Расчет систем отопления, вентиляции и кондиционирования здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Требуется рассчитать:

1. Минимальное значение термического сопротивления наружных стен из условия отсутствия конденсации водяных паров на их внутренней поверхности, по которому выбрать конструкцию и толщину стен.

2. Часовой и годовой расход тепла на отопление по укрупненным показателям.

3. Общее количество вентиляционного воздуха по кратности (для всего здания) и для одного помещения - воздухообмен из условий борьбы с газом или влагой.

4. Часовой и годовой расход на вентиляцию.

5. Суммарная установочная мощность электродвигателей в приточных и вытяжных вентиляционных установках.

6. Годовой расход электроэнергии на вентиляцию.

7. Часовое потребление холода на кондиционирование воздуха.

8. Годовой расход холода на кондиционирование воздуха.

9. Максимально-часовой и годовой расход артезианской воды на получение холода для кондиционирования.

10. Установочная мощность электродвигателей, устанавливаемых для подъема из скважины.

11. Годовой расход электроэнергии на подъем воды из артскважины.

12. Подобрать оборудование для системы вентиляции и кондиционирования



Расчетная часть

1. Минимальное значение термического сопротивления наружных стен

Минимальное сопротивление стен:

;

Где R_B= 0,1 м² град/Вт- термическое сопротивление тепловосприятия поверхности стен;

?t_расч- расчетная разность внутренней (t_вн) и наружной (t_р.о.) температуры; ?t_вн из таблицы 3. Наружную расчетную температуру принимаем как среднюю температуру наиболее холодной пятидневки табл. 4;

t_вн= 20 ⁰C; t_р.о= -22⁰С;

?t_н- нормируемый температурный перепад между внутренней температурой воздуха в помещении и на внутренней поверхности охлаждения. Можно принять 8 ⁰C.

?t_расч= t_вн-t_р.о.

?t_расч=20- (-22)= 42⁰C

= 0,525 м² град/Вт

По табл. 5 выбираем стены с R₀?R_min.

R₀?R_min

R₀= 0,57 м² град/Вт

Сплошная кладка из кирпича обыкновенного на тяжелом растворе д= 265 мм.



2. Часовой и годовой расход тепла на отопление по укрупненным показателям

Часовой расход тепла на отопление проектируемого здания Q.

Q= q₀V (t_вн-t_р.о.),

где q₀- удельная тепловая характеристика в Вт/м³ град, принимаемая исходя из данных табл.1.

q₀= 0,35 тыс. м³

V-объем здания по наружному объему

Q= 0,35 10000 (20- (-22)= 147000 МВт

Годовой расход тепла на отопление Qг определяется по формуле:

где t_с.о. - средняя температура, ⁰С;

t_с.о.= -1,5 ⁰C

n- продолжительность отопительного периода, сут. (см. табл. 4).

n= 176 сут.

3. Общее количество вентиляционного воздуха

При разработке вентиляции должно быть определено общее количество вентиляционного воздуха.

По укрупненным показателям (при заданной величине кратности воздухообмена) количество воздуха определяется с помощью формулы:

Z_общ=V 0,6n, м³/ч,

где Z_{общ -} общее количество вентиляционного воздуха, м³/ч;

V- объем здания по наружному обмеру, м³;

0,6- коэффициент, переводящий объем здания по наружному обмеру в суммарный объем вентилируемых помещений;

n- средняя кратность воздухообмена (выбирается по табл. 3), обм/ч.

Z_общ= 10000 0,66= 36000м³/ч

При заданных газо- и влаговыделениях в одном из цехов и необходимости поддержания в нем нормальных метеорологических условий, воздухообмен определяется:

= 930000/30-0= 31000 м³/ч

Где Zв- количество воздуха, которое требуется для разбавления выделяющейся в помещении вредности до допустимой концентрации, м³/ч;

M- количество вредного газа, выделяющегося в помещении, мг/ч;

C₂ - предельно-допустимая концентрация газа, выделяющегося в помещении, мг/м³;

С₁- концентрация того же газа в свежем приточном воздухе (в здании можно принять равной 0).

4. Часовой и годовой расход на вентиляцию

Для определения часового расхода тепла на вентиляцию используем формулу:

Q_р.в.=Z_общ 1,2 1,005 (t_вн-t_с.о.), Вт,

где Q_р.в. - расчетный расход тепла на вентиляцию, Вт;

Z_общ - общее количество вентиляционного воздуха, м³/ч;

1,2- плотность стандартного воздуха, кДж/ кг град.

Q_р.в.= 36000 1,2 1, 005 (20- (-1,5))= 259920 Вт

Годовой расход тепла на вентиляцию.

Где m- продолжительность работы предприятия в часах за сутки (можно принять за 24 часа);

e- количество рабочих дней за отопительный период (из продолжительности отопительного периода n, найденное по табл. 4, исключить праздничные и выходные дни, которые можно не исключать при бесперебойной работе предприятия).

5. Суммарная установочная мощность электродвигателей в приточных и вытяжных вентиляционных установках

Суммарная установочная мощность электродвигателей, кВт; в вентиляционных установках подсчитывается следующим образом:

N_y- установочная мощность электродвигателей, кВт;

Z_общ- общее количество вентиляционного воздуха, м³/ч;

50- среднее суммарное сопротивление систем вентиляции, кг/м²;

102- переводной коэффициент;

3600- число секунд в час;

0,4- КПД вентилятора и привода;

1,3- средний коэффициент запаса на установочную мощность.

6. Годовой расход электроэнергии на вентиляцию

Годовой расход электроэнергии на вентиляцию, кВт ч/ год

Nг - годовой расход электроэнергии на вентиляцию кВт ч/год;

Р - количество рабочих дней в году (можно принять Р= 270 дней).

7. Часовое потребление холода на кондиционирование воздуха

При устройстве кондиционирования необходимо рассчитать расход холода.

Часовое потребление холода Q_хол определяется ориентировочно по формуле:

Q_хол.=Z_к 1,005 ?t 1/3,6, Вт

Z_к- производительность кондиционеров по воздуху, м³/ч

Z_к= V_к n, м³/ч



V_к- суммарный объем (по внутреннему замеру) помещений, где производится кондиционирование воздуха, м³ (принять как 30% от объема здания);

n- кратность воздухообмена в помещении, которая принимается: при средней температуре самого жаркого месяца от 20 до 25 ⁰C- n=5; от 25 до 30 ⁰C- n=7;

1,005- весовая теплоемкость воздуха кДж/кг град;

?t- разность температур между температурой воздуха перед кондиционером и за кондиционером принимается:

13 ⁰C - при средней температуре самого жаркого месяца 25-30⁰C;

Z_к= 3000 7= 21000 м³/ч

Q_хол.=21000 1,005 13 1/ 3,6= 76213 Вт

8. Годовой расход холода на кондиционирование воздуха

отопление вентиляционный кондиционирование

Годовой расход холода Q_{хол. год} на кондиционирование воздуха определяется по формуле:

Q_{хол.год}= Q_холm₁m₂, Вт

Где m₁- среднесуточная потребность холода с расчетной нагрузкой принимается 8 ч.;

m₂- продолжительность потребности охлаждения воздуха в году выражается в днях. Она принимается при температуре самого жаркого месяца в 13 ч:при температуре 25-30 ⁰С - 3,5 месяца.

Q_{хол.год}=76213 8 105= 64018920, Вт



9. Максимально-часовой и годовой расход артезианской воды на получение холода для кондиционирования

При использовании, для получения холода на кондиционирования воздуха, артезианских скважин необходимо определить расход артезианской воды, считая, что в кондиционере она срабатывает (нагревается) от 7 до 14 ⁰С. При этом максимальный часовой расход артезианской воды равен:

g_арт.ч.=Q_хол/1 (14-7) 1,16, кг/ч,

где 1,16- коэффициент, переводящий Q_холв ваттах на ккал/ч, т.к теплоемкость здесь 1 ккал/ кг град;

g_арт.ч.= 76213/ 8,12= 9385,84, кг/ч

а годовой расход формулой:

g_{арт.год}.=Q_{хол.год}/1 (14-7) 1,16, м³/год

g_{арт.год}.= 64018920/8,12 1000= 7884,1 м³/год

10. Установочная мощность электродвигателей, устанавливаемых для подъема из скважины

Установочная мощность электродвигателей, устанавливаемых для подъема воды из скважин, определяется по формуле

H- высота подъема воды, м, принимается по табл. 3;

0,8- КПД установки

11. Годовой расход электроэнергии на подъем воды из артскважины

Годовой расход электроэнергии на подъем воды из артскважины определяется по формуле

N_год= N_ym₁m₂, кВт/год

m₁ и m₂- среднесуточная потребность холода и продолжительность охлаждения воздуха в году.

N_год= 8 105 0,19= 159,6 кВт/год

12. Оборудование для системы вентиляции и кондиционирования

а) Для подогрева вентиляционного воздуха следует подобрать калориферы. Методика подбора их состоит в следующем: прежде всего необходимо определить требуемую поверхность нагрева калориферов по формуле:

Q_р.в.- расчетный расход тепла на вентиляцию, Вт

1,15+1,2- коэффициент, учитывающий необходимый запас по теплу;

К_к- коэффициент теплопередачи калорифера, принимаемый по табл. 9 в зависимости от теплоносителя (теплоносителем можно считать пар низкого давления) и от массовой скорости воздуха, которой задаются по экономическим соображениям 8 ч 12 кг/с м²

К_к=28,4 Вт/м²⁰С;

t_{ср.тепл}- средняя температура теплоносителя (для пара низкого давления 100 ⁰C);

t_{ср. возд}.= (20-22)/2=-1

Далее следует определить требуемую площадь живого сечения

где - массовая скорость воздуха, которой задаются по экономическим соображениям от 8 до 12 кг/с м².

Калориферы подбираются по табл. 6-7 по площади живого сечения f_треб, ориентируясь на требуемую поверхность нагреваF_треб (если в таблице значение поверхности нагрева меньше, чем F_треб, то следует взять несколько калориферов).

По таблице 6 принимаем стальной пластичный калорифер большой модели КФБ с поверхностью нагрева 99,0 м², живым сечением по воздуху 0,903 м².

Количество калориферов:



n= F_треб/ F_{действ.}= 212,95/99= 3 шт.;

После выбора калорифера необходимо уточнить весовую скорость воздуха

Где f_дейст.- действительная площадь живого сечения выбранного калорифера.

Калориферы выбраны правильно, если их теплоотдача

Q_к= 1,17Q_р.в., Вт

Q_к= 259920 1,17= 304106 Вт ;

Q_к=К_{действ.}F_{действ.} (t_{ср.тепл}.-t_{ср.возд})

К_{действ.}- действительный коэффициент теплопередачи калорифера, уточняемый по таблице 7, в зависимости от фактической массовой скорости;

К_{действ.}=28,4 Вт/м²⁰С

F_{действ.}- действительная поверхность нагрева выбранного калорифера (табл.6). если принять несколько калориферов, то необходимо табличное значение F_действ умножить на количество принятых калориферов.

F_{действ.}= 99 3= 297 м²

Q_к=28,4106 101= 304050 Вт

Подобрав калориферы следует определить по воздуху их сопротивление

Н_к.у.= Н_кn, кг/м²

H_к.у.- сопротивление калориферной установки;

Н_к- сопротивление действующего калорифера по воздуху (табл.7)

n-количество калориферов.

Н_к.у.= 20 3= 60 кг/м²

б) При разработке вентиляции, должен быть подобран вентилятор по производительности Z (м³/ч) его напор Нв (кг/м²).

Напор вентилятора определяется по формуле

Н_в= ?(Rl+Z)+ H_к.у., кг/м²,

где ?(Rl+Z)- сопротивление в сети воздуховодов (принимать по табл.3).

H_к.у.- сопротивление калориферной установки;

Н_в= 30 + 60= 80 кг/м²

По приложению 1 выбираем вентилятор Ц4-70 №10,10- А и 12;

n=800 об./мин; з= 0,6.

в) Подбор кондиционеров следует вести по часовой производительности их по воздуху Z_k.

По таблице 2 подбираем кондиционер КТ30 номинальной производительностью по воздуху 31 тыс. м³/ч.

Размещено на Allbest.ru