Разработка системы вентиляции административного здания в г. Чебоксары

1. Исходные данные

2. Основные сведения о системах вентиляции

3. Определение вредных выделений в помещении зрительного зала

4. Расчет воздухообмена зрительного зала с проверкой на I-d диаграмме

5. Определение воздухообмена во вспомогательных помещениях

6. Расчет калориферов

7. Подбор вспомогательного оборудования

8. Конструирование системы вентиляции

9. Аэродинамический расчет системы вентиляции

10. Подбор вентиляторов Литература

1. Исходные данные В данном проекте разрабатывается система вентиляции административного здания в г. Чебоксары. Расчётное количество человек в столовой 60. Расчётное количество человек в конференц зале 50. Тип раздачи воздуха из верхней зоны.

Исходными данными для расчета вентиляции являются: расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха, вредности, выделяемые в помещении зрительного зала (теплоизбытки, тепловыделения, СО₂), режим работы отопления.

Расчет вентиляции проводится для 3-х периодов года: теплого, холодного и переходного.

Таблица 1.1-Расчётные параметры наружного воздуха

Графы 2 и 3 заполняются согласно СНиП 41−01−2003 (2.04.05−97) «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

и d находим по I-d диаграмме.

Таблица 1.2-Расчётные параметры внутреннего воздуха в конференц зале

Таблица 1.3-Расчётные параметры внутреннего воздуха в обеденного зала

2. Основные сведения о системах вентиляции вентиляция здание калорифер Вентиляция предусматривается раздельная для зрительного зала и вспомогательных помещений включая кинопроекционную.

Для зрительного зала предусматривается приточно-вытяжная вентиляция с механическим и естественным побуждением.

Объем воздухообмена рассчитывается из условия ассимиляции тепла и влаги выделяющихся от людей, а также из условия разбавления окиси углерода до ПДК.

Приточная вентиляция предусматривается с очисткой воздуха в фильтре от механических примесей и подогревом его в калорифере в зимний период.

В кинотеатрах однозальных рекомендуется применять две приточные камеры: одна для кинозала, вторая для остальных помещений.

Вытяжную вентиляцию в зависимости от периодов года предусматривают либо с механическим побуждением, либо смешанную (механическая и естественная).

В зимний и переходный периоды для зрительного зала применяется смешанная схема вентиляции. Приточный воздух подается с использованием рециркуляции и последующим его подогревом. Вытяжная вентиляция с механическим побуждением осуществляется из нижней зоны.

В летний период приток наружного воздуха с механическим побуждением подается в объеме, рассчитанном на ассимиляцию. Вытяжная вентиляция осуществляется из верхней зоны с естественным побуждением через дефлекторы, а также из нижней зоны с механическим побуждением.

В зрительных залах вместимостью до 800 мест подача воздуха осуществляют, как правило, двумя способами:

1. Сосредоточенно компактными струями с максимальной скоростью регламентируемой допустимым уровнем шума в зале и нормируемой подвижностью воздуха в рабочей зоне, обдув осуществляется обратным потоком.

2. Подача воздуха прямоточными веерными струями «сверху-вниз». При выборе схемы вентиляции исходят из конфигурации размеров зала и его вместимости.

3. Определение вредных выделений в помещении конференц зала и обеденного зала В общественных зданиях основными источниками выделения вредностей (тепла, влаги, СО₂) являются люди.

— явное избыточное тепло;

— полное избыточное тепло;

— количество человек в зрительном зале;

— количество тепла, выделяемое одним человеком, принимается по таблице 3.1, Дж;

— количество полного тепла, выделяемого одним человеком, принимается по таблице 3.1, Дж;

q_co2 — выделение углекислого газа одним человеком, принимается по таблице 3.1, 1/(ч*чел);

W — влаговыделение от одного человека, принимается по таблице 3.1, г/(ч*чел).

Таблица 3.1-Основные источники вредных выделений

Определение вредных выделений в помещении конференц зала Тёплый период

W_ВЛ = w _• n = 132,7 • 50= 6635 г/ч;

G_CО2 = g_{CO2 •} n =25 • 50=1250 л/ч.

Переходный период

W_ВЛ = w _• n = 75 • 50= 3750 г/ч;

G_CО2 = g_{CO2 •} n =25 • 50=1250 л/ч.

Зимний период

W_ВЛ = w _• n = 68 • 50= 3400 г/ч;

G_CО2 = g_{CO2 •} n =25 • 50=1250 л/ч.

Определение вредных выделений в помещении обеденного зала Тёплый период

W_ВЛ = w _• n = 132,7 • 60= 7962 г/ч;

Переходный период

W_ВЛ = w _• n = 75 • 60= 4500 г/ч;

Холодный период

W_ВЛ = w _• n = 75 • 60= 4500 г/ч;

4. Расчет воздухообмена конференц зала и столовой с проверкой на I-d диаграмме Воздухообмен на разбавление избыточной явной теплоты:

где — избыточное явное тепло, выделяемое людьми, Вт;

— удельная теплоемкость воздуха, =1005 Дж/(кг?С);

t_ух -температура уходящего воздуха;

— температура приточного воздуха:

— температура притока для летнего периода;

Если в холодный период отключается отопление, то значение воздухообмена определенное для теплого периода является расчетным и для зимнего периода. При работе отопления, когда теплопотери больше избыточного явного тепла за расчетный принимается максимальный воздухообмен из 3-х периодов года.

1. Температура приточного воздуха для переходного и зимнего периода находится по формуле:

— для зимнего периода при теплонедостатках;

t_ух=t_в+(H-1,5)

2. Воздухообмен на разбавление избыточных влаговыделений:

3. W — суммарные влаговыделение влаги в Г/ч;

4. d_ух и d_пр — влагосодержание уходящего и приточного воздуха в г/кг.

5. Воздухообмен на разбавление избыточного содержания углекислого газа:

Ч X_пр — предельно допустимая концентрация CO₂ в приточном воздухе.

Расчёт воздухообмена в конференц зале.

Тёплый период

t_ух=t_в+(H-1,5)=26,9+(3−1,5)=28,4 С⁰

С⁰

Переходный период

t_ух=t_в+(H-1,5)=20+(3−1,5)=21,5 С⁰

Зимний период

t_ух=t_в+(H-1,5)=18+(3−1,5)=19,5 С⁰

5. Определение воздухообмена во вспомогательных помещениях Расчёт воздухообмена в обеденном зале.

В обеденном зале, помимо посетителей учитывается тепло и влагосодержания от остывающей пищи.

где Q_Г. П. — полные тепловыделения от горячей пищи, Вт;

g — средняя масса блюд приходящего на одного обедающего, g=0,85 кг;

С_cr — средняя теплоёмкость блюд входящего в состав обеда, С_cr=3,35[кДж/кг*С⁰];

t_н — средняя температура блюд поступающих в обеденный зал, t_н=70 ⁰С;

t_к — средняя температура блюда в момент потребления, t_к=40 ⁰С;

n — число посадочных мест в обеденном зале;

ф — продолжительность приёма пищи одного посетителя, ф=0,5−0,7 для столовых без самообслуживания;

Q^я_г. п. — явные тепловыделения от горячей пищ, Вт;

W_г. п. — выделение влаги при остывании пищи, Г/ч;

J_Г. П. — теплосодержание 1 кг остывающей пищи, J_Г. П. =2600 кДж/кг.

Тёплый период

t_ух=30 С⁰ для обеденного зала.

С⁰

Переходный период Холодный период Рассчитываем нормируемое значение воздухообмена для зрительного зала:

G_max=8790 м³/ч Тёплый период.

Если G_max?L_норм соблюдается, то в качестве расчётного G_max=G_расч, в противном случае G_расч = L_норм.

В данном случае G_max=G_расч=8790 м³/ч Рассчитываем нормируемое значение воздухообмена для обеденного зала:

G_max=6240 м³/ч Тёплый период.

Если G_max?L_норм соблюдается, то в качестве расчётного G_max=G_расч, в противном случае G_расч = L_норм. В данном случае G_max= L_норм=4800 м³/ч

6. Расчет калориферов Калорифер — теплообменный аппарат, служащий для нагрева приточного воздуха в зимний период.

Калориферы по конструкции подразделяются на:

1. одноходовые с вертикальным расположением трубок"

2. многоходовые с горизонтальным расположением трубок.

При теплоносителе пар применяют одноходовые калориферы.

При теплоносителе вода применяют многоходовые калориферы двух типов: пластинчатые, биметаллические со спирально-накатным оребрением. Биметаллические со спирально-накатным оребрением применяются для северной климатической зоны, а также в системах утилизации тепла и в сушильных камерах. Биметаллические состоят из двух трубок: одна — внутренняя, стальная d 16×2, сверху наружная алюминиевая труба с накатным оребрением.

Количество теплоты, необходимое для нагревания заданной массы воздуха: прямоточная схема

;

где: — количество воздуха, кг/ч;

— температура притока;

— расчетная наружная температура по параметру Б;

;

Расчетное количество тепла:

;

Расчет калориферов производится в следующей последовательности:

1. Определяем предварительное живое сечение для прохода воздуха, задаваясь массовой скоростью:

;

где: — скорость воздуха через калорифер, м/с;

— плотность воздуха, м³/кг;

— массовая скорость, кг/м² сек;

для пластинчатых калориферов 6−8 кг/с_*м², для биметаллических 5−7 кг/с_*м²

L, м³/час — количество воздуха;

G, кг/ч — расчетный воздухообмен;

f_ж.с., м² — живое сечение по воздуху.

2. Выбираем модель, номер и число калориферов установленных параллельно по воздуху с таким расчетом, чтобы выбранное действительное живое сечение было ближе к f.

f_g=f_k • n, м²

f_k, м² -живое сечение для прохода воздуха 1-го калорифера;

n, шт. — число калориферов.

3. Уточняем массовую скорость:

4. Скорость движения теплоносителя в трубках:

Q_k, кДж/ч — количество теплоты необходимое для нагревания заданной массы воздуха;

С_в, кДж/кг •град — теплоемкость воды;

_в, кг/м³ -плотность воды;

f_тр, м² — площадь живого сечения по теплоносителю;

t₁ =150 C

t₂ = 70 C

5. Для принятой модели калорифера в зависимости от массовой скорости воздуха и скорости движения теплоносителя в трубном пучке определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/м²_*с — определяется по таблицам.

6. Находим необходимую поверхность калориферной установки:

Q_, кДж/ч — количество теплоты необходимое для нагревания заданной массы воздуха

К, Вт/м²_*С — коэффициент теплопередачи средняя температура воды средняя температура воздуха

7. Уточняем необходимое количество калориферов установке:

F_к, м² — необходимая поверхность калориферной установки;

F_ку, м² — принятая поверхность калориферной установки.

8. Определяем действительную теплоотдачу калориферной установки:

К, Вт/м²_*с — коэффициент теплопередачи;

F_ку, м² — принятая поверхность калориферной установки;

n, шт — количество калориферов;

средняя температура воды;

средняя температура воздуха.

9. Определяем коэффициент запаса:

%

1. Определяем предварительное живое сечение для прохода воздуха Принимаем для пластинчатых калориферов массовую скорость 7 кг/м²с

2. Принимаем калорифер модели КВС 12-П

— площадь поверхности нагрева 108 м²

— площадь живого сечения f =1,2985 м²

— площадь живого сечения по теплоносителю 0,347 м²

— масса 389,9 кг

3.Уточняем массовую скорость кг/м²с

4.Скорость движения теплоносителя в трубках

5. Для принятой модели калорифера коэффициент теплопередачи калорифера (справочные данные): К=31,903

6.Находим необходимую поверхность калориферной установки.

7.Уточняем необходимое количество калориферов в установке

продолжаем расчет, n = 1.

8.Определяем действительную теплоотдачу калориферной установки

9.Определяем коэффициент запаса

<15%

7. Подбор вспомогательного оборудования Воздухозаборные неподвижные жалюзийные решетки Воздухозаборные жалюзийные нерегулируемые решетки подбираются исходя из скорости не выше 5м/с. Количество жалюзийных решеток подбирается исходя из базовых стандартных размеров.

Определяют необходимое живое сечение:

;

где G_вент — расчётный воздухообмен, м³/ч;

.

Таким образом получаем 26 решёток размером 150×490 мм каждая марки СТД 52−88 с живым сечением 0,05 м²

Применяются с электроприводом и электрообогревом для предотвращения проникновения холодного воздуха в приточные камеры.

Размеры заслонок подбираются исходя из живого сечения, которое рассчитывается также при скорости 5 м/с.

Расчетное живое сечение утепленного клапана:

G_вент, м³/ч — расчетный воздухообмен ()

м/с — скорость движения воздуха в приточной камере на всасывающем тракте не более 5 м/с.

Таблица 6 Виды утепленных заслонок

Для живого сечения 1,294 принимаем утеплённую заслонку КВУ 1000×1400 мм Воздушные фильтры Фильтры для очистки приточного воздуха применяются ячейковые кассетного типа, масляные самоочищающиеся, сухие фильтры тонкой очистки типа ФРУ.

В сухих фильтрах тонкой очистки типа ФРУ фильтрующим материалом является упругое стекловолокно марки ФСВУ. Фильтр представляет собой каркас, в верхней и нижней части которого установлены катушки. На верхней намотано фильтрующее полотно, конец которого закрепляется на нижней катушке. По мере загрязнения материал перематывается с верхней на нижнюю.

Принимаем Фильтр марки Ф2РУ7 пропускной способностью до 25 000 м³/ч размером 1500×1340 мм.

Дефлекторы

1. Определяем скорость прохода воздуха в патрубке дефлектора:

;

где Р_Д = 9,81•h•(с_н — с_ух) = 9,81•3•(1,19 — 1,162) = 0,824 Па;

;

с_ух — плотность при температуре уходящего воздуха,

t_ух = t_ВН+в•(Н-2) = 26,5 + 0,7•(8−2) = 30,7 ⁰С, в — градиент повышения температуры по высоте, в=0,7 — 0,9;

Н — высота зрительного зала, Н = 8 м;

с_н — плотность при температуре наружного воздуха, с_н=1,22 кг/м³;

h — длина патрубка дефлектора, h = 3 м;

о = 1 — коэффициент местного сопротивления;

V=1 м/с — скорость ветра.

Если более 3 м/с то принять 3 м/с

2. Определяем относительное сечение патрубка дефлектора:

3. Количество дефлекторов:

Принимаем к установке дефлектор d = 1000 мм, = 0,785 м²

= = 2,75 = 3 шт Находим из условия: если d = 800 мм, то f = 0,5 м²

если d = 900 мм, то f = 0,61 м²

если d = 1000 мм, то f = 0,785 м².

Принимаем 3 дефлектора марки Д 710.00.00.03 диаметром 1000 мм Регулируемые решетки

Количество решеток в пределах помещения определяется в зависимости от пропускной способности решетки.

Принимаем решетки типа Р150 размером 150×150 производительностью 80 м³/ч, и Р200 размером 200×200 производительностью 150 м³/ч.

Воздухораспределитель Подбирается в зависимости от типа подачи воздуха и расчетного воздухообмена.

Для сосредоточенной раздачи

Для веерной раздачи

При G= 23 291,75 м³/ч принимаем 3 воздухораспределителя марки ВРк7 с диаметром d=710 мм

8. Конструирование системы вентиляции Воздухоприемные устройства располагаются в продуваемой и незагрязненной зоне. К внешним источникам загрязнения они должны находиться с заветренной стороны. Архитектурная форма воздухоприемного устройства должна быть увязана с внешним оформлением здания.

Для предотвращения попадания пыли, мусора, случайных предметов, снега, дождя отверстия для поступления наружного воздуха должно быть на высоте не менее 2-х метров от уровня земли и должно быть закрыто решетками с неподвижными жалюзи. В некоторых случаях по архитектурным или санитарногигиеническим соображениям воздухоприемное устройство осуществляется в виде отдельно стоящей шахты, которая соединяется с приточной камерой подземным каналом. Если шахта располагается в экологически чистой зоне, то низ отверстия может располагаться на отметки 1 м от уровня земли.

Воздух может забираться через приточную шахту расположенную на крыше здания. В этом случая для исключения попадания загрязненного воздуха в воздухоприемную шахту расстояние между приточной шахтой и вытяжным отверстием должно быть не менее 10 м.

Концентрация вредностей в месте забора воздуха не должна превышать 30% ПДК.

Приточные камеры могут быть расположены в подвальном или цокольном этажах, а также в технических этажах здания в специально выделенных помещениях у наружных стен. Не допускается располагать приточные установки в смежных помещениях с залом и помещениях, требующих тишины. Приточные камеры применяются как типовые, так и в строительных конструкциях.

В кинотеатре подача воздуха прямоточная веерная по схеме «сверху — вниз». При этой раздаче веерная струя подается из верхней зоны на высоте менее 6 м с затуханием в рабочей зоне. Такая подача воздуха реализуется с помощью потолочных воздухораспределителей типа ВДУМ. Эти воздухораспределители размещаются между собой с таким расчетом, чтобы расстояние между их центрами составляло 10−20.

— диаметр или эквивалентный по площади диаметр воздуховыпускного отверстия воздухораспределителя (5000мм) Расстояние между центрами вытяжных и приточных отверстий должно быть не менее 6.

Материал для изготовления воздуховодов — оцинкованная сталь (1,2 и 0,7мм).

9. Аэродинамический расчет системы П1, В1

Аэродинамический расчет выполняется после расчета воздухообмена, после решений трассировки воздуховода, вычерчивания аксонометрической схемы, нумерации участков, нагрузки каждого участка, определения их длин.

Расчет ведется в следующей последовательности:

1. Определяем предварительное сечение расчетного участка:

где: — рекомендуемая скорость;

рекомендуемые скорости:

— магистральные воздуховоды от 8 до 9 м/с;

— ответвления от 6 до 8 м/с;

— воздухозаборные решетки 2 м/с;

— рециркуляция до 5 м/с;

— вытяжные решетки из нижней зоны до 3 м/с;

— воздухораспределительные для сосредоточенной раздачи до 8 м/с;

2. По выбираем ближайший, стандартный размер воздуховода. Либо круглого сечения, либо прямоугольного. При прямоугольном сечении вычисляем :

;

3. По выбранному стандартному воздуховоду находим фактическую скорость Vф и удельные потери давления Rl по таблицам ((3) стр.209−212);

4. Потери на местное сопротивление определяются по формуле:

;

5. Определяем суммарные потери на участке: ;

6. Определяем потери давления в системе по выбранному направлению:

;

7. Проверяем, уравниваем систему по направлениям. Разница потерь давления по направлениям не должна превышать 15%.

Все расчеты сводим в таблицу.

10. Подбор вентиляторов Вентиляторы подбираются исходя из значения L и Р, сначала по сводным графикам, а затем уточняется по индивидуальным характеристикам. Рабочий режим выбирается таким, чтобы его КПД отличался от максимального не более, чем на 10%

Учитывая неплотность воздуховодов, производительность вентилятора находится по формуле:

м³/ч, где К = 1,1 — для металлических воздуховодов до 50 м, К = 1,15 — для неметаллических воздуховодов и металлических более 50 м.

Давление приточного вентилятора определяется:

Па;

— потери давления на утепленную заслонку, =3;

— потери давления на обводной клапан, =3;

— потери давления на входе через жалюзийную решетку, =3;

— потери давления в фильтрах 100 Па;

— потери давления в калориферных установках 150 Па;

— потери в сети воздуховодов;

Для вытяжной установки:

Па;

— сопротивление в узле прохода воздуховода;

— потери давления на зонте, =1,5;

Расчет П1

Па;

Па;

Па;

Па;

Па;

Па;

Па

м³/ч

Вентилятор марки В. Ц 4−75−12,5;

Частота вращения п = 750 об/мин;

Двигатель А200М8, мощность 18,5 кВт.

Расчет В1

Па;

Па;

Па;

Па м³/ч

Вентилятор марки ВЦ 4−75 № 6,3

Двигатель: тип 4А100S4

мощность 3 кВт частота оборотов 1435 об/мин Расчет П2

Па м³/ч Вентилятор марки В. Ц 4−75−5;

Частота вращения п = 1500 об/мин;

Двигатель А80В4, мощность 1,5 кВт.

Расчет В2

Па;

м³/ч;

Вентилятор марки ВЦ 4−75 -2,5;

Двигатель:тип 4АА63А2;

мощность 0,37 кВт;

частота оборотов 2750 об/мин.

Расчет В3

Па м³/ч Вентилятор марки В. Ц4−75−2,5;

Частота вращения п = 1370 об/мин;

Двигатель 4А71А2, мощность 0,09 кВт.

Подбор зонтов

В1: f=L/(3600_*)=11 800/(3600_*8)=0.41 м²

м

Зонт типа: ЗК 00.000.07 d = 700 мм

В2: f=L/(3600_*)=415,39/(3600_*8)=0.014 м²

м

Зонт типа: ЗК 00.000.02 d = 200 мм

В3: f=L/(3600_*)=126,75/(3600_*8)=0.0045 м²

м

Зонт типа: ЗК 00.000. d = 100 мм

1. СНиП 41−01−2003. Отопление, вентиляция кондиционирование/ Госстрой России. М.: ЦИТП Госстроя России, 2003. — 64с.

2. СНиП 23−01−99*. Строительная климатология/ Госстрой России. М.: ЦИТП Госстроя России, 2000.

3. Внутренние санитарно-технические устройства. В3ч. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.2/ Б. В. Баркалов, Н. Н. Павлов, С. С. Амирджанов и др.; Под ред. Н. Н. Павлова и Ю. И. Шиллера.-4-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат. 1992.-416с.

4. Внутренние санитарно-технические устройства. В3ч. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.1/В.Н. Богословский, А. И. Пирумов, В. Н. Посохин и др.;Под ред. Н. Н. Павлова и Ю. И. Шиллера.-4-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат. 1992.-319с.

5. «Вентиляция общественных и гражданских зданий». Афонин К. В., Чекардовский М. Н., Гуревич Л. Н. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Системы вентиляции». Тюмень: ТюмГАСА, 2002 г.