Теплоснабжение и вентиляция производственного помещения

Введение

В последнее время технология обеспечения заданного микроклимата в помещениях бурно развивается. Новые способы обогрева, охлаждения и проветривания помещений, связанные с появлением на рынке широкого ассортимента нового оборудования, аппаратов и блоков данных систем с гибким автоматическим управлением, позволяют проектировать и осуществлять эффективные и экономичные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Данная курсовая работа состоит из теоретической, расчетной и графической части. В теоретической части следует написать теорию системы вентиляции, кондиционирования и отопления производственного помещения. Расчетная часть состоит из четырех основных частей:

Расчет мощности отопительных приборов системы отопления.

Расчет теплои влагопоступлений в вентилируемое помещение.

Расчет воздухообмена в помещении промышленного здания.

Расчет воздухообменов по нормам кратности.

Все полученные результаты оформлять в таблицы, предложенные в приложении курсового проекта.

Графическая часть выполняется в процессе расчета воздухообмена в помещении промышленного здания и представляет собой процессы изменения состояния воздуха в помещении при вентиляции в виде I-d диаграммы.

Расчет мощности отопительных приборов системы отопления происходит из расчетов теплопотерь всего производственного помещения, включая:

потери тепла наружных стен (с учетом остекления);

полов (путем разделения пола на 4 зоны);

дополнительных потерь (в зависимости от ориентации здания).

Расчет теплои влагопоступлений в вентилируемое помещение производится из совокупности теплопоступлений от:

людей;

от солнечной радиации;

от искусственного освещения;

от технологического оборудования;

от чердачного перекрытия;

и от совокупности вредных выделений:

влаговыделения;

газовые выделения.

Расчет воздухообмена в помещении промышленного здания включает в себя расчет теплового баланса помещения, количество приточного и удаляемого воздуха, кратности воздухообмена, а также проверка на соответствие санитарной нормы полученных данных по воздухообмену.

Все необходимые для расчетов данные можно брать:

из таблицы исходных данных;

в соответствии с параметрами, значения которых приведены по ходу выполнения задания;

из нормативных документов (СНиП, ГОСТ, СанПиН);

в соответствии с примечаниями после каждой таблицы.

Список используемых нормативных документов для определения некоторых параметров:

ГОСТ 12.1.005−88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» ;

СНиП 23.01.99 «Строительная Климатология» ;

СНиП 23.05.95 «Естественное и искусственное освещение» .

Условия задачи для выполнения работы Основные исходные данные, приведенные в таблице ниже, индивидуальны для каждого студента. Они представляют собой исходные параметры производственного помещения хлопчатобумажной ткацкой фабрики.

* Примечание. Процентное соотношение женщин относительно всех работающих человек в смену Ниже приведена схема расположения ткацкой фабрики с одинаковой для всех ориентацией здания.

Часть I. Расчет мощности отопительных приборов системы отопления Для проведения теплового баланса производственного помещения определим количество теплоты, уходящей в окружающую среду через ограждения помещения (наружные стены, остекление, пол). Все расчеты проводим только для холодного периода года. Полученные данные оформляем в виде таблицы 1 приложения.

Теплопотери через наружные стены Теплопотери наружных стен без учета остекления:

[Вт], где:

Fст — площадь наружной стены, м2;

— коэффициент сопротивления наружной стены, (брать равным 10,3);

tв — температура внутреннего воздуха помещения, оС Определяется по ГОСТ 12.1.005−88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» в соответствии с данной категорией работ.;

tн — температура наружного воздуха, оС Определяется по СНиП 23.01.99 «Строительная Климатология» по температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

Теплопотери через остекление:

[Вт], где:

Fос — общая площадь остекления наружной стены, м2;

— коэффициент сопротивления остекления, (брать равным 3,9).

Теплопотери наружных стен с учетом остекления:

[Вт], где:

[Вт].

Дополнительные теплопотери наружных стен в зависимости от ориентации здания. Определяются по таблице:

Теплопотери рассчитать для всех трех несущих наружных стен, включая дополнительные потери в зависимости от ориентации здания, и занести полученные результаты в таблицу 1 приложения.

Ю-З стена:

Теплопотери без учета остекления:

Fст — 4,6×120=552 м2;

— 10,3 ;

tв — 20оС;

tн — -23оС.

Теплопотери через остекление:

Fос — 2,4×3,2×4=30,72 м²;

— 3,9.

Теплопотери с учетом остекления:

Теплопотери с учетом добавочных потерь:

С-В стена:

Теплопотери с учетом добавочных потерь:

С-З стена:

Теплопотери:

Fст — 4,6×72=331,2 м²;

— 10,3 ;

tв — 20оС;

tн — -23оС.

Теплопотери через пол. Разделив пол на четыре зоны, вычислим площадь каждой зоны и найдем их теплопотери по формуле:

[Вт], где:

Fп — площадь зоны пола, м2;

Rп — коэффициент сопротивления каждой зоны пола, :

Fп=119×70=8330м2

Найдя теплопотери всех четырех зон пола, занесем эти результаты в таблицу 1 приложения.

Часть II. Расчет теплои влагопоступлений в вентилируемое помещение Теплопоступления в производственное помещение.

Для расчета общей теплоты, поступающей в производственное помещение, определим количество поступающей теплоты от всех источников, находящихся в помещении: от людей, от солнечной радиации, от системы отопления, от технологического оборудования и от прочих источников (в данном случае — от чердачного покрытия). Все полученные результаты заносим в таблицу 2 приложения.

Теплопоступления в помещение от людей.

Теплопоступления от людей бывают явными, скрытыми и полными. Для расчета используем нижеприведенную таблицу:

Таблица [1]

Количество теплоты и влаги, выделяемое взрослыми людьми (мужчинами)

Примечание: для женщин значения из таблицы необходимо умножать на 0,85 (значение з). Для мужчин значение з = 1.

Значение температуры воздуха в производственном помещении при данной тяжести работы находим из ГОСТ 12.1.005−88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Показатели явной и полной теплоты вычисляем для холодного и теплого периода года. Определяем показатель явной (qЧ.Я) и полной (qЧ.П) теплоты для необходимой температуры методом интерполяции. Общее количество явной теплоты, исходящих от всех работников смены определяется по формуле:

где:

N — количество работающих в смену мужчин или женщин.

Общее количество полной теплоты определяется по идентичной формуле:

Работа средней тяжести, температура воздуха внутри производственного помещения в холодный период года 20 °C, в теплый период года 23 °C. Количество мужчин — 38 чел. Количество женщин — 212 чел.

Теплопоступления в помещение от солнечной радиации.

Поступления тепла от солнечной радиации определяется по формуле:

где:

Qо — теплопоступления солнечной радиации через остекление Ориентацию окон брать на Ю-З и С-В., Вт;

Qп — теплопоступления солнечной радиации через переплет В данном курсовом проекте не рассчитывается, т. е. принимается равной 0., Вт.

где:

qп, qр — поступления тепла от соответственно прямой и рассеянной радиации, Вт/м3 (брать из таблицы [2]);

k1 — коэффициент, учитывающий затенение окон переплетами и загрязнением атмосферы (для Ю-З равен 0, 54; для С-В равен 1,26);

k2 — коэффициент, учитывающий загрязнение стекла (для Ю-З и С-В равен 0,95);

всз — коэффициент, учитывающий теплопропускание светозащитных устройств (брать равным 0,9);

tн, tв — наружная и внутренняя температура воздуха соответственно, оС;

Rо — сопротивление теплопередачи, м2К/Вт (брать равным 0,465);

? Fо — суммарная площадь всех окон, м2.

Таблица [2]

Поступления тепла в зависимости от времени суток

Примечание. Выбираем максимальное значение поступления тепла в зависимости от времени суток (15−16 часов) и высчитываем теплопоступления отдельно для Ю-З и С-В.

где:

qо — среднесуточное поступление тепла в помещение, Вт/м2;

в — коэффициент изменения теплового потока;

Аq — амплитуда колебания теплового потока, Вт/м2;

Fп — площадь поверхности перекрытия, м2.

Ю-З стена:

qп=586Вт/м3;

k1=0, 54;

k2=0,95;

всз = 0,9;

tн=28,4°С

tв=23оС;

Rо =0,465 м2К/Вт;

? Fо =8×2,4×3,2=61,44 м².

С-В стена:

qр=56;

k1=1,26;

k2=0,95;

всз = 0,9;

tн=28,4°С

tв=23оС;

Rо =0,465 м2К/Вт;

? Fо =8×2,4×3,2=61,44 м².

Теплопоступления в помещение от искусственного освещения.

где:

Е — общая освещенность помещения Значение общей освещенности искусственного освещение брать из СНиП 23.05.95 «Естественное и искусственное освещение» из таблицы 1 документа в соответствии с п. 7.5 документа., лк;

Fпл — площадь пола помещения, м2;

qосв — среднее удельное тепловыделение светильников,, определяется по таблице [3];

hосв — коэффициент выделения тепла, равный 0,45, если светильники располагаются в вентилируемом подвесном потолке, и 1, если светильники находятся непосредственно в помещении.

Таблица [3]

Удельные тепловыделения от светильников с люминесцентными лампами (верхние значения) и лампами накаливания (нижние значения)

Светильники прямого света, люминесцентные лампы.

Е=500 лк;

Fпл =119×70=8330 м2;

qосв = 0,067;

hосв = 0,45.

Теплопоступления в помещение от технологического оборудования.

где:

Nуст — установленная (номинальная) мощность оборудования, кВт (см таблицу [4]);

kспр — коэффициент спроса относительной мощности (отношение мощности фактической к установленной, брать равной 0,9);

kв — коэффициент выделения тепла в помещение (1 — для чесальных и ткацкий станков).

отопительный воздухообмен вентилируемый здание Таблица [4]

Примечание. Для выполнения задания выбираем хлопчатобумажную ткацкую фабрику и принимаем любой тип и количество станков в соответствии с таблицей.

Nуст=200Вт;

kспр =0,9;

kв =1.

Теплопоступления в помещение от прочих источников.

В данном курсовом проекте, прочими источниками обозначено наличие технического чердачного помещения. Расчет теплопоступления с технического чердака ведется только для одноэтажных зданий.

где:

k — коэффициент теплопередачи (для железобетона равен 8), ;

Fп — поверхность потолка, м2;

0,5 — при наличие приточной и вытяжной вентиляции;

tч — температура чердака, (обычно на 5о больше tв) оС;

tв — температура воздуха внутри помещения.

k =8 ;

Fп =119×70=8330м2;

tч =25оС;

tв =20°С.

Все расчеты записываем в таблицу 2 приложения (с 1 — 10 столбцы). Вычисляем суммарные теплопоступления в помещение (11 — 13), причем скрытые теплопоступления — это разница между полными и явными теплопоступлениями. Суммарные теплопотери берем из расчетов части I (14) и считаем избытки явной и полной теплоты (15−17), причем явную теплоту представляем еще и в единичном объеме (количество теплоты, приходящейся на 1 м3).

Вредные выделения в помещение.

Такие вредные поступления в помещение, как влаговыделение и газовые выделения, являются постоянными и неизбежными, в отличие от вредных выделений технологического процесса, которые должны удаляться в процессе работы производства. В данном курсовом проекте в случае с производственным помещением ткацкой фабрики, рассмотрим газовые и влаговыделения от людей, работающих в смену.

Влаговыделения.

Влаговыделения от людей определяют по таблице 1 «Количество теплоты и влаги, выделяемое взрослыми людьми (мужчинами)» из п. 1 по формуле:

где:

Qскр = Qп — Qя, Вт — разность избытков полной и явной теплоты от людей, т. е. поток скрытой теплоты;

rо = 2500 кДж/кг — удельная теплота парообразования воды при нулевой температуре;

свп = 1,8 — теплоемкость водяных паров;

tв — температура внутреннего воздуха помещения, оС.

Холодный период:

Qскр = Qп — Qя= 44 731−18 921=25810Вт;

rо = 2500 кДж/кг свп = 1,8 ;

tв =20оС.

Теплый период:

Qскр = Qп — Qя=44 294,6−18 447= 25 847,6Вт;

rо = 2500 кДж/кг — удельная теплота парообразования воды при нулевой температуре;

свп = 1,8 — теплоемкость водяных паров;

tв =23оС.

Газовые выделения.

Выделение в помещение углекислого газа, выдыхаемого людьми, определяется в одинаковом размере для всех периодов года с учетом интенсивности нагрузки (тяжести работы) по таблице [5]:

Количество углекислого газа, выделяемого взрослыми людьми (мужчинами)

N=250чел.;

з — коэффициент, равный 1 для мужчин и 0,85 для женщин.

Работа средней тяжести — mco2=35 л/ч Таким образом, все результаты по вредным выделениям записываем в таблицу 3 приложения: переведенные из Вт в кДж/ч тепловые избытки (4−6 столбцы), влагои газовые выделения (7−8) и посчитанное значение углового коэффициента е (отношение полных тепловых избытков к значению влаговыделения) (9).

Часть III. Расчет воздухообмена в помещении промышленного здания Требуемый воздухообмен помещения — это минимальный воздухообмен, определяемый по одному из видов вредных выделений (теплота, влага, вредные газы или пары веществ) в один из расчетных периодов года (теплый или холодный).

Основной метод определения требуемых воздухообменов — балансовый. Он называется так потому, что в его основе лежит составление для помещения системы уравнений баланса воздуха, теплоты, влаги и других вредных выделений. Решением этой системы и получаются соотношения для требуемого воздухообмена.

При использовании балансового метода расчет требуемого воздухообмена целесообразно проводить по избыткам явной теплоты. Расчет по избыткам полной теплоты и влаговыделений более громоздки, а дают тот же результат, поэтому их значения (Qизб.п и Мвп) используются для определения параметров воздуха в помещении при построении процессов изменения состояния воздуха (графическая часть работы).

Определение количества вентиляционного воздуха для удаления избыточной теплоты.

Количество воздуха (расход воздуха), необходимого для удаления явной избыточной теплоты в помещении, определяется для холодного и теплого периода по формуле:

где:

— требуемый расход соответственно приточного и удаляемого воздуха, ;

Qя.изб — количество явной избыточной теплоты, Вт (берем из таблицы 2 приложения п. 15);

св — удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1,005 ;

tу, tптемпература соответственно удаляемого и приточного воздуха, оС.

Температура удаляемого воздуха из помещения:

где:

tр.з. — температура воздуха рабочей зоны в данный период, оС;

grad t — температурный градиент, т. е. изменение температуры воздуха по высоте, (для горячих помещений равен 1?1,5, для обычных = 0,2?1,0);

Н — высота помещения, м;

hр.з. — высота рабочей зоны помещения, м (принимается равной 2 м, если люди в помещении стоят, и 1,5 м, если люди сидят или лежат).

Температуру приточного воздуха принимают по расчету с учетом расстояния от рабочей зоны до середины отверстия приточного воздухораспределителя и его типа, а также формы самого отверстия. Обычно температура tп меньше температуры воздуха в помещении на 4? 6 °C.

В качестве расчетного расхода воздуха Gp берем наибольшее его получившееся значение (в холодный или теплый период).

Холодный период:

Qя.изб = 316 200Вт;

св = 1,005 ;

tу = 21,3°С;

tп = 16,3 оС.

Теплый период:

Qя.изб = 334 200Вт;

св = 1,005 ;

tу = 24,3°С;

tп = 19,3 оС.

В качестве расчетного расхода воздуха Gп берем наибольшее его получившееся значение в теплый период.

Объемные расходы воздуха по притоку и вытяжке.

В качестве последующих расчетных данных используем расчетный расход воздуха Gр и температуры приточного и удаляемого воздуха tп и tу для получившегося периода (где Gтр получилось больше). Вычисляем объемный расход воздуха:

и, где:

Lп, Lу — объемный расход воздуха соответственно по притоку и уходящего воздуха, ;

сп, су — плотность соответственно притока и вытяжки,. Вычисляются в зависимости от температур притока и вытяжки, взятых для того периода, для которого они являются наибольшими (обычно для теплого периода):

.

Поскольку эти плотности неодинаковы, объемный расход по притоку и по вытяжке может несколько не совпадать.

После этого вычисляются фактические кратности воздухообмена отдельно для притока и вытяжки (см. ч. IV):

где:

V — объем помещения по внутреннему обмеру, м3.

Объемные расходы притока и вытяжки должны отличаться незначительно.

Плотность притока и вытяжки:

Объемный расход воздуха:

Фактические кратности воздухообмена:

V=4,6*119*70=38 318м3

Проверка расчетного воздухообмена на соответствие санитарной норме.

Проверка ведется на сравнении полученного расхода LР с минимальным количеством наружного воздуха, которое определяется по выделениям углекислого газа:

где:

— выделение СО2 в помещении, (см. таблица 3 приложения п. 8);

СПДК, СП — соответственно максимально допустимая концентрация углекислого газа во внутреннем воздухе и его концентрация в приточном воздухе,, определяемые по таблице [6]:

Таблица [6]

Величина должна быть не больше расчетной величины LР.

МСО2=7637л/ч Сп=0,5л/м3

Спдк=1,5л/м3

Часть IV. Графическая часть Построение процессов изменения состояния воздуха на I-d-диаграмме и определение фактических параметров внутреннего воздуха при вентиляции Схемы процессов изменения состояния воздуха в помещении, а при вентиляции — и при его обработке в приточной установке, должны быть представлены на I-d-диаграмме с учетом избытков полной теплоты и влаговыделений в помещении для всех расчетных периодов года.

Параметры воздуха представлены характерными точками процессов:

точка Н — параметры наружного воздуха;

точка П — параметры приточного воздуха;

точка В — параметры воздуха в обслуживаемой зоне помещения;

точка У — параметры уходящего воздуха.

Параметры точки Н — температура и энтальпия — принимаются по таблице 6* «Климатические параметры для проектирования отопления, вентиляции и кондиционирования» СНиП 23−01−99 «Строительная климатология». В холодный период года используют параметр «Б», а в теплый — параметр «А» .

В режиме вентиляции при прямоточной схеме построения процессов осуществляется для двух периодов и производится следующим образом. Сначала на I-d-диаграмме отмечается точка Н по ее температуре и энтальпии для соответствующего периода. Затем от этой точки вертикально вверх по линии dн = const строится отрезок до пересечения с изотермой tп = const, взятой для соответствующего периода. Получаем точку П. В теплый период года, когда осуществляется только подача воздуха без его обработки, подъем от точки Н к точке П составляет 0,5…1 оС за счет подогрева в вентиляторе. Затем от точки П проводим луч процесса в помещении с угловым коэффициентом (таблица 3 приложения п. 9).

На пересечении луча процесса с изотермами tв = const и tу = const, взятыми для соответствующего периода, получаем соответственно точки В и У. По диаграмме определяем фактические значения относительной влажности внутреннего воздуха цв в точке В для каждого периода. Заполняем до конца соответствующие колонки в таблице 4 приложения «Расчетные параметры внутреннего воздуха вентилируемых помещений». Схемы процессов в режиме вентиляции приведены на нижеследующем рисунке:

Процессы изменения состояния воздуха в помещении при вентиляции без рециркуляции (прямоточная схема) Примечание. В курсовом проекте данная схема может быть представлена на готовой общедоступной I-d-диаграмме, с отмеченными параметрами (пример которых приведен выше в схеме).

Приложение Таблица 1 Теплопотери производственного помещения

Таблица 2 Теплопоступления и теплопотери помещения с общеобменной вентиляцией

* Примечание. Вычисления проводим только для холодного и теплого периодов (показатели переходного периода незначительно отличаются от теплого).

** Примечание. Данные о поступлении в помещение явной теплоты от системы отопления берем из расчетов части I курсового проекта.

*** Примечание. Расчет теплопоступлений с технического чердака приводится только для одноэтажных зданий. Для многоэтажных расчет поступления явной теплоты от прочих источников не проводится.

Таблица 3 Сводная таблица вредных выделений

* Примечание. Для перевода теплоизбытков из Вт в кДж/ч необходимо теплоизбытки в Вт умножить на 3,6.

Таблица 4 Расчетные параметры внутреннего воздуха вентилируемых помещений