1.1 Параметры наружного воздуха

Расчетные параметры наружного воздуха (температуру и энтальпию) при проектировании вентиляции общественных помещений следует принимать в соответствии с [1, прил.Е] для теплого периода года по параметрам А, для холодного периода - по параметрам Б. Для переходных условий независимо от места расположения здания принимаем температуру наружного воздуха t=8⁰C, энтальпию I=22,5кДж/кг[1].

Параметры наружного воздуха для города Славгород представлены в табл.2.1.

Таблица 2.1 Расчетные параметры наружного воздуха

1.2 Параметры внутреннего воздуха

Теплопоступления через заполнение световых проемов

Теплопоступления через заполнение световых проемов складываются из теплопоступлений за счет солнечной радиации и за счет теплопередачи, Вт:

(3.1.4)

Вт

Теплопоступления за счет солнечной радиации для вертикального заполнения световых проемов,Вт:

, (3.1.5)

Вт

где F|| - площадь световых проемов, мІ, F||=7,68 мІ;

q_¦р - теплопоступления за счет солнечной радиации через 1 мІ вертикального заполнения световых проемов, Вт/м²

, (3.1.6)

Вт/м²

где и - количество теплоты прямой и рассеянной солнечной радиации, Вт/мІ, поступающей в помещение в расчетный час через одинарное вертикальное остекление световых проемов, принимаются в зависимости от географической широты и ориентации световых проемов по табл. 2.7 [4] (за расчетный принимается час, для которого значения и являются максимальными). В данной работе световые проемы направлены на запад, расчетный час с 16 до 17 , а город находится на 54⁰ географической широты. =546 Вт/мІ, =126 Вт/мІ,

- коэффициент относительного проникания солнечной радиации через заполнение светового проема, отличающееся от обычного одинарного остекления [4,табл. 2.8], принимаем =0,48 - для светового проема с тройным остеклением со стеклом листовым оконным и светлыми внутренними жалюзи;

- коэффициент, учитывающий затенение светового проема переплетами [табл. 2.9, 4], принимаем =0,5 - для светового проема с тройным остеклением в деревянных переплетах;

- коэффициент инсоляции;

- коэффициент облучения.

Коэффициент инсоляции для вертикального светового проема определяется по формуле:

, (3.1.7)

где - размеры горизонтально и вертикально выступающих элементов затенения, м (откосов) (рис.3.1)

Рис.3.1. К определению коэффициента инсоляции и коэффициента облучения.

а, с - соответственно расстояния от горизонтального и вертикального элементов затенения до откоса светового проема; H, B - высота и ширина светового проема, м,;

Принимаем Н=1,6м, В=2,4м, ,

- азимут солнца, принимаемый в зависимости от географической широты, [4,табл.2.10], =83,5⁰ , h=29,5⁰;

- солнечный азимут остекления [4,табл.2.11], =90-83,5=6,5⁰;

- угол между вертикальной плоскостью остекления и проекцией солнечно луча на вертикальную плоскость, перпендикулярную рассматриваемой плоскости остекления.

, (3.1.8)

=60⁰

Коэффициент облучения:

, (3.1.9)

К_обл=1·1=1

где , - соответственно коэффициенты облучения для горизонтальной и вертикальной солнцезащитной конструкции, принимаемые в зависимости от углов и ,[2, рис 2.2.]

Угол :

, (3.1.10)

Угол :

, (3.1.11).

,

При расчетах необходимо учитывать, что часть теплоты, поступающей в помещение через заполнения световых проемов, аккумулируется ограждающими конструкциями. Расчетные теплопоступления определяются, Вт:

, (3.1.12)

, Вт

где - показатель поглощения теплового потока солнечной радиации внутренними ограждениями.

Показатель определяется в зависимости от отношения , где - показатель суммарного усвоения теплоты ограждениями и оборудованием помещения, Вт/(мІ °C); - показатель интенсивности конвективного теплообмена в помещении, м.

(3.1.13)

где m₁,…, m₅ - коэффициенты, определяющие аккумулирующие способности стен, пола и потолка.

F₁,…, F₅ - соответственно площади внутренних стен, пола и потолка.

F₁=17,48м², F₂=28,5 м², F₃=0, F₄= F₅ =34,5 м²

m₁₌0,41, m₂₌0,41, m₃₌0, m₄₌0,3, m₅₌0,69

,м

Теплопоступления через заполнения световых проемов за счет теплопередачи, Вт:

, (3.1.14)

(3.1.15)

где - теплопоступления за счет теплопередачи через 1 мІ вертикального заполнения световых проемов, Вт/мІ;

- температура воздуха внутри помещения, °C;

- условная температура наружного воздуха, °C;

- сопротивление теплопередаче заполнения светового проема, мІ·°C/ Вт.

Величина теплопоступлений через заполнения световых проемов за счет теплопередачи невелика, и ее при выполнении курсового проекта можно не учитывать.

Если в помещении окна расположены с нескольких сторон, необходимо найти расчетный час суток, когда суммарные теплопоступления через все окна максимальны, и для этого часа провести расчеты по формулам (3.5-3.11).

Теплопоступления через массивные ограждающие конструкции незначительны, и их при выполнении курсового проекта можно не учитывать.

Таблица 3.1.3 Тепловой баланс помещения

Избытки явной теплоты в помещении определяются как сумма всех теплопоступлений за вычетом теплопотерь помещения. Теплопоступления от людей учитываются для холодного, теплого периодов и переходных условий. Теплопоступления от искусственного освещения учитываются для холодного периода и переходных условий, теплопоступления через заполнение световых проемов надо учитывать для теплого периода года. Принимаем, что теплопотери через ограждающие конструкции помещения компенсируются поступлением теплоты от отопительных приборов системы отопления.

2.2 Поступление влаги

Результаты расчета сводим в табл.4.1.

Таблица 4.1 Расчет воздухообмена в помещении.

Анализ данной таблицы показывает, что наибольший воздухообмен получается для разбавления избыточной теплоты в теплый период года - 3010 мі/ч.

При наличии в помещении окон допустимо за расчетный воздухообмен принять наибольший воздухообмен для холодного периода и переходных условий мі/ч. В теплый период недостающее количество приточного воздуха можно подать за счет неорганизованного воздухообмена через открытые окна и фрамуги.

Таблица 4.2 Воздухообмен в расчетном помещении

4. Расчет воздухообмена по кратностям для остальных помещений

Для большинства помещений общественных зданий воздухообмен , мі/ч; определяют по его нормативной кратности:

, (5.1)

где - нормативная кратность воздухообмена, 1/ч; зависит от назначения помещения и приводится в соответствующих нормативных документах;

- объем помещения, м³.

Для некоторых помещений воздухообмен определяется по нормируемому удельному расходу воздуха, мі/ч:

, (5.2)

где - нормируемый удельный расход воздуха, мі/ч, на 1 чел. или единицу оборудования, приводится в соответствующих нормативных документах;

- количество человек или единиц оборудования.

Результаты расчета сведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1 Расчет воздухообмена по кратностям.

5. Определение количества и площади сечения приточных и вытяжных каналов, подбор воздухораспределителей

Вентиляционные вертикальные каналы (размерами 140x140 мм, 140х270 мм) можно размещать во внутренних кирпичных стенах здания.

Площадь поперечного сечения каналов, воздуховодов, живого сечения воздухораспределителей, мІ:

, (6.1)

где - расход воздуха, мі/ч;

- рекомендуемая скорость движения воздуха в канале, воздуховоде, воздухораспределителе, м/с.

Принимаются к установке каналы, воздуховоды, воздухораспределители с близкой по значению площадью сечения и определяется их количество:

, (6.2)

Определяем действительную скорость в каналах, воздуховодах, воздухораспределителях, м/с:

, (6.3)

Рекомендуемые значения скорости приведены в табл. 2.16.[4]. Например:

рекомендуемые скорости в системах вентиляции с механическим побуждением:

н_рек=5м/с - каналы,

н_рек=3м/с - решетки;

рекомендуемые скорости в системах вентиляции с естественным движеним воздуха:

н_рек =1м/с - каналы, решетки.

При расчете используются воздухораспределители вида Р200 и Р150 с площадью живого сечения А₀=0,0149м² и А₀=0,0264м² соответственно.

Каналы 140х140мм и 140х270мм имеют площади сечения 0,02м² и 0,038м² соответственно. Вентиляционные каналы проектируются во внутренних кирпичных стенах. При размещении вентиляционных каналов на планах необходимо соблюдать следующие требования:

1) максимальное расстояние между одноименными кирпичными каналами - 140 мм, между разноименными (приток-вытяжка) - 270 мм, между каналом и дверным проемом - 410 мм;

2) не размещать каналы в местах пересечения капитальных стен;

3) вытяжные каналы из помещений выводить на чердак самостоятельно без отступлений в плане.

Радиус действия установки с естественной тягой не должен быть более 10м, а с механической - не более 50 м (расстояние от наиболее удаленного вертикального канала до центра вытяжной системы) по направлению движения воздуха.

Для каждого этажа при коридорной системе или для группы помещений на этаже, выходящих в общий коридор, необходимо определить суммарные воздухообмены по притоку и вытяжке. Разницу между вытяжкой и притоком (дисбаланс) следует подавать в общий коридор.

Подбор вентиляционных каналов и решеток сведен в табл. 6.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица.6.1 Подбор вентиляционных каналов и решеток

6. Расчет подачи приточного воздуха

Расчёт раздачи приточного воздуха является одним из важнейших этапов при расчёте и проектировании систем вентиляции, так как является основным критерием, определяющим качество выполненных проектных работ. Назначение системы вентиляции в том, чтобы человек, находясь в помещении, чувствовал себя комфортно. Для этого необходимо, чтобы распределение воздуха в помещении было равномерным, не было застойных зон, а также параметры воздуха в рабочей зоне помещения соответствовали нормативным значениям.

В данной работе контролируемые параметры (скорость и избыточная температура на оси) определяют в точке входа струи в рабочую зону.

При входе приточной струи в рабочую зону скорость , м/с, и избыточная температура , ^оС, на оси струи должны соответствовать следующим требованиям:

, (7.1)

, (7.2)

где - коэффициент перехода от нормируемой скорости к максимальному значению, зависит от того, какие параметры поддерживаются в помещении и от категории работ[4, табл. 2.18]. Для лёгкой работы в зоне прямого действия приточной струи воздуха в пределах основного участка принимаем =1,4;

- нормируемая скорость движения воздуха в помещении, м/с, =0,2м/с - для холодного и переходного периодов года;

- нормируемая избыточная температура при входе струи в рабочую зону ^оС [4, табл.2.19]. Принимаем при ассимиляции избытков теплоты в помещении в зоне прямого воздействия приточной струи для общественных, бытовых и административных помещений =1,5 ^оС.

Тогда имеем: м/с;

^оС.

Исходные данные:

1) Расчётное помещение: зал собраний;

2) Размеры помещения: 7,5х4,6х3,8 м ;

3) Расход приточного воздуха: 2760 м³/ч;

4) Количество приточных каналов: 4 шт.;

5) Количество приточных решёток: 12 Р200;

6) Температура приточного воздуха: =13 ^оС;

7) Скорость воздуха на выходе из решёток: =2,42 м/с;

8) Нормируемая температура воздуха в помещении: =18 ^оС;

Расчёт:

Определяем скорость воздуха и избыточную температуру воздуха при выходе струи в рабочую зону по формулам для осесимметричных струй:

, (7.3)

, (7.4)

где - скоростной коэффициент воздухораспределителя;

- температурный коэффициент воздухораспределителя;

- скорость струи на выходе из воздухораспределителя, м/с;

- избыточная температура на выходе из воздухораспределителя, ^оС ();

- расчётная площадь живого сечения воздухораспределителя, м²;

- расстояние, которое проходит струя до входа в рабочую зону, м;

- коэффициент стеснения;

- коэффициент взаимодействия;

- коэффициент неизотермичности;

- коэффициент, равный 0,85.

Скоростной и температурный коэффициенты зависят от эжекционной способности воздухораспределителя. Для решётки вентиляционной регулируемой (Р200): =2 и =1,9.

=18-13=5 ^оС.

= м²,

где 0,0264 м²-площадь сечения решетки Р200, 3 - количество решеток.

Подача приточного воздуха производится в виде настилающейся струи с отрывом, схема которой представлена на рисунке 7.1:

Рисунок 7.1 Схема подачи приточного воздуха

Определим расстояние х, которое проходит струя до входа в рабочую зону. Охлажденная струя может отрываться от потолка и опускаться в рабочую зону. Определим расстояние от воздухораспределителя до начала отрыва настилающейся струи от потолка:

, (7.5)

где - геометрическая характеристика струи, м:

(7.6)

м.

Так как мы получили , где - ширина расчётного помещения (=4,6м), т.е. 2,043 <4,6 - то расстояние прохождения струи до входа в рабочую зону (высота рабочей зоны =1,5м) определяем по формуле, м:

, (7.7)

м.

Коэффициент стеснения для осесимметричных струй определяется по формуле:

, (7.8)

где - коэффициент, который принимается по табл.2.20 [4] в зависимости от величин

и ,

где - площадь помещения, перпендикулярная потоку воздуха, приходящаяся на один воздухораспределитель, м².

м,

где - расстояние между осями воздухораспределителей: =1,08м.

,

,

=0,3.

- расход воздуха, удаляемого в конце развития струи, м³/ч;

- расход воздуха, подаваемого одним воздухораспределителем, м³/ч.

Так как количество воздуха, подаваемое в расчётное помещение, равно удаляемому, то отношение /=1.

.

Коэффициент взаимодействия для четырех струй, в зависимости от отношения определяем по табл.2.21[4] (где - расстояние между осями воздухораспределителей): =1.

Коэффициент неизотермичности при горизонтальной подаче охлаждённого воздуха настилающимися струями принимается равным 1, т. е. =1.

м/с,

^оС.

Сравниваем полученные значения:

; 0,136м/с<0,28м/с - верно;

; 0,742 ^оС <1,5 ^оС - верно.

Как очевидно, воздухораспределители подобраны правильно, раздача воздуха осуществлена таким образом, что скорость и избыточная температура при входе струи в рабочую зону соответствуют требуемым параметрам.

7. Определение производительности приточных и вытяжных установок, описание принятых проектных решений

В данном курсовом проекте, для рассматриваемого здания приняты следующие конструктивные решения приточной и вытяжной вентиляции:

Естественная вентиляция. Воздухообмен происходит за счет разности плотностей внутреннего и наружного воздуха. Такая система состоит из приемной решетки, размещенной в стене, и внутренних каналов, которые выходят на чердак здания, где объединяются в сборный короб, из которого воздух поступает в вертикальную шахту, выходящую на крышу здания и заканчивающуюся зонтом. В данном проекте: ВЕ1, ВЕ2, ВЕ3, ВЕ4, ВЕ5.

Вытяжная система механической вентиляции. В такой системе движение воздуха происходит за счет всасывания его вентилятором. Воздух всасывается через приемные устройства- решетки Р150 и Р200, а далее как и в естественной вентиляции проходит по каналу, коробу, вытяжной шахте. В проекте это системы В41, В2, В3, В4, В5, В6, В7, В8.

Приточная система механической вентиляции. Состоит из воздухоприемного устройства, в виде шахты с установленными в нем решетками для забора наружного воздуха. Далее воздух поступает в приточную камеру, где он очищается в фильтре, нагревается в калорифере и подается вентилятором в магистральные воздуховоды. Приток воздуха в общественных зданиях осуществляется в основном по двум вариантам: воздух из приточной камеры подаётся вертикальным металлическим воздуховодам (стоякам) на каждый этаж, затем горизонтальными воздуховодами по коридору и далее поступает в помещение через отверстия. Может быть и второй вариант: магистральные металлические воздуховоды от приточной камеры прокладываются под потолком подвала, далее воздух по ответвлениям поступает в вертикальные кирпичные каналы во внутренних капитальных стенах и далее через приточные решётки в помещения. В данном проекте используется второй вариант.В помещение воздух подается через решетки Р150 и Р200. Производительность системы П1 равна сумме воздухообменов всех помещений больницы: L=12900 м³/ч.

8. Аэродинамический расчет приточной системы вентиляции с механическим побуждением

Аэродинамический расчет вентиляционной системы производят для:

1) подбора размеров поперечного сечения воздуховодов по рекомендуемым скоростям движения воздуха;

2) определения потерь давления в системе.

Рекомендуемые скорости в системах вентиляции с механическим побуждением следующие:

н_рек=8м/с - магистраль;

н_рек=5м/с - ответвления;

н_рек=3м/с - ответвления.

Аэродинамический расчет систем вентиляции состоит из двух этапов:

1) расчет участков основного направления (наиболее протяженного и нагруженного);

2) увязка всех остальных ответвлений системы.

Расчет участков основного направления. Необходимо вычертить аксонометрическую схему воздуховодов (графическая часть), вентиляционную систему разбить на участки, На участках определить расход воздуха L, м³/ч. Расход воздуха на участке определяется суммированием расходов на предыдущих участках. По расходу и рекомендуемым скоростям подбирают диаметры круглых воздуховодов, при этом необходимо давать 10% запаса по скорости. Скорость должна постепенно уменьшаться по направлению от вентилятора к концу магистрали.

К установке принимается воздуховод с площадью ближайшей к требуемой F_тр. Необходимо определить фактическую скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с:

Потери давления в системах вентиляции складываются из потерь давления на трение и потерь давления в местных сопротивлениях, Па

(10.1)

Потери давления на трение, Па

(10.2)

где R-удельные потери давления на трение, Па/м,;

l - длина участка воздуховода, м;

n - поправочный коэффициент, который зависит от абсолютной эквивалентной шероховатости воздуховодов k_э воздуховодов и скорости движения воздуха, [4,табл. 2.23]. Абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности воздуховодов из стали k_э=1мм; шлакобетонных плит k_э=1,5мм; кирпича k_э=4мм.

Удельные потери давления на трение, Па/м, в круглых воздуховодах определяются по формуле:

(10.3)

где л- коэффициент гидравлического сопротивления трения;

d- диаметр воздуховода, м

- динамическое давление, Па.

Коэффициент сопротивления трения л рассчитывается по формуле Альтшуля:

 (10.4)

где k_э- абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности воздуховода;

Re- критерий Рейнольдса:

(10.5)

где - скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с;

- кинематическая вязкость воздуха, м²/с.

Динамическое давление, Па

(10.6)

где - плотность воздуха, кг/м³.

При аэродинамическом расчете используют таблицу 22.15 [4], в которой на основании формул (10.3)-(10.6) определены удельные потери давления на трение R, Па/м; расход воздуха L, м³/ч, при различных скоростях для различных диаметров круглых металлических воздуховодов.

Для воздуховодов прямоугольного сечения за расчетную величину d принимают эквивалентный диаметр d_э, мм, при котором потери давления в круглом воздуховоде при той же скорости будут равны потерям давления в прямоугольном воздуховоде:

(10.8)

где a, b- стороны прямоугольного воздуховода или канала, мм.

Потери давления в местных сопротивлениях, Па

(10.7)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке воздуховода. Значения коэффициентов местных сопротивлений сведены в таблицы[5,табл.22.37,22.38]. Тройники находящиеся на границе двух участков следует относить к участкам с меньшим расходом. коэффициентов местных сопротивлений для тройников определяются в зависимости от следующих величин:

; ; .

Расчет воздухозаборной шахты и воздухозаборных решеток производится по аналогии, как расчет приточных и вытяжных каналов и воздухораспределительных решеток. Скорость в воздухозаборном канале v_ш=6м/с, скорость в воздухозаборных решетках v_р=5м/с. Принимаем к установке решетки СТД 52.89 с размерами 150Ч580 и площадью живого сечения f_p=0,06 м² каждая.

Расчет участков основного направления сводится в таблицу 10.1:

Таблица 10.1 Аэродинамический расчет приточной системы вентиляции (основное направление)

Увязка ответвлений. Сравниваются значение располагаемого давления и значение потерь давления на данном ответвлении:

(10.9)

Если данное условие не выполняется, то производится увязка ответвлений:

1) уменьшение размеры воздуховодов если возможно;

2) установка диафрагмы (дополнительного сопротивления на участке, на котором необходимо погасить давление).

Для того, чтобы подобрать диаметр диафрагмы, необходимо подобрать коэффициент местного сопротивления диафрагмы:

(10.10)

где - динамическое давление на участке, на котором устанавливается диафрагма, Па;

- располагаемые потери давления на ответвление, Па;

-потери давления на увязываемом ответвлении, Па.

По значению и по размерам воздуховода, на котором устанавливается диафрагма, подбирают размер диафрагмы по табл.22.48, 22.49 [5].

Все расчеты сведены в таблицу 10.2:

Таблица 10.2 Аэродинамический расчет приточной системы вентиляции (увязка ответвлений)

9. Аэродинамический расчет вытяжной системы с естественным побуждением

За расчетное направление в вытяжных системах с естественным побуждением принимают такое, удельные потери давления на котором имеют минимальную величину.

, (11.1)

где Уl - сумма длин участков,

Р_гр - гравитационное давление, Па,

, (11.2)

где -высота воздушного столба, м, принимается:

а) при наличии в здании только вытяжки - от середины решетки до устья вытяжной шахты;

б) при наличии в здании механического притока - от середины высоты помещения до устья вытяжной шахты;

- плотность наружного воздуха кг/м³,для общественных зданий при =5°С[1,8];

-плотность воздуха в помещении;

- коэффициент запаса на неучтенные потери, =0,9.

Определяем величины м, м (от середины высоты помещения до устья вытяжной шахты, т.к. в здании проектируется приточная вентиляция с механическим побуждением).

Плотность наружного воздуха при =5°С:

кг/м³.

Плотность внутреннего воздуха:

кг/м³.

Гравитационное давление, действующее в вертикальных каналах 1 этажа, Па

Па.

Гравитационное давление, действующее в вертикальных каналах 2 этажа, Па

Па.

Для того, чтобы выбрать расчетное направление, определяем удельное располагаемое давление в направлении через канал 1 этажа () и 2 этажа (), наиболее удаленные от вытяжной шахты участки 1 и 4.

Па/м,

Па/м.

Принимаем расчетное направление через канал 2-го этажа, т.к. <.

Пользуясь таблицей 2.22[4], по значениям действительной скорости и d_э, определяем R. Так как в нашем случае воздуховоды из кирпича (вертикальные каналы) и из шлакобетонных плит (сборный воздуховод на чердаке), полученную величину R умножаем на поправочный коэффициент n,учитывающий шероховатость материала. Значение коэффициента n приведено в таблице 2.23[4].

В целях облегчения монтажа и улучшения герметизации вентиляционных систем сборные горизонтальные каналы на чердаке желательно выполнять без переходов, т.е. одного размера. Эти сечения определяются по расходам воздуха и рекомендуемой скорости в горизонтальных сборных каналах.

Если неувязка ответвлений составляет более 10%, на входе вертикальных кирпичных каналов в горизонтальный воздуховод можно установить прямоугольные диафрагмы.

Расчет воздуховодов и увязку ответвлений сводим в табл.11.1

Таблица 11.1 Аэродинамический расчет вытяжной системы с естественным побуждением