Вентиляция студенческой столовой на 400 мест в городе Курган

Министерство образования Российской Федерации

ВОСТОЧНОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

кафедра: «ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И ТЕПЛОТЕХНИКА»

Допущен к защите.

Руководитель: Фёдорова В. В

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: «Вентиляция студенческой столовой на 400 мест в городе Курган»

Улан-Удэ, 2008

1. Исходные данные

2. Выбор расчётных параметров наружного воздуха для тёплого, переходного и холодного периодов года

3. Выбор расчётных параметров внутреннего воздуха для тёплого, переходного и холодного периодов года

4. Составление теплового баланса, определение поступлений влаги и газовых вредностей в расчётное помещение по периодам года

5. Расчёт требуемого воздухообмена в помещениях здания

6. Составление воздушного баланса

7. Способ организации воздухообмена в помещении

8. Аэродинамический расчёт воздуховодов

9. Расчёт и подбор вентиляционного оборудования

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

11. Технико-экономические показатели проекта Список литературы.

Одной из основных систем жизнеобеспечения здания является система вентиляции. Это комплекс устройств, обеспечивающих необходимые параметры воздуха в рабочей зоне помещения, для нормального самочувствия человека.

Данный курсовой проект имеет цель в приобретении навыков по проектированию и расчету систем вентиляции.

В ходе работы разработана общеобменная система вентиляции для общественного здания в городе Красноярск; определены основные вредности, выделяемые в помещении; выполнен аэродинамический расчет; подобрано основное вентиляционное оборудование для приточной системы спортивного зала.

1. Исходные данные

В данном курсовом проекте разрабатывается общеобменная система вентиляции здания средней школы. Основное расчетное помещение спортивный зал 192 человека. Площадь зала 162 м², высота зала 5,4 м.

Район строительства объекта — г. Красноярск Источником теплоснабжения являются тепловые сети. В качестве теплоносителя используется вода с параметрами теплоносителя 150⁰С — 70⁰С.

Остекление — двойное в деревянных переплетах без солнцезащитных устройств при толщине стекла 4−6 мм.

Выбор расчётных параметров наружного воздуха для тёплого, переходного и холодного периодов года

Расчётные параметры наружного воздуха для заданного района строительства, г. Красноярск, определяются по СНиП /6/. При проектировании системы общеобменной вентиляции для удаления избытков тепла и влаги следует принимать для теплого и холодного периодов года расчетные параметры по категории А.

В переходный период для любого района строительства за расчетные принимаются: температура наружного воздуха +8 ⁰С, теплосодержание — 22,5 кДж/кг. Значения расчётных параметров, занесены в таблицу 1.

Таблица 1

Расчётные параметры наружного воздуха.

3. Выбор расчётных параметров внутреннего воздуха для тёплого, переходного и холодного периодов года

Расчётные параметры внутреннего воздуха в здании студенческой столовой регламентированы СНиП /9, 10/.

В качестве расчетного помещения здания принят обеденный зал на 400 человек.

Допустимые нормы температуры, относительной влажности и подвижности внутреннего воздуха в расчетном помещении общественного здания, обеспечиваемые системами общеобменной вентиляции приняты по табл. 1.7, 1.8 /1/ и приложению 1 /11/.

При выборе параметров внутреннего воздуха необходимо учитывать, что для районов строительства с температурой наружного воздуха 25⁰С и ниже допустимая температура внутреннего воздуха в тёплый период принимается не более 28⁰С:

t_в = t_н + (35) 28 ⁰С, где: t_в — температура внутреннего воздуха, ⁰С;

t_н — температура наружного воздуха, ⁰С.

t_в = 23,6 + 3 = 26,6⁰С 28 ⁰С.

Значение расчётных параметров занесены в таблицу 2.

Таблица 2

Расчётные параметры внутреннего воздуха.

4. Составление теплового баланса, определение поступлений влаги и газовых вредностей в расчётное помещение по периодам года

Теплый период.

Составление теплового баланса.

Тепловой баланс составляется на основании расчёта количества тепла, поступающего в вентилируемое помещение Q_пост., и теряемого помещением Q_расх., в результате чего определяют теплоизбытки или теплонедостатки в помещении:

Q_изб = Q_пост — Q_расх 0,

Q_нед = Q_пост — Q_расх 0.

Тепловой баланс составляется для тёплого, переходного и холодного периодов года.

Определение поступлений тепла в помещение.

В помещение обеденного зала в тёплый период тепло поступает от следующих источников, Вт:

Q_пост = Q_люд + Q_г.п + Q_c.рад .

где: Q_люд — теплопоступления от людей, Вт;

Q_г.п — теплопоступления от горячей пищи, Вт;

Q_c.рад — теплопоступления за счёт солнечной радиации, через остекление и покрытие, Вт.

Количество тепла, Вт, выделяемое людьми определяется по формуле:

Q_люд = ,

где: q_п — количество полного тепла, Вт, выделяемое в зависимости от температуры внутреннего воздуха и характера выполняемой работы /1, табл. 2.1/;

n = N · 0.7 = 400 · 0.7 = 280 чел — количество мужчин и женщин одновременно находящихся в помещении.

Q_люд = 93 140 + 93 · 140 · 0,85 = 24 087 Вт.

Количество тепла, Вт, поступающего в помещение в тёплый период года за счёт солнечной радиации через световые проёмы и покрытие, определяют по формуле:

Q_с.рад = Q^ост + Q^покр,

где: Q^ост — теплопоступления через остеклённые световые проёмы, Вт;

Q^покр — теплопоступления через покрытие, Вт.

Теплопоступление через остекление.

Q_ост = q_с F_с k_оп,

где: q_с — тепловой поток, поступающий через 1 м² стекла освещенного солнцем;

q_с = (q_п. + q_р.) К₁ К₂ ;

F_с — площадь световых проёмов, м²;

k_оп — коэффициент проникания солнечной радиации через заполнение светового проема.

q_п., q_р. — поступление тепла, Вт/м², соответственно от прямой и рассеянной солнечной радиации в июле через вертикальное остекление светового проёма, в зависимости от географической широты места строительства, ориентации остекления и расчётного часа;

К₁ — коэффициент, учитывающий затемнение остекления переплётами и загрязнения атмосферы;

К₂ — коэффициент, учитывающий загрязнение стекла.

Полученные значения заносятся в таблицу 3.

Теплопоступления через покрытие:

Q_покр = (q_о + А_q) F,

Где: q_о — среднесуточное поступление тепла в помещение, Вт/м²;

— коэффициент для различных часов суток /1, табл. 2,20/;

А_q — амплитуда колебаний теплового потока, Вт/м²;

F — площадь покрытия, м².

Q_покр не считаем из-за не совпадения МАХ поступления тепла через покрытия и остекление.

Таблица 3

Расчет солнечной радиации через покрытие

Поступление тепла в помещение через покрытие выбирается исходя из максимального теплопоступления в часы работы помещения.

Количество тепла, Вт, поступающего в помещение в тёплый период года от горячей пищи определяют по формуле:

Q_пост = 25 · n · ф = 25 · 280 · 0.3 = 2100 Вт где = 0.3 продолжительность приёма пищи.

Суммарные теплопоступления в теплый период составят:

Q_пост = 24 087 + 6543 + 2100 = 32 730 Вт.

Поступление влаги в помещение.

Поступление влаги в помещение происходит в результате испарения с поверхности кожи и дыхания людей, испарения со свободной поверхности, испарения с влажных поверхностей материалов и изделий.

Количество влаги, поступающей в помещение, определяют на основании анализа возможных источников влаговыделений. Для обеденного зала избытки влаги будут состоять из влаговыделений людей и горячей пищи, кг/ч:

W_изб = W_люд + W_г.п, кг/ч;

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

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

W_люд = g_челn = 50 140 + 50 · 140 · 0,85 = 12 950 г/ч;

где g_чел — влаговыделения одним человеком, г/ч, зависящее от характера выполняемой работы и температуры внутреннего воздуха /1/;

n — количество людей одновременно находящихся в помещении, равное 280.

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

W_г.п = 0,022 · n · ф = 0,022 · 280 · 0,3 = 1,85 кг/ч где = 0.3 продолжительность приёма пищи.

W_изб = 12,95 + 1,85 = 14,8 кг/ч.

Поступление газовых вредностей.

Основной газовой вредностью в помещениях общественных зданий является углекислый газ СО₂, выделяемый при дыхании людьми.

Количество СО₂, М_со в г/ч, определяется по формуле:

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

где m_со — количество СО₂, выделяемое одним человеком в зависимости от характера выполняемой работы /1/;

n — количество людей одновременно находящихся в помещении.

Переходный период.

Составление теплового баланса.

Определение поступлений тепла в помещение.

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

Q_пост = Q_люд + 0,5 Q_{с. рад} + Q_г.п

где: Q_люд — теплопоступления от людей, Вт;

Q_c.рад — теплопоступления за счёт солнечной радиации, через остекление и покрытие, Вт.

Q_г.п — теплопоступления от горячей пищи, Вт.

Q_люд = 145 · 140 + 145 · 140 · 0,85 = 37 555, Вт.

Теплопоступления от горячей пищи, Вт:

Q_пост = 25 · n · ф = 25 · 280 · 0.3 = 2100 Вт Суммарные теплопоступления в переходный период составят:

Q_пост = 37 555 + 0,5 6543 + 2100 = 42 926 Вт.

Потери тепла.

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

Q_расх = Q_т.п.^п.п + Q_инф Вт.

Расчет ведется согласно СНиП/8/.

Полученные значения, при расчете потерь тепла через наружные ограждения, сведены в таблицу 4.

Требуемое сопротивление теплопередачи для наружных стен составляет:

R_о.нс = n (t_в — t_н) / (t_{н в}) = 1(16 + 24) / (4,5 8,7) = 1,328, м² С/Вт.

Требуемое сопротивление теплопередачи для потолочного перекрытия составляет:

R_о.пт = n (t_в — t_н) / (t_{н в}) = 1(18 +24) / (4 8,7) = 1,494, м² С/Вт.

Требуемое сопротивление теплопередачи для окон составляет:

R_о.до = 0,44, м² С/Вт.

Требуемое сопротивление теплопередачи для дверей составляет:

R_о.до = 0,6 R_о.нс = 0,6 1,328 = 0,797, м² С/Вт.

Потери тепла через наружные ограждения определяются:

Q = (t_в — t_н) k F n (1+), Вт;

Таблица 4

Потери тепла через наружные ограждения

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 =Q_пост — Q_расх =42 926 — 2552 — 402,5 = 39 972 Вт.

Поступление влаги в помещение.

W_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_челn = 40 140 + 40 · 140 · 0,85 = 10 360 г/ч;

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

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

W_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:

Q_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 = 37 555, Вт.

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

Q_{иск.осв} = Е F q_{осв осв}, (5.12)

где :

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

F — площадь пола помещения, м²;

q_осв — удельные тепловыделения, Вт/м²лк, принимаются по /7, табл. 2.4/;

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

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

Теплопоступления от горячей пищи, Вт:

Q_пост = 25 · n · ф = 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:

Q_пост = 37 555 + 8748 + 2100 + 12 758 = 61 161 Вт.

Потери тепла.

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

Q_расх = Q_т.п.^х.п. + Q_инф = 14 770 Вт.

Теплоизбытки помещения составляют:

Q_изб =Q_пост — Q_расх =61 161 — 14 770 = 46 391 Вт.

Поступление влаги в помещение.

W_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_челn = 40 140 + 40 · 140 · 0,85 = 10 360 г/ч;

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

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

W_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

Сводная таблица тепловлаго — газовыделений расчетного помещения—- столовой.

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 = Q_изб / (I_у-I_п),

для борьбы с влагоизбытками:

G_w = W / (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:

Q_изб = 32 730 Вт;

W_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.

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

т.Н = т.П.

_т.п. = Q_изб 3,6 / W_изб = 32 730 3,6 / 14,8 = 7961 кДж/кг.

Через т. Н _т.п..

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

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

т.У (I_у=56,8; d_у=12,0;).

Требуемый воздухообмен по теплу и влаге составит:

G_Q = 327 303,6 / (55,8−51,0) = 25 070 кг/ч.

G_W = 14,810³ / (11,4−10,8) = 24 667 кг/ч.

Невязка составляет:

(25 070 — 24 667) / 25 070 100% = 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 = 25 070 кг/ч.

Переходный период.

Исходные данные:

Q_изб = 39 972 Вт;

W_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. d = d_у-d_н = W_изб10³ / G_н^тр = 12 210/25070 = 0,49.

3. d_у = d_н+d = 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. _т.п. = 39 972 / 12,21 = 11 785 кДж/кг.

7. Через т. У _х.п. .

8. На пересечении _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 = 25 070 кг/ч.

Исходные данные:

Q_изб = 46 391 Вт;

W_изб = 12,21 кг/ч;

G_расч = G_Q^тп = 25 070 кг/ч.

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

2. d = d_у-d_н = W_изб10³ / G_н^тр = 12 210/25070 = 0,49.

3. d_у = d_н+d = 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. _х.п. = 46 391 / 12,21 = 13 676 кДж/кг.

7. Через т. У _х.п.

8. На пересечении _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 / _tп = 25 070 / (353/(273 + 23,6)) = 21 067 м³/ч;

где: _tп — плотность воздуха при температуре приточноого воздуха в расчетный период.

Кратность воздухообмена по притоку составляет:

К_п = L_п / V = 21 067 / 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 / _tв = 25 070 / (353/(273 + 26,6)) = 21 277 м³/ч;

Кратность воздухообмена по вытяжке составляет:

К_в = L_в / V = 21 277 / 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 = 27 429−25 766 =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:

К определению размеров поперечного сечения воздуховодов на различных участках;

К подсчёту потерь давления в сети на преодоление сопротивлений;

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 / (3600V_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 / (3600F_ф) = 4214 / (36 000,25) = 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 ab расчёт производится по эквивалентному по скорости диаметру:

d_эv = 2ab / (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%:

% = (Р_маг^расп-Р_отв) / Р_маг^расп 100 10,

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

Р_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

Таблица 8

Коэффициенты местных сопротивлений

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

% = (Р¹-Р⁶) / Р¹ 100 = (76,5−58,5) / 76,5 100 = 23 10.

Необходимый коэффициент местного сопротивления составляет:

= (Р_маг^расп-Р_отв) / Р_v^отв,

= (Р_маг¹-Р_отв⁶) / Р_v^отв6 = 18,03 / 12,7 = 1,4

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

400×400 с = 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:

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

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

328×328 с = 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:

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

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

298×298 с = 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:

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

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

287×287 с = 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:

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

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

320×320 с = 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:

= 46/12,27 = 3,6

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

288×288 с = 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:

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

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

281×281 с = 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:

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

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

195×195 с = 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 56 м/с, при расчётной производительности системы вентиляции: L = 21 076 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 = 21 076 / (36 006) = 0,97 м².

По допустимой площади выбираем 6 воздухозаборных решётки типа СТД 5291 с размерами 450×490 мм.

Затем находится фактическая скорость движения воздуха:

V_факт = 21 076 / (36 000,1576) = 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:

Р_взу = Р_взр + Р_ш = _решР_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 56 м/с. Индекс клапанов, площадь живого сечения и размеры выбираются по /12, прил.2/.

f_возд = 21 076 / (36 006) = 0,97 м².

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

V_факт = 21 076 / (36 002,52) = 2,3 м/с.

Р_ук = _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 = 21 076 / 2500 = 8,4 шт. 9 шт.

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

Р_ф = Р_нач · 2,5 = 60 · 2,5 = 150 Па.

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

q = (L C_н) / (n 100 1000) = (21 076 192) / (91 001 000) = 2,15 г/ч.

Пылеемкость ячейки составляет:

П_я = П_уд f_я = 4000 0,22 = 880,2 г.

Время работы фильтра:

= 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 _tп = 21 076 (353/(273+11,2)) = 26 178 кг/ч.

Расход тепла на нагрев воздуха в калориферной установке, Вт:

Q_возд = 0,278Gc_в(t_п-t_см) = 0,278 261 781,005(11,2+24) = 257 448 Вт, где G — количество воздуха, нагреваемого в калориферах, кг/ч;

с_в — теплоёмкость воздуха, равная 1,005 кДж/кг⁰С;

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

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

T1 = _tр ^0,75 + t_в + 0,5 t ,

T2 = _tр ^0,75 + t_в — 0,5 t ,

_tр — разность средних температур теплоносителя при расчетной температуре наружного воздуха на отопление.

_tр = ((Т_г + Т_о)/2) — t_в = ((150+70)/2)-16 = 94.

— коэффициент расхода;

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

t = Т_г — Т_о — разность температур теплоносителя при расчетной наружной температуре на отопление.

t = 150 — 70 = 80С.

Тогда:

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

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

3. Задаёмся значением массовой скорости = 5, кг/м²с, и находим площадь живого сечения:

f_возд. = 26 178 / (36 005) = 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 — 0,261 м²;

4. Находим фактическую массовую скорость воздуха:

()_факт = 26 178 / (36 001,162) = 4,4 кг/м²с.

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

_т/н = Q_возд3,6/ 3600_водыс_воды(Т1-Т2)mf_тр = 2 574 483,6/ 360 010 004,187(133,2−65,2)20,261 = 0,35 м/с;

где _воды — плотность воды, равная 1000 кг/м³;

с_воды — теплоёмкость воды, равная 4,187 кДж/кг⁰С;

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/м²⁰С, для принятой модели калорифера определяют по табл. II.7 /5/.

К = 34,64 Вт/м²⁰С.

7. Потери давления в калориферной установке составляют:

Р_ку = 59,27 Па.

8. Теплопроизводительность калориферной установки определяется, Вт:

Q_к.у = KF (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) = 293 736 Вт.

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

10% (Q_к.у-Q_в)/Q_в100% 25%,

10% (293 736−257 448)/257 448 100% = 15 25%

10% 15% 25%.

Условие выполнено, значит расчёт и выбор калорифера произведён верно.

9.Сопротивление калориферной установки по воздуху, Па:

Р_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/.

Производительность вентилятора, м³/ч:

L_в = к_под L_сист. = 1,1 21 076 = 23 184 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.

Давление создаваемое вентилятором, Па:

Р_в = 1,1(Р_всас + Р_нагн),

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

Р_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; = 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_вL_в / (3 600 102_вп),

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

_в — к.п.д. вентилятора;

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

N_д = 570,523 183,6 / (36 001 020,841· 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 10 640 = 11 704 м³/ч;

Давление создаваемое вентилятором, Па:

Р_в = 1,1(Р_всас + Р_нагн),

Р_в = 1,1 (286,6+32,2) = 350,7 Па.

Р_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:

= 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_вL_в / (3 600 102_вп),

N_д = 350,7· 11 704 / (36 001 020,62 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;

Давление создаваемое вентилятором, Па:

Р_в = 1,1(Р_всас + Р_нагн),

Р_в = 1,1 (153,6+43,1) = 196,7 Па.

Р_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:

= 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_вL_в / (3 600 102_вп),

N_д = 196,7· 4513 / (36 001 020,75 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