Вентиляция общественного здания

Содержание:

1.Исходные данные................................................................................................................................................................ 2

2.Выбор параметров наружного воздуха........................................................................................................... 3

3.Расчет параметров внутреннего воздуха..................................................................................................... 4

4.Определение количества вредностей, поступающих в помещение................................. 5

4.1. Расчет теплопоступлений.................................................................................................................................................... 5

4.1.1. Теплопоступления от людей.................................................................................................................................................. 5

4.1.2. Теплопоступления от источников солнечного освещения............................................................................................. 5

4.1.3. Теплопоступления за счет солнечной радиации.............................................................................................................. 6

4.2. Расчет влаговыделений в помещении............................................................................................................................ 9

4.3. Расчет выделения углекислого газа от людей......................................................................................................... 10

4.4. Составление сводной таблицы вредностей.............................................................................................................. 10

5. Расчет воздухообменов............................................................................................................................................. 11

5.1. Воздухообмен по нормативной кратности............................................................................................................... 11

5.2. Воздухообмен по людям.................................................................................................................................................... 11

5.3. Воздухообмен по углекислому газу............................................................................................................................. 11

5.4. Воздухообмен по избыткам тепла и влаги................................................................................................................ 12

5.4.1. Воздухообмен по избыткам тепла и влаги теплый период года.............................................................................. 12

5.4.2. Воздухообмен по избыткам тепла и влаги в переходный период года................................................................... 15

5.4.3. Воздухообмен по избыткам тепла и влаги в зимний период года............................................................................ 17

5.5. Расчет воздухообмена по нормативной кратности и составление воздушного баланса для всего здания 19

6.Расчет воздухораспределения............................................................................................................................. 20

7.Аэродинамический расчет воздуховодов................................................................................................. 22

8.Выбор решеток...................................................................................................................................................................... 28

9.Расчет калорифера............................................................................................................................................................ 29

10.Подбор фильтров.............................................................................................................................................................. 30

11.Подбор вентиляторных установок................................................................................................................ 31

12.Аккустический расчет................................................................................................................................................ 32

13.Список используемой литературы................................................................................................................ 34

В качестве объекта для проектирования предложено здание ВУЗа в городе Томске, в котором предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция с механическим и естественным побуждением.

Время работы с 9 до 19 часов.

В качестве теплоносителя предложена вода с параметрами 130/70 °C

Освещение – люминесцентное.

Стены из обыкновенного кирпича толщиной в 2,5 кирпича; R₀=1,52 m²K/Вт

Покрытие - d = 0,45 м; R₀=1,75 m²K/Вт; D=4,4; n=29,7

Остекление – одинарное в деревянных переплетах с внутренним затенением из светлой ткани, R₀=0,17 m²K/Вт

Экспликация помещений:

1. Аудитория на 200 мест

2. Коридор

3. Санузел на 4 прибора

4. Курительная

5. Фотолаборатория

6. Моечная при лабораториях

7. Лаборатория (на 15 мест) с 4 шкафами размером 800x600x1200

8. Книгохранилище

9. Аудитория на 50 мест

10. Гардероб

Расчетные параметры наружного воздуха, а также географическая широта и барометрическое давление принимаются по прил. 7(1) в зависимости от положения объекта строительства для теплого и холодного периодов года. Выбор расчетных параметров наружного воздуха производим в соответствии с п.2.14.(1), а именно: для холодного периода – по параметрам Б, для теплого – по параметрам А.

В переходный период параметры принимаем в соответствии с п.2.17(1) при температуре 8⁰С и энтальпии I=22,5 кДж/кг._св.

Все данные сводим в табл. 3.1

Расчетные параметры наружного воздуха

Таблица 3.1

Для вентиляции используются допустимые значения параметров внутреннего воздуха. Они принимаются в зависимости от назначения помещения и расчетного периода года в соответствии с п.2.1.(1) по данным прил. 1(1).

В теплый период года температура притока t_п^т = t_н^{т (л)}, t_п^т =21,7 °С, t_рз =t_п^т +3°С=24,7 °С

В холодный и переходный периоды : t_п = t_рз - Dt, °С,

где t_рз принимается по прил. 1(1), t_рз=20 °С.

Так как высота помещения более 4 метров, принимаем Dt равным 5°С.

t_пр^хп =20-5=15 °С.

Температура воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения, определяется по формуле:

t_уд = t_рз +grad t(H-h_рз), где:

t_рз - температура воздуха в рабочей зоне, °С.

grad t – превышение температуры на 1 м высоты выше рабочей зоны, °С/м

H - высота помещения, м; H=7,35м

h_рз - высота рабочей зоны, м; h_рз=2м.

grad t – превышение температуры на 1 м высоты выше рабочей зоны, °С/м

H - высота помещения, м; H=7,35м

h_рз - высота рабочей зоны, м; h_рз=2м.

grad t выбирает из таблицы VII.2 (3) в зависимости от района строительства.

г. Томск:

grad t^т = 0,5 °С/м

grad t^хп = 0,1 °С/м

t_уд^т = 24,7+0,5*(7,35-2)=27,38 °С

t_уд^хп =20+0,1*(7,35-2)=20,54 °С

Результаты сводим в табл. 4.1

Расчетные параметры внутреннего воздуха

Таблица 4.1

В общественных зданиях, связанных с пребыванием людей, к вредностям относятся: избыточное тепло и влага, углекислый газ, выделяемый людьми, а так же тепло от освещения и солнечной радиации.

4.1. Расчет теплопоступлений

4.1.1. Теплопоступления от людей

Учитываем, что в помещении находятся 200 человек: 130 мужчин и 70 женщин – они работают сидя, т.е. занимаются легкой работой. В расчете учитываем полное тепловыделение от людей и определяем полное теплопоступление по формуле:

,

где: q_м, q_ж – полное тепловыделение мужчин и женщин, Вт/чел;

n_м, n_ж – число мужчин и женщин в помещении.

Полное тепловыделение q определим по таблице 2.24(5).

Теплый период:

t_рз^т=24,7 °С, q=145 Вт/чел

Q_л^т=145*130+70*145*0,85=27473 Вт

Холодный период:

t_рз^хп=20 °С, q=151 Вт/чел

Q_л^хп=151*130+70*151*0,85=28615 Вт

4.1.2. Теплопоступления от источников солнечного освещения

Q_осв, Вт, определяем по формуле:

, где:

E - удельная освещенность, лк, принимаем по таблице 2.3(6)

F - площадь освещенной поверхности, м²;

q_осв - удельные выделения тепла от освещения, Вт/( м²/лк), определяется по табл. 2.4.(6)

h_осв - коэффициент использования теплоты для освещения, принимаем по (6)

E=300 лк; F=247 м²; q_осв=0,55; h_осв =0,108

Q_осв=300*247*0,55*0,108=4402 Вт

4.1.3. Теплопоступления за счет солнечной радиации

Определяем как сумму теплопоступлений через световые проемы и покрытия в теплый период года.

, Вт

Теплопоступления через остекления определим по формуле:

, Вт,

где: q_вп, q_вр – удельное поступление тепла через вертикальное остекление соответственно от прямой и рассеянной радиации. Выбирается по таблице 2.16 (5) для заданного в здании периода работы помещения для каждого часа.

F_ост – площадь остекления одинаковой направленности, м², рассчитывается по плану и разрезу основного помещения здания.

b_сз – коэффициент, учитывающий затемнение окон.

К_ак – коэффициент, учитывающий аккумуляцию тепла внутренними ограждающими конструкциями помещения.

К₀ – коэффициент, учитывающий тип остекления.

К₀ – коэффициент, учитывающий географическую широту и попадание в данную часть прямой солнечной радиации.

К₂ – коэффициент, учитывающий загрязненность остекления.

Расчет ведем отдельно для остекления восточной и западной стороны.

F_{ост. з}=4*21=84 м²

F_{ост .в}=1,5*17=25,5 м²

b_сз – определяем по таблице 1.2(5). Для внутренних солнцезащитных устройств из светлой ткани b_сз=0,4

К_ак=1, т.к. имеются солнцезащитные устройства

г.Томск – промышленный город. Учитывая что корпуса институтов обычно строят в центре городов, выбираем по таблице 2.18(5) для умеренной степени загрязнения остекления при g=80-90%; К₂=0,9

По таблице 2.17(5) принимаем для одинарного остекления в деревянных переплетах при освещении окон в расчетный час солнцем К₁=0,6, при нахождении окон в расчетный час в тени К₁=1,6.

Теплопоступления через остекление

Таблица 5.1

Теплопоступления через покрытия определяются по формуле:

, Вт

R₀ – сопротивление теплопередачи покрытия, м²*К/Вт;

t_н – среднемесячная температура наружного воздуха за июль, °С;

R_н – термическое сопротивление при теплообмене между наружным воздухом и внешней поверхностью покрытия, м²*к/Вт;

r - коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности покрытия;

I_ср – среднесуточная (прямая и рассеянная) суммарная солнечная радиация, попадающая на горизонтальную поверхность, Вт/м²;

t_в – температура воздуха, удаляемого из помещения, °С;

b – коэффициент для определения гармонически изменяющихся величин теплового потока принимаем в зависимости от максимального часа теплопоступлений;

К – коэффициент, зависящий от конструкции покрытия;

А_tв – амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций, °С

R_в – термическое сопротивление при теплообмене между внутренней поверхностью покрытия и воздухом помещения, м²*К/Вт;

F – площадь покрытия, м².

Из задания R₀=0,96 м²*К/Вт

По табл. 1.5 (5) t_н=18,1 °С

R_н определяется по формуле:

, где:

J – средняя скорость ветра, м/с, в теплый период, J = 3,7 м/с

м²*К/Вт

r =0.9, принимаем в качестве покрытия наружной поверхности рубероид с песчаной посыпкой (табл. 1.18 (5))

Из табл. 4.1 данного КП t_уд^Т=27,38 °С

Амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности, °С, определим по формуле:

, где

u - величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции, °С

А_tн – максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха, °С

I_max – максимальное значение суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, принимается для наружных стен как для вертикальных поверхностей, а для покрытия – как для горизонтальной поверхности.

u = 29,7 – по заданию

0,5* А_tн = 11 – приложение 7 (1)

I_max = 837 Вт/м² – таблица 1.19(5)

I_ср = 329 Вт/м² – таблица 1.19(5)

А_tв = 1/29,7*(11+0,035*0,9(837-329))=0,9 °С

R_в = 1/a_в=1/8,7=0,115 м²*К/Вт

F = 247 м²

В формуле для Q_n все величины постоянные, кроме b - коэффициента для определения гармонически изменяющихся величин теплового потока в различные часы суток.

Для нахождения b для заданного периода времени по часам находим Z_max .

Z_max = 13+2.7*D = 13+2.7*3.8 = 23-24 = -1

Стандартное значение коэффициента b принимаем по табл. 2.20 (5), а фактическое значение получаем путем сдвига на 1 час назад.

Значение коэффициента b сводим в таблицу 5.2

Расчет теплопоступлений через покрытие сводим в таблицу 5.3

Таблица 5.2

Значение коэффициента b

Таблица 5.3

Теплопоступления через покрытие

Составляем сводную таблицу теплопоступлений за счет солнечной радиации.

Таблица 5.4

Сводная таблица теплопоступлений за счет солнечной радиации.

На основании расчета принимаем максимальное значение теплопоступлений за счет солнечной радиации, равное Q_ср=11729 Вт в период с 16 до 17 часов.

Общее теплопоступление определяем по формуле:

, Вт

В летний период:

Q_п^т=27478+0+11729=39207 Вт

В переходный период:

Q_п^п=28614+4402+0,5*11729=38881 Вт

В зимний период:

Q_п^х=28614+4402+0=33016 Вт

4.2. Расчет влаговыделений в помещении

Поступление влаги от людей, W_вл, г/ч, определяется по формуле:

,

где: n_л – количество людей, выполняющих работу данной тяжести;

w_вл – удельное влаговыделение одного человека, принимаем по таблице 2.24(5)

Для теплого периода года, t_р.з.=24,7°С

w_вл=115 г/ч*чел

W_вл^т = 130*115+70*115*0,85=21792,5 г/ч

Для холодного и переходного периодов года, t_р.з.=20 °С

w_вл=75 г/ч*чел

W_вл^т = 130*75+70*75*0,85=14212,5 г/ч

4.3. Расчет выделения углекислого газа от людей

Количество СО₂, содержащееся в выдыхаемом человеком воздухе, зависит от интенсивности труда и определяется по формуле:

, г/ч,

где n_л – количество людей, находящихся в помещении, чел;

m_CO2 – удельное выделение СО₂ одним человеком, определяется по таблице VII.1 (3)

Взрослый человек при легкой работе выделяет m_CO2 =25 г/ч*чел. Тогда

М_СО2=130*25+0,85*70*25=4737,5 г/ч

4.4. Составление сводной таблицы вредностей

Разность теплопоступлений и потерь тепла определяет избытки или недостатки тепла в помещении. В курсовом проекте мы условно принимаем, что система отопления полностью компенсирует потери тепла, которые будут иметь место в помещении. Поступление вредностей учитывается для трех периодов года: холодного, переходного и теплого.

Результаты расчета всех видов вредностей сводим в табл. 5.5

Таблица 5.5.

Количество выделяющихся вредностей.

Вентиляционные системы здания и их производительность выбирают в результате расчета воздухообмена. Последовательность расчета требуемого воздухообмена следующая:

1)задаются параметры приточного и удаляемого воздуха

2)определяют требуемый воздухообмен для заданного периода по вредным выделениям, людям и минимальной кратности.

3)выбирается максимальный воздухообмен из всех расчетов по разным факторам.

5.1. Воздухообмен по нормативной кратности

Определяется по формуле:

, м³/ч

К_Pmin – минимальная кратность воздухообмена, 1/ч.

V_P – расчетный бьем помещения, м³.

По табл. 7.7 (2) К_Pmin = 1 1/ч

V_P =F_n*6;

V_P =247*6=1729 м³.

L=1729*1=1729 м³/ч

5.2. Воздухообмен по людям

Определяется по формуле:

, м³/ч

где l_Л – воздухообмен на одного человека, м³/ч*чел;

n_Л – количество людей в помещении.

По прил.17 (1) определяем, что для аудитории, где люди находятся более 3 часов непрерывно, l_Л = 60 м³/ч*чел.

L = 200*60=12000 м³/ч

5.3. Воздухообмен по углекислому газу.

Определяется по формуле:

, м³/ч

М_СО2 – количество выделяющегося СО₂, л/ч, принимаем по табл. 5.5 данного КП.

У_ПДК – предельно-допустимая концентрация СО₂ в воздухе, г/м³, при долговременном пребывании У_ПДК = 3,45 г/м³_.

У_П – содержание газа в приточном воздухе, г/м³_, У_П=0,5 г/м³

М_СО2=4738 г/ч

L=4738/(3,45-0,5)=6317,3 м³/ч

5.4. Воздухообмен по избыткам тепла и влаги

В помещениях с тепло- и влаговыделениями воздухообмен определяется по Id-диаграмме. Расчет воздухообменов в помещениях сводится к построению процессов изменения параметров воздуха в помещении.

5.4.1. Воздухообмен по избыткам тепла и влаги теплый период года

На Id-диаграмме наносим точку Н, она совпадает с т.П (t_H=21,7°С; I_H=49 кДж/кг._св),

характеризующей параметры приточного воздуха (рис 1).

Проводим изотермы внутреннего воздуха t_В=t_Р.З.=24,7°С и удаляемого воздуха t_У.Д.=27,4°С

Для получения точек В и У проводим луч процесса, рассчитанный по формуле:

, кДж/кг._вл

DQ_П – избытки тепла в теплый период года, Вт, из таблицы 5.5 КП

W_ВЛ – избытки влаги в теплый период года, кг/ч, из таблицы 5.5 КП

E=3,6*39207/21,793=6477 кДж/кг вл.

Точки пересечения луча процесса и изотерм t_В,t_У.Д. характеризуют параметры внутреннего и удаляемого воздуха.

Воздухообмен по избыткам тепла:

, м³/ч

Воздухообмен по избыткам влаги:

, м³/ч

где I_УД,I_П – соответственно энтальпии удаляемого и приточного воздуха, кДж/кг._св.

I_УД=56,5 кДж/кг._св.

I_П=49 кДЖ/кг._св.

d_УД=12,1 г/кг._св.

d_П=11 г/кг._св.

По избыткам тепла:

L_П=3,6*39207/(1,2*(56,5-49))=15683 м³/ч

По избыткам влаги:

L_П=21793/1,2*(12,1-11)=16509 м³/ч

В расчет идет больший воздухообмен по избыткам влаги

L_П=16509 м³/ч

Рис. 1 Теплый период года

5.4.2. Воздухообмен по избыткам тепла и влаги в переходный период года.

В переходный период предусмотрена рециркуляция воздуха.

По параметрам наружного воздуха (t_Н=8°С, I_Н=22,5 кДж/кг._св) строим точку Н (рис.2).

Для построения точки У находим расчетное приращение влагосодержания воздуха:

W_ВЛ=14213 г/ч

L_Нmin=L_Н (по людям)

L_{Н кр min}=К_Рmin*V_Р

L_{Н кр min}=1729 м³/ч

L_Нmin=12000 м³/ч

Dd_НУ=14213/1,2*12000=0,9 г/кг.св.

d_УД=d_Н+Dd_НУ=5,5+0,9=6,4 г/кг.св.

Точка У находится на пересечении изобары Dd_УД=const и изотермы t_УД=const.

Соединяем точки Н и У. На этой линии расположена точка смеси С. Определяем ее месторасположение. Для этого строим луч процесса:

, кДж/кг. _вл.

Проводим луч процесса через точку У, получаем на пересечении с изотермами точки В и П. Из точки П по линии d=const опускаемся до пересечения с линией НУ, получаем точку С. количество рециркулирующего воздуха, G_P, определяем:

G_{n min}=L_{n min}*1.2=14400 кг/час

G_P=(4.6/2-1)*G_{n min}=1.3*14400=18720 кг/час

L_n=G_n/r=15600 м³/ч

Рис. 2 Переходный период года

5.4.3. Воздухообмен по избыткам тепла и влаги в зимний период года.

В зимний период также предусмотрена рециркуляция воздуха.

По параметрам наружного воздуха (t_Н=-40°С, I_Н=-40,2 кДж/кг св) строим точку Н (рис.3).

Для построения точки У находим расчетное приращение влагосодержания воздуха:

W_ВЛ=14213 г/ч

L_Нmin=L_Н (по людям)

L_Нmin=12000 м³/ч

Dd_НУ=14213/1,2*12000=0,9 г/кг.св.

d_УД=d_Н+Dd_НУ=0,2+0,9=1,1 г/кг.св.

Проводим изотермы t_УД=20,54 °С, t_В=t_Р.З.=20 °С, t_Н=15 °С,

Точка У находится на пересечении изобары Dd_УД=const и изотермы t_УД=const.

Объединяем точки Н и У. На этой линии расположена точка смеси С. Определяем ее месторасположение. Для этого строим луч процесса:

, кДж/кг _вл

Проводим луч процесса через точку У, получаем на пересечении с изотермами точки В и П. Из точки П по линии d=const опускаемся до пересечения с линией НУ, получаем точку С. количество рециркулирующего воздуха, G_P, определяем:

G_{n min}=L_{n min}*1.2=14400 кг/час

кг/час

G_Н=G_Р+G_{n min}=14400+6891=21291 кг/час

L_n=G_n /r=17743 м³/ч

Результат расчета воздухообменов сводим в таблицу 6.1.

Таблица 6.1

Выбор воздухообмена в аудитории

рис. 3 Зимний период года

5.5. Расчет воздухообмена по нормативной кратности и составление воздушного баланса для всего здания

Для остальных помещений воздухообмен рассчитывается по нормативной кратности в зависимости от назначения помещения. Кратность принимаем по таблице 6.12(4) отдельно по притоки и по вытяжке.

Результаты расчета сводим в табл. 6.2

Таблица 6.2

Сводная таблица воздушного баланса здания.

Дисбаланс равен 301 м³/ч. Добавляем его в коридор (помещение №2)

Принимаем схему воздухообмена снизу-вверх, т.к. имеются избытки тепла и влаги.

Выбираем схему воздухораспределения по рис. 5.1(7), т.к Н_П>4m, то IV схема. (рис.5.1г).

Подача воздуха осуществляется плафонами типа ВДШ.

Для нахождения необходимого количества воздухораспределителей Z площадь пола обслуживаемого помещения F делится на площади строительных модулей F_n. z=F/F_n.

Определяем количество воздуха, приходящееся на один воздухораспределитель,

L₀=L_СУМ/Z; где

L_СУМ – общее количество приточного воздуха, подаваемого через плафоны.

L₀=17743/10=1774 м³/ч

На основании полученной подачи L₀ по табл. 5.17(7) выбираем тип и типоразмер воздухораспределителя (ВДШ-4). Далее находим скорость в его горловине:

J_X=k*J_ДОП=1,4*0,2=0,28 м/с

Х_П=Н_П-h_ПОТ-h_ПЛ-h_РЗ

Х_П=7,4-1-0,5-0,3=4,6 м

м₁=0,8; n₁=0,65 – по таблице 5.18(4)

F₀=L₀/3600*5=1774/3600*5=0.085 м²

Принимаем ВДШ-4, F₀=0,13 м²

Значения коефициентов:

К_С=0,25; т.к.

К_ВЗ=1; т.к l/X_n=5,5/4,6=1,2

К_Н=1,0; т.к A_r – не ограничен.

т.е. условие J_Ф0 удовлетворено

что удовлетворяет условиям, т.е. < 1°C

Его проводят с целью определения размеров поперечного сечения участков сети. В системах с механическим побуждением движения воздуха потери давления определяют выбор вентилятора. В этом случае подбор размеров поперечного сечения воздуховодов проводят по допустимым скоростям движения воздуха.

Потери давления DР, Па, на участке воздуховода длиной l определяют по формуле:

DР=Rbl+Z

где R – удельные потери давления на 1м воздуховода, Па/мБ определяются по табл.12.17 (4)

b-коэффициент, учитывающий фактическую шероховатость стенок воздуховода, определяем по табл. 12.14 (4)

Z-потери давления в местных сопротивлениях, Па, определяем по формуле:

Z=Sx×Pg,

Где Pg – динамическое давление воздуха на участке, Па, определяем по табл. 12.17 (4)

Sx - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Аэродинамический расчет состоит их 2 этапов:

1) расчета участков основного направления;

2) увязка ответвлений.

Последовательность расчета.

1. Определяем нашрузки расчетных участков, характеризующихся постоянством расхода воздуха;

2. Выбираем основное направление, для чего выявляем наиболее протяженную цепь участков;

3. Нумеруем участки магистрали и ответвлений, начиная с участка, наиболее удаленного с наибольшим расходом.

4. Размеры сечения воздуховода определяем по формуле

где L –расход воздуха на участке, м³/ч

J_р­- рекомендуемая скорость движения воздуха м/с, определяем по табл. 11.3 (3)

5. Зная ориентировочную площадь сечения, определяем стандартный воздуховод и расчитываем фактическую скорость воздуха:

6. Определяем R,Pg по табл. 12.17 (4).

7. Определяем коэффициенты местных сопротивлений.

8. Общие потери давления в системе равны сумме потерь давления в воздуховодах по магистрали и в вентиляционном оборужовании:

DP=S(Rbl+Z)_маг+DP_об

9. Методика расчета ответвлений аналогична.

После их расчета проводят неувязку.

Результаты аэродинамического расчета воздуховодов сводим в табл 8.1.

Расчет естественной вентиляции

Pg=g*h(r_н-r_в)=9.81*4.7(1.27-1.2)=3.25 Па