х500

0,25

0,715

1

4,3

21,6

0,4

8,6

12,9

73,9

3

7980

6

7,3

545

500х600

0,3

0,877

1

5,3

31,7

0,35

11,1

16,4

90,3

4

10640

24,6

7,4

615

500х800

0,4

0,809

1

19,9

29,4

6

176,4

196,3

286,6

5

2660

15

4,6

400

400х400

0,16

0,576

1

8,6

12,7

2,7

34,3

42,9

-

6

2660

15

4,6

400

400х400

0,16

0,576

1

8,6

12,7

2,45

31,1

39,7

-

7

2660

15

4,6

400

400х400

0,16

0,576

1

8,6

12,7

2,65

33,6

42,2

-

В-2

1

1951,4

10,5

4,3

333

250х500

0,125

0,629

1

6,6

12,1

3,9

47,2

53,8

53,8

2

3027,4

15

6,7

333

250х500

0,125

1,24

1

18,6

6,4

0,6

3,8

22,4

76,2

3

4103,4

4

7,1

400

400х400

0,16

1,23

1

4,92

30,2

2,4

72,5

77,4

153,6

4

1076

10

4,8

250

250х250

0,0625

1,16

1

11,6

15

2,9

43,5

53,1

-

5

1076

10

4,8

250

250х250

0,0625

1,16

1

11,6

15

2,8

42

53,6

-

ВЕ-3

1

21,9

5,15

0,41

120

100х150

0,015

0,046

1

0,24

0,1

5,15

0,435

0,675

-

№ участка

Местное сопротивление

Значение к.м.с., x

1

2

3

П-1

1

РР

Тройник на проход

2 Отвод 90°

2,2

0,7

2х1,2

å=5,3

2

Тройник на проход

0,45

3

Тройник на проход

3

4

Тройник на проход

0,45

5

2 Отвод 90°

2х1,2

å=2,4

6

Тройник на ответвление

РР

Отвод 90°

0,7

2,2

1,2

å=4,1

7

Тройник на ответвление

РР

Отвод 90°

0,3

2,2

1,2

å=3,7

8

Тройник на ответвление

РР

Отвод 90°

1,5

2,2

1,2

å=4,9

9

Тройник на ответвление

РР

Отвод 90°

1,1

2,2

1,2

å=4,5

В-1

1

Решетка типа Р

Отвод 90°

Тройник на проход

2

1,2

0,65

å=3,85

Для узла «А» системы П-1 невязка по давлению составляет:

% = (DР¹-DР⁶) / DР¹ × 100 = (76,5-58,5) / 76,5 × 100 = 23 > 10.

Необходимый коэффициент местного сопротивления составляет:

x = (DР_маг^расп-DР_отв) / DР_v^отв,

x = (DР_маг¹-DР_отв⁶ ) / DР_v^отв6 = 18,03 / 12,7 = 1,4

По таблице 12,52 /3/ определяется размер диафрагмы для соответствующего диаметра воздуховода.

400 х 400 с x = 1,4.

Для узловой точки «Б» системы П-1 невязка по давлению составляет:

% = (88,6 – 10,3) / 88,6 × 100 = 88 > 10,

Необходимый коэффициент местного сопротивления составляет:

x = 78,3/ 12,7 = 6,2

По таблице 12,52 /3/ определяется размер диафрагмы для соответствующего диаметра воздуховода.

328 х 328 с x = 6,2.

Для узловой точки «В» системы П-1 невязка по давлению составляет:

% = (151,4 – 25,6) / 151,4 × 100 = 83 > 10,

Необходимый коэффициент местного сопротивления составляет:

x = 125,8 / 12,7 = 9,9

По таблице 12,52 /3/ определяется размер диафрагмы для соответствующего диаметра воздуховода.

298 х 298 с x = 9,9.

Для узловой точки «Г» системы П-1 невязка по давлению составляет:

% = (172,1-20,5) / 172,1 × 100 = 88 > 10,

Необходимый коэффициент местного сопротивления составляет:

x = 151,6 / 12,7 = 11,9.

По таблице 12,52 /3/ определяется размер диафрагмы для соответствующего диаметра воздуховода.

287 х 287 с x = 11,9.

Система В-1

Для узла «А» системы В-1 невязка по давлению составляет:

% = (61 – 42,9) / 61 × 100 = 30 > 10.

Необходимый коэффициент местного сопротивления составляет:

x = 18,1/12,7 =1,4

По таблице 12,52 /3/ определяется размер диафрагмы для соответствующего диаметра воздуховода.

320х320 с x = 1,4.

Для узла «Б» системы В-1 невязка по давлению составляет:

% = (73,9 – 39,7) / 73,9 × 100 = 46 > 10.

Необходимый коэффициент местного сопротивления составляет:

x = 46/12,27 = 3,6

По таблице 12,52 /3/ определяется размер диафрагмы для соответствующего диаметра воздуховода.

288х288 с x = 3,4.

Для узла «В» системы В-1 невязка по давлению составляет:

% = (90,3 – 42,2) / 90,3 × 100 = 53 > 10.

Необходимый коэффициент местного сопротивления составляет:

x = 48,1/12,7 =3,8

По таблице 12,52 /3/ определяется размер диафрагмы для соответствующего диаметра воздуховода.

281х281 с x = 3,8.

Система В-2

Для узла «А» системы В-2 невязка по давлению составляет:

% = (53,8 – 53,1) / 53,8 × 100 = 1 < 10.

Т.к. нагрузка на ответвлении и магистрали расходятся на 1%, увязка не производиться.

Для узла «Б» системы В-2 невязка по давлению составляет:

% = (76,2 – 53,6) / 76,2 × 100 = 30 > 10.

Необходимый коэффициент местного сопротивления составляет:

x = 22,6/11,6 = 1,9

По таблице 12,52 /3/ определяется размер диафрагмы для соответствующего диаметра воздуховода.

195х195 с x = 2.

9. Расчёт и подбор вентиляционного оборудования

Вентиляционная камера - это помещение для размещения вентиляционного оборудования: вентиляторов, калориферов, фильтров и т.д.

В данном параграфе производится расчёт и подбор воздухозаборных вентиляционных решёток, утеплённого клапана, фильтров, калориферов, вентилятора и электродвигателя для расчётной приточной системе.

Воздухозаборные устройства ( решётки и шахты).

Воздухозаборные решётки подбирают исходя из того, что скорость движения воздуха в живом сечении не превышает 5¸6 м/с, при расчётной производительности системы вентиляции: L = 21076 м³/ч.

Решётка необходимого сечения набирается из базовых штампованных решёток завода «Сантехдеталь», габаритные размеры которых приведены в /12, прил.2/.

Задаёмся скоростью движения воздуха в жалюзийной решетке равной 6 м/с и находим необходимую площадь:

f_возд = 21076 / (3600×6) = 0,97 м².

По допустимой площади выбираем 6 воздухозаборных решётки типа СТД 5291 с размерами 450х490 мм.

Затем находится фактическая скорость движения воздуха:

V_факт = 21076 / (3600×0,157×6) = 6,2 м/с.

Р_дин = 22,8 Па.

В виду того, что приточная камера располагается на втором этаже здания, приточная камера, как таковая, отсутствует.

Потери давления в воздухозаборном устройстве, Па:

DР_взу = DР_взр + DР_ш = x_реш×Р_дин = 1,2 × 22,8 = 27,4 Па,

Подбор утеплённого клапана

Утеплённые клапаны предназначены для предотвращения поступления холодного наружного воздуха в приточные камеры и помещения при отключённом вентиляторе. Клапаны выбираются исходя из скорости движения воздуха в живом сечении 5¸6 м/с. Индекс клапанов, площадь живого сечения и размеры выбираются по /12, прил.2/.

f_возд = 21076 / (3600×6) = 0,97 м².

К установке принимается клапаны воздушные утепленные КВУ (с подогревом), с размерами 1400 х 1800 мм, площадью 2,52 м².

V_факт = 21076 / (3600×2,52) = 2,3 м/с.

DР_ук = x_ук × Р_v = 0,2 × 8,2 = 1,64 Па.

Подбор воздушного фильтра.

Фильтры предназначены для очистки наружного воздуха, поступающего в приточную установку, от пыли. В данном проекте применяются фильтры ячейковые. Исходными данными для подбора фильтров являются расход воздуха, равный производительности системы вентиляции, м³/ч, и требуемая эффективность очистки.

Количество ячеек, шт, определяется:

n = L/L₁,

n = 21076 / 2500 = 8,4 шт. ® 9 шт.

К установке принимается 9 фильтров ФяКП с фильтрующим материалом ФНИ, с компоновкой 2х2..

DР_ф = DР_нач · 2,5 = 60 · 2,5 = 150 Па.

Количество оседающей пыли, г/ч, при заданной степени очистки h, %, и начальной запыленности С_н, мг/м³, составляет:

q = (L × C_н × h) / (n × 100 × 1000) = (21076×1×92) / (9×100×1000) = 2,15 г/ч.

Пылеемкость ячейки составляет:

П_я = П_уд × f_я = 4000 × 0,22 = 880,2 г.

Время работы фильтра:

t = П_я / q = 880,2 / 2,15 = 409,4 ч.

Подбор калориферной установки

В холодный и переходный периоды года возникает необходимость в нагревания приточного воздуха, для этого устанавливают калориферы.

Массовый расход воздуха:

G = L × r_tп = 21076 × (353/(273+11,2)) = 26178 кг/ч.

1. Расход тепла на нагрев воздуха в калориферной установке, Вт:

Q_возд = 0,278×G×c_в×(t_п-t_см) = 0,278 × 26178×1,005×(11,2+24) = 257448 Вт,

где G - количество воздуха, нагреваемого в калориферах, кг/ч;

с_в - теплоёмкость воздуха, равная 1,005 кДж/кг×⁰С;

t_пр, t_н - соответственно температура приточного и смеси, ⁰С.

2. Определяется температура воды на входе и на выходе из калорифера:

T1 = d_tр × j^0,75 + t_в + 0,5 × Dt j,

T2 = d_tр × j^0,75 + t_в - 0,5 × Dt j,

d_tр – разность средних температур теплоносителя при расчетной температуре наружного воздуха на отопление.

d_tр = ((Т_г + Т_о)/2) – t_в = ((150+70)/2)-16 = 94.

j - коэффициент расхода;

j = (t_в - t_нрв) / (t_в - t_нро) = (16+24)/(16+31) = 0,85.

Dt = Т_г - Т_о – разность температур теплоносителя при расчетной наружной температуре на отопление.

Dt = 150 – 70 = 80°С.

Тогда:

T1 = 94 × 0,85^0,75 + 16 + 0,5 × 80 × 0,85 = 133,2°С,

T2 = 94 × 0,85^0,75 + 16 - 0,5 × 80 × 0,85 = 65,2°С.

2. Задаёмся значением массовой скорости ur = 5, кг/м²×с, и находим площадь живого сечения:

f_возд. = 26178 / (3600×5) = 1,45 м².

4.По вычисленному значению площади выбирается марка, модель, номер и количество параллельно установленных по воздуху калориферов с таким расчётом, чтобы действительное живое сечение было возможно ближе к величине f_возд.

Принимается калорифер КВС115 –ПУЗ с характеристиками:

- площадь поверхности теплообмена со стороны воздуха – 80,3 м²;

- площадь сечения фронтального - 0,581 м²;

- площадь сечения для прохода теплоносителя - 0,00261 м²;

2. Находим фактическую массовую скорость воздуха:

(ur)_факт = 26178 / (3600×1,162) = 4,4 кг/м²×с.

5. Скорость движения воды по трубкам калориферов, м/с:

w_т/н = Q_возд×3,6/ 3600×r_воды×с_воды×(Т1-Т2)×m×f_тр = 257448×3,6/ 3600×1000×4,187×(133,2-65,2)×2×0,00261 = 0,35 м/с;

где r_воды - плотность воды, равная 1000 кг/м³;

с_воды - теплоёмкость воды, равная 4,187 кДж/кг×⁰С;

Т1, Т2 - температура воды соответственно на входе и выходе из калориферов;

m - количество калориферов, параллельно соединённых по воде, шт;

f_тр - площадь сечения трубок одного калорифера для прохода теплоносителя, м².

6. Коэффициент теплопередачи, Вт/м²×⁰С, для принятой модели калорифера определяют по табл. II.7 /5/.

К = 34,64 Вт/м²×⁰С.

7. Потери давления в калориферной установке составляют:

DР_ку = 59,27 Па.

8. Теплопроизводительность калориферной установки определяется, Вт:

Q_к.у = K×F×(Т_ср - t_ср),

где F - поверхность нагрева калорифера, м²;

Т_ср = (Т1+Т2)/2 = (133,2+65,2)/2 = 99,2⁰С - средняя температура воды в калорифере, ⁰С.

Q_к.у = 34,64 × 80,3 × (99,2 + 6,4) = 293736 Вт.

Теплоотдача калориферной установки должна быть больше необходимого расхода тепла на нагрев воздуха на величину запаса:

10% £ (Q_к.у-Q_в)/Q_в×100% £ 25%,

10% £ (293736-257448)/257448×100% = 15 £ 25%

10%£ 15% £ 25%.

Условие выполнено, значит расчёт и выбор калорифера произведён верно.

9.Сопротивление калориферной установки по воздуху, Па:

DР_к.у = 59,27 Па - определяется по /5/.

Подбор воздушной обводной заслонки

Для калориферов подбирается из условия:

f_вз = 0,7 × f_действ,

где f_вз – площадь живого сечения воздушной обводной заслонки, м²;

f_действ – площадь живого сечения калориферной установки для прохода воздуха, м².

f_вз = 0,7 × 1,162 = 0,81 м².

Подбор вентиляторов

Подбор вентилятора для приточной системы П-1

Вентиляторы подбирают по свободным графикам и индивидуальным характеристикам /5, прил.1/.

1. Производительность вентилятора, м³/ч:

L_в = к_под × L_сист. = 1,1 × 21076 = 23184 м³/ч;

где к_под - коэффициент, учитывающий подсосы и утечки воздуха через неплотности, принимается равный 1,1 для систем с воздуховодами из металла;

L_сист. - расход воздуха на головном (у вентилятора) участке системы, м³/ч.

2. Давление создаваемое вентилятором, Па:

Р_в = 1,1×(DР_всас + DР_нагн),

где DР_всас - потери давления (сопротивление) по всасывающей линии, Па: равняется сумме потерь давления в воздухозаборном устройстве, утеплённом клапане, фильтре, калорифере;

DР_нагн - потери давления по нагнетательной линии системы, Па;

1,1 - коэффициент запаса давления на неучтённые потери.

Р_в = 1,1 × (27,4 + 1,64 + 150 + 59,3 + 280,4) = 570,6 Па.

Используя сводный график и индивидуальные характеристики подбирают серию и номер вентилятора. Подбираются вентиляторы, сравнивая характеристики вентиляторов разных номеров и серий. При этом к установке принимается вентилятор, коэффициент полезного действия у которого ближе к максимальному значению. При оптимальном режиме работы вентилятора к.п.д. должен отличаться от максимального не более чем на 10%.

К установке принимается вентилятор тип ВЦ 4-75-6,3, Е 6.3.100-1 исполнение 1 с характеристиками:

Д = Д_ном; h = 0,84; n = 935, об/мин.

Серийно выпускаемые вентиляторы поставляются в комплекте с электродвигателями. Технические характеристики комплектов приведены в /5, прил.1, табл. 1.1 и 1.6/.

Выбирается двигатель типа 4А90L6 с мощностью 3 кВт, с частотой вращения 935, об/мин, массой вентилятора с двигателем 171,7 кг.

При выборе проверяется соответствие установочной мощности, кВт, из комплекта и при конкретных условиях по формулам:

N_у = к_з × N_д,

N_д = Р_в×L_в / (3600×102×h_в×h_п),

где к_з - коэффициент запаса /5, табл.13.4/;

h_в - к.п.д. вентилятора;

h_п - к.п.д. передачи, равный 1, т.к. установка электродвигателя на одном валу с вентилятором (исполнение 1).

N_д = 570,5×23183,6 / (3600×102×0,84×1·9,81) = 1,4 кВт.

N_у = 1,15 × 2,4 = 2,8 кВт.

Имеется запас мощности вентилятора.

Подбор вентилятора для вытяжной системы В-1

1. Производительность вентилятора, м³/ч:

L_в = к_под × L_сист. = 1,1 × 10640 = 11704 м³/ч;

2. Давление создаваемое вентилятором, Па:

Р_в = 1,1×(DР_всас + DР_нагн),

Р_в = 1,1 × (286,6+32,2) = 350,7 Па.

DР_нагн = 1,15*(1,2*6,84²)/2=32,2 Па.

К установке принимается вентилятор тип ВЦ 4-75-6,3, Е 6,3.105-1 исполнение 1 с характеристиками:

h = 0,62; n = 950 об/мин.

Серийно выпускаемые вентиляторы поставляются в комплекте с электродвигателями. Технические характеристики комплектов приведены в /5, прил.1, табл. 1.1 и 1.6/.

Выбирается двигатель типа 4А100L6 мощностью 2,2 кВт, с частотой вращения 950, об/мин. При выборе проверяется соответствие установочной мощности, кВт, из комплекта и при конкретных условиях по формулам:

N_у = к_з × N_д,

N_д = Р_в×L_в / (3600×102×h_в×h_п),

N_д = 350,7·11704 / (3600×102×0,62× 9,81*1) = 1,84 кВт.

N_у = 1,15 × 1,84 = 2,11 кВт.

Имеется запас мощности вентилятора.

Подбор вентилятора для вытяжной системы В-2

1. Производительность вентилятора, м³/ч:

L_в = к_под × L_сист. = 1,1 × 4103 = 4513 м³/ч;

3. Давление создаваемое вентилятором, Па:

Р_в = 1,1×(DР_всас + DР_нагн),

Р_в = 1,1 × (153,6+43,1) = 196,7 Па.

DР_нагн = 1,15*(1,2*7,9²)/2=43,06 Па.

К установке принимается вентилятор тип ВЦ 4-75-5 Е 5,095-1 исполнение 1 с характеристиками:

h = 0,75; n = 900 об/мин.

Серийно выпускаемые вентиляторы поставляются в комплекте с электродвигателями. Технические характеристики комплектов приведены в /5, прил.1, табл. 1.1 и 1.6/.

Выбирается двигатель типа 4А71В6 мощностью 0,55 кВт, с частотой вращения 900 об/мин. При выборе проверяется соответствие установочной мощности, кВт, из комплекта и при конкретных условиях по формулам:

N_у = к_з × N_д,

N_д = Р_в×L_в / (3600×102×h_в×h_п),

N_д = 196,7·4513 / (3600×102×0,75× 9,81*1) = 0,33 кВт.

N_у = 1,15 × 0,33 = 0,37ья кВт.

Имеется запас мощности вентилятора

10.Акустический расчёт приточной системывентиляции и разработка мероприятий для борьбы с шумом и вибрацией

Уровень шума является существенным критерием качества систем вентиляции, что необходимо учитывать при проектировании зданий.

Источниками аэродинамического шума в вентиляционной установке являются работающий вентилятор, а также движение воздуха в воздуховодах, воздухораспределителях и воздухозаборных устройствах.

Для уменьшения шума и вибрации проводится ряд предупредительных мер, к которым относятся такие, как тщательная балансировка рабочего колеса вентилятора; применение вентиляторов больших номеров с меньшим числом оборотов с лопатками, загнутыми назад, и максимальным значением к.п.д.; крепление вентиляторных установок на виброосновании и присоединение вентиляторов к воздуховодам с помощью эластичных вставок; допустимые скорости движения воздуха в воздуховодах, воздухораспределительных и воздухоприёмных устройствах, по условиям бесшумности соответственно не более 8 и 5, м/с и др.

В расчёте определяется уровень звукового давления аэродинамического шума, создаваемого в расчётных точках помещения при работе систем вентиляции, выявляется необходимость установки шумоглушителя, определяется его тип и габариты.

Акустический расчёт производится для расчётного помещения, согласно методики приведённой в /4/.

Последовательность акустического расчёта приводится в виде таблицы 9.

Таблица 9

Последовательность акустического расчёта

Из таблицы 9 видно, что для рассматриваемой системы для всех актавных полос необходимо снижение уровня шума.

По заданному расходу воздуха L = 21067 м³/ч, по /13, рис. 7/ определяется сечение пластинчатого шумоглушителя НхВ = 1500х1200, мм. Скорость v = 6 м/с.

По полученным размерам выбирается шумоглушитель /13, рис. 4/.

Шифр ГП 1-2;

Марка А7Е 178.000-01;

Площадь свободного сечения 0,9 м²;

Масса 204,1 кг;

Длина 1000 мм.

Исходя из уровня звуковой мощности которую необходимо заглушить на среднегеометрических частотах по /13, табл.4/ определяется длинна глушителя, толщина пластин и расстояние между ними.

Наиболее целесообразно принять глушитель с длиной 2,5 м, с пластинами 100х100, мм.

Снижение уровня звуковой мощности для данного глушителя по актавным полосам составляет:

По /13, рис. 5/ принимаются пластины:

Шифр П 1-2;

Модель А7Е 177.000-01;

Масса 10,4, кг.

Размеры В х L х Н = 100 х 1000 х 500, мм.

Гидравлическое сопротивление глушителя определяется:

DР = (x + l (l/D)) × ((r × u_ф²)/2), Па;

где x - суммарный коэффициент местных сопротивлений отнесенный к свободному сечению глушителя, 0,5 для пластин без обтекателя;

l - коэффициент трения, зависит от D;

l – длинна глушителя, м;

D – гидравлический диаметр глушителя;

D = (2×А×h)/(А+h) = (2×1500×1200)/(1500+1200) = 1,33 мм;

где А – высота, h – ширина проходного канала;

r - плотность воздуха;

u_ф – фактическая скорость в свободном сечении глушителя, м/с;

u_ф = L/(3600 × f) = 21067/(3600×0,3) = 16,5, м/с.

DР = (0,5 + 0,03 (2,5/1,33)) × ((1,22 × 16,5²)/2) = 51,3 Па.

Необходимо чтобы гидравлическое сопротивление глушителя составляло не более 10% от располагаемого давления вентилятора:

DР £ 0,1 × Р_в.

% = (DР_гл / DР_в) × 100 = (51,3/570) × 100 = 9,2%;

что допустимо, так как эта величина входит в запас на неучтенные потери располагаемого давления в вентиляторе.

11. Технико-экономические показатели проекта.

Годовой расход тепла на вентиляцию определяется по формуле, ГВт/год:

Q_вент^г = Q_вент^час×(t_пр-t_{ср.от.пер})×(n-a)×m / [(t_пр-t_н.в)×10⁶],

где Q_вент^час - максимальный часовой расход тепла на вентиляцию, кВт;

t_пр - температура приточного воздуха, ⁰С;

t_{ср.от.пер} - средняя температура отопительного периода, ⁰С;

t_н.в - температура наружного воздуха для вентиляции в холодный период, ⁰С;

n - продолжительность отопительного периода, сут., принимается равной 218 дня;

а - общее количество воскресных и праздничных суток, приходящиеся на отопительный период, принимается равной 31 суткам;

m - продолжительность работы вентиляционных установок в сутки, час, принимается равной 11 часам.

Q_вент^г = 47,943×(15,5+10,6)×(218-31)×11/[(15,5+25)×10⁶] = 0,06355 ГВт/год

Годовой расход электроэнергии приточной системой П-1 составляет, кВт×ч/год:

N_год = å0,7×N_у×t×b,

где 0,7 - среднее значение коэффициента использования вентиляционного оборудования за год;

N_у - суммарная установочная мощность электродвигателей, имеющих одинаковый режим работы в часах, кВт;

t - продолжительность работы электродвигателей в сутки, час, принимается равной 11 часам;

b - число рабочих дней в году, принимается равный 187 дню;

å - знак суммы показывает, что суммируется расход электроэнергии всеми двигателями вентиляционной установки при различных режимах их работы.

N_год = 0,7 × 1,5 × 11 × 187 = 2160 кВт×ч/год.

Стоимость электроэнергии, тыс.руб., определяется:

Э = N_год × Ц_э / 1000;

где N_год - годовой расход электроэнергии, тыс.кВт×ч;

Ц_э - цена 1 кВт×час электроэнергии, руб, для проекта принимается равной 1,55 руб;

Э = 2160 × 1,55 / 1000 = 3,348 тыс.руб.

Стоимость годового расхода тепла, тыс.руб/год, на вентиляцию определяется:

Т = Q_вент^г×Ц_т / 1000,

где Ц_т - цена тепловой энергии, руб. за 1 Гкал, равная 657,49 руб/МВт.

Т = 63550 × 657,49/ 1000 = 41,8 тыс.руб/год.

Годовой фонд заработной платы персонала, обслуживающего вент. установки здания, определяется, тыс.руб/год:

З = 2500 × П × М × К × 10^-3,

где 2500 - средний должностной оклад на единицу обслуживающего персонала, руб/месяц;

П - количество персонала, чел, равный 1;

М - число месяцев в году, составляет 12;

К - коэффициент, учитывающий средний размер премий и отчислений на социальное страхование, равный 1,3.

З = 2500 × 1 × 12 × 1,3 × 10^-3 = 39 тыс.руб/год.

В итоге определяется ориентировочная стоимость годовой эксплуатации систем вентиляции здания, тыс.руб/год:

С = Т + З + Э,

С = 41,8 + 39 + 3,3 = 84,1 тыс.руб/год.

Список литературы

1. Волков О.Д., Проектирование вентиляции промышленного здания: (Учеб. Пообие). – Х.: Выща шк. Изд-во при ХГУ, 1999. – 240.: ил.

2. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Р.В. Щекин, С.М. Кореневский и др. 1998 г., стр. 288.

3. Внутренние санитарно-технические устройства. В 2-х ч. Под ред. И.Г. Староверова. Изд. 3-е. Ч. 2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. М., Стройиздат, 1998. 509 с. (Справочник проектировщика). Авт.: В.Н. Богословский, И.А. Шепелов, В.М. Эльтерман и др.

4. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1/В.Н. Богословский, А.И. Пирумов, В.Н. Посохин и др.; Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1992. – 319 с.: ил. – (Справочник проектировщика).

5. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 2/Б.В. Баркалов, Н.Н. Павлов, С.С. Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1992. – 416 с.: ил. – (Справочник проектировщика).

6. СНиП 2.04.05-86. Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. – 64 с.

7. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.

8. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2000. – 29 с.

9. СНиП 2.08.02-89. Общественные здания и сооружения/Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 40 с.

10. СНиП 2.09.04-87. Административные и бытовые здания/Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. – 16 с.

11. Методические указания по выполнению курсового проекта по вентиляции общественных зданий. Часть I. Калашников М.П., Фёдорова В.В. - Улан-Удэ: ВСТИ, 1987.

12. Методические указания по выполнению курсового проекта по вентиляции общественных зданий. Часть II. Калашников М.П., Фёдорова В.В. - Улан-Удэ: ВСТИ, 1987.

13. Серия 5.904-17. Глушители шума вентиляционных установок., 1982 г.

14. Титов В.П. и др. Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции гражданских и промышленных зданий. - М.: Стройиздат, 1985.

15. Гусев В.М. и др. Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. - Л.: Стройиздат, 2005.