Расчет приточных и вытяжных систем вентиляции с механическим побуждением

[Введите текст]

Система вентиляции относится к инженерным сетям зданий и является системой жизнеобеспечения. Без неё постоянное пребывание людей в зданиях невозможно. При конструировании здания предусматривают возможность размещения и удобной эксплуатации инженерных сетей и оборудования, обеспечивающих благоприятный климат в помещениях.

Вентиляция — это движение воздуха, воздухообмен.

Система вентиляции должна поддерживать чистоту и качество воздуха в помещениях и равномерность его распространения.

Способ подачи приточного воздуха, схема организации воздухообмена зависят от назначения здания и помещения и климатических характеристик района постройки.

В данном курсовом проекте наша задача спроектировать и рассчитать необходимое количество приточных и вытяжных систем вентиляции с механическим побуждением. Подобрать необходимые вентиляционные агрегаты для приточной камеры. А для удаления грязного воздуха из помещений подобрать необходимы вентилятор.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Г. ВОРОНЕЖ

воздухообмен вентиляция калорифер Школа-интернат в 2 этажа (h=3.3 м)

= -3,1 °C

= -26°C

Продолжительность отопительного периода — 196 суток.

Скорость ветра — 5,7 м/c.

1.1 Параметры наружного воздуха

При расчёте систем вентиляции рассматривается три периода года: холодный (зима), тёплый (лето) и переходный. Выбор расчётных параметров наружного воздуха производится в зависимости от географического расположения объекта с учётом требований, предъявляемых к помещению по СНиПу 2.04.05−91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

Таблица 1 — Расчётные параметры наружного воздуха г. Воронеж

1.2 Параметры внутреннего воздуха

Выбор расчетных параметров внутреннего микроклимата производится в зависимости от назначения помещения и времени года по СНиП 2.04.05−91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». В качестве главного расчетного помещения принимаем групповую комнату 1- 4 классов (10 человек), которое относится к помещениям категории 3а — помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды (ГОСТ 30 494−96 «ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ. ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИЯХ»). Для вентиляции используются допустимые значения параметров внутреннего воздуха. Они принимаются в зависимости от назначения помещения и расчетного периода года.

В теплый период года для общественных зданий температуру внутреннего воздуха следует принимать не более чем на 3оС выше расчетной температуры наружного воздуха в теплый период по параметру А.

Относительная влажность должна быть не более 65%, а подвижность не более 0,5 м/с. В холодный и переходный периоды температура внутреннего воздуха, относительная влажность принимаются по ГОСТу 30 494−96 «ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ. ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИЯХ».

Таблица 2 — Расчётные параметры внутреннего микроклимата

1.3 Характеристика технологического процесса

При проектировании различных объектов необходимо иметь планы и разрезы здания с размещением технологического оборудования и рабочих мест.

Описание технологического процесса должно включать: его схему с указанием массовых расходов материалов, полуфабрикатов и готовой продукции; параметры отдельных видов технологического оборудования, характеристику оборудования, потребляющего энергию, месторасположение источников вредных выделений, интенсивность выделения вредных веществ, водяных паров и пр.; число работающих в каждом помещении и категорию тяжести работы; требуемую освещенность помещения или мощность общего и местного освещения и его вид, и др.

В данном курсовом проекте в качестве объекта представлена школа-интернат. Источником поступления вредностей будут являться люди находящиеся в помещениях.

2. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС В ПОМЕЩЕНИИ

В тепловом балансе помещения отражаются все его составляющие по явному и по полному теплу, а также величина влагопоступлений в помещения. Кроме того в таблицу теплового баланса включают барометрическое давление.

Тепловой баланс составляется для трех периодов года отдельно.

Величина углового луча процесса определяется по формуле:

где W — влагопоступления в помещения, г/час;

— удельные поступления избытков полного тепла, Вт.

Удельные поступления избытков полного тепла:

Удельные поступления избытков явного тепла:

2.1 Теплопотери помещения

Теплопотери расчетного помещения (класса) для холодного и переходного периодов берем из расчета тепловых потерь через ограждающие конструкции.

В теплый период года теплопотери через ограждающие конструкции отсутствуют.

Холодный рабочий и переходный периоды:

Qосн=371 Вт

Qдоб=958 Вт

Qобщ=1328 Вт

tв=18 0С Холодный нерабочий период:

Qосн=303 Вт

Qдоб=900 Вт

Qобщ=1204 Вт

tв=10 0С

2.2 Теплопоступления в помещение

Тепловые поступления в помещения общественных зданий определяют от следующих источников: людей, искусственного освещения, солнечной радиации, нагретых поверхностей, технологического оборудования и пищи, систем дежурного отопления, при невозможности их отключения в рабочее время.

2.2.1 Поступление избытков явного тепла

Поступление избытков явного тепла принимаем по таблице 2.2 с учетом категории работ (легкая работа) и температуры в помещении.

Принято считать, что ребенок выделяет 75% тепловыделений мужчины.

Теплый период:

tв=27,2 оС

Qявн=53,44 Вт для одного ребенка

Qявн=53,44 *10=400,8 Вт для 10 детей Холодный период:

tв=18 оС

Qявн=108,2 Вт для одного ребенка

Qявн=108,2 *10=811,5 Вт для 10 детей

2.2.2 Поступление избытков полного тепла

Поступление избытков полного тепла принимаем по таблице 2.2 с учетом категории работ (легкая работа) и температуры в помещении.

Теплый период:

tв=27,2 оС

Qпол=145 Вт для одного ребенка

Qпол=145 *10=1087,5 Вт для 10 детей Холодный период:

tв=18 оС

Qпол=153,4 Вт для одного ребенка

Qпол=153,4 *10=1150,5 Вт для 10 детей

2.2.3 Расчёт теплопоступлений за счёт солнечной радиации

Теплопоступления в помещения за счёт солнечной радиации определяют через световые проёмы и покрытия для тёплого периода года по формулам:

через остеклённые поверхности:

Вт через покрытия

Вт где Fост, Fn — площадь поверхности остекления и покрытия, м2;

qост, qп — тепловой поток, поступающий через 1 м² поверхности остекления (табл. 3.4 [2]) (зависящий от стороны света остекленной поверхности и широты населенного пункта) и покрытия (табл. 3.5[2]), Вт/м2

Aост — коэффициент, зависящий от вида остекления: для двойного остекления с раздельными переплетами он равен 1.0, для двойного остекления со спаренными переплетами — 1.15, для одинарного остекления -1.45;

Kз — коэффициент загрязнения остекления: обычное загрязнение 0,8; сильное загрязнение 0,7, забелка стекла 0,6, внешнее зашторивание 0,25, остекление матовыми стеклами 0,7.

Широта г. Воронеж 52о Остекленные поверхности:

Северо-Запад (1 окно)

qост=140 Вт/м2 для окон с двойным остеклением с деревянными переплетами

Aост=1

Kз=0,8

Fост=6,72 м²

Qр.рост=6,72*140*1*0,8=752,64 Вт

2.2.4 Расчёт теплопоступлений от системы освещения

Теплопоступления в помещения от освещения определяют по формуле:

Вт Где E общая освещенность помещения (табл. 3.2 [2]), лк;

F — площадь пола помещения, м2;

qосв — удельные тепловыделения от источников искусственного освещения (табл. 3.3 [2]), Вт/м2· лк;

зост — доля теплоты, поступающей в помещение: при установке осветительной арматуры и ламп в пределах помещения она равна 1, при установке осветительной арматуры и ламп вне пределов помещения или при оборудовании светильников местными отсосами — 0,15 для люминесцентных ламп и 0,45 для ламп накаливания.

Qосв=300*36*0,114*0,45=554,04 Вт

3. РАСЧЕТ ВЛАГОИ ГАЗОПОСТУПЛЕНИЙ

3.1 Расчёт влаговыделения

Основным источником поступление влаги и СО2 является человек, принимаем по таблице 2.2 [3], аналогично поступлению избытков явного тепла:

Теплый период:

tв=27,2оС

W=130,4 г/ч для одного ребенка

W=130,4*10=978 г/ч для 10 детей Холодный период:

tв=18 оС

W=67 г/ч для одного ребенка

W=67*10=502,5 г/ч для 10 детей

3.2 Расчёт поступления газообразных вредностей

Теплый период:

tв=27,2оС СО2=25 л/ч для одного ребенка СО2=25*10=187,5 л/ч для 10 детей Холодный период:

tв=18 оС СО2=25 л/ч для одного ребенка СО2=25*10=187,5 л/ч для 10 детей Данные по поступлениям вредностей сводятся в таблицу 3 «Тепловой баланс»

Таблица 3 — Тепловой баланс

4. РАСЧЁТ ВОЗДУХООБМЕНОВ

Расчёт воздухообмена следует начинать с теплого периода года, т.к. в этот период избытки тепла максимальны.

Расчёт воздухообмена помещений может быть произведён аналитическим методом и графоаналитическим методом с использованием I-d диаграммы.

Графоаналитический метод расчёта воздухообмена общеобменной вентиляции основных помещений общественных зданий производится в следующей последовательности:

1) На I — d диаграмме находят точку Н, соответствующую параметрам наружного воздуха в теплый период.

2) Параметры приточного воздуха (точка П) в теплый период отличаются от параметров наружного воздуха на величину нагрева приточного воздуха в вентиляторной установке. Как правило величина этого нагрева зависит от мощности вентилятора и составляет 0,5 — 1 0C.

3) Через точку П проводим условный луч процесса, соответствующий таблице баланса.

4) На луче процесса находим положение точки В (характеризует параметры внутреннего воздуха) и точки У (параметры уходящего воздуха). Положение точки В определяется на 3 0C выше температуры наружного воздуха, а положение точки У определяется исходя из температуры уходящего воздуха, которая определяется по формуле:

— температура воздуха внутри помещения, 0С;

— градиент температуры воздуха по высоте помещения, 0С/м

(принимается по таблице 3.8. [2])

— внутренняя высота помещения, м

;

спр = 353/(273+25,2) = 1,18 кг/м3

сух = 353/(273+27,85) = 1,17 кг/м3

Рис. 1

4.1 Расчет воздухообменов на ассимиляцию явных теплоизбытков

— избытки явного тепла в помещении, Вт;

— теплоёмкость воздуха, КДж/(кгК);

— температура удаляемого и приточного воздуха, 0С;

4.2 Расчет воздухообменов на ассимиляцию полных теплоизбытков

— избытки полного тепла в помещении, Вт;

— удельная энтальпия удаляемого и приточного воздуха, КДж/кг;

4.3 Расчет воздухообмена по влаговыделению

— влаговыделения в помещении, кг/ч;

— влагосодержание удаляемого и приточного воздуха, г/кг;

4.4 Расчет воздухообмена на разбавление СО2

— количество углекислого газа, поступающего в помещение, л/ч;

— концентрация углекислоты удаляемого и приточного воздуха, л/м3;

4.5 Расчет воздухообмена по нормативной кратности воздухообмена

= Vпом · Кр Для классов воздухообмен определяется по расчету.

4.6 Воздухообмен по минимальным санитарным нормам

— санитарная норма наружного приточного воздуха для одного человека, в зависимости от типа помещения м3/ччел;

— количество человек находящихся в помещении;

4.7 Выбор расчетного воздухообмена

Из всех расчетных воздухообменов для помещения выбирается максимальный воздухообмен, который используется для дальнейших расчетов. Его называют расчетным воздухообменом.

В данном курсовом проекте максимальный воздухообмен получился на ассимиляцию полных теплоизбытков. Т.к. воздухообмен рассчитан для теплого периода, то предполагаем, что 30% расчетного воздухообмена будет осуществляться за счет открывания окон.

Gрасч=1698,591•0,7/1,2=990,844 м3/ч.

Для остальных помещений школы расчет воздухообменов ведется только по кратности.

Таблица 4 — Расчет воздухообменов

5. ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ВЕНТИЛЯЦИИ

В зданиях школ и школ-интернат следует проектировать приточно-вытяжную вентиляцию с механическим побуждением, подавая в помещения подогретый наружный воздух.

В приточных вентиляционных системах для распределения чистого воздуха, подаваемого в помещение в места воздухораздачи, а в вытяжных системах, наоборот — для сбора загрязненного воздуха в местах воздухоудаления и подачи его к вытяжному вентилятору, служат воздуховоды.

В производственных зданиях применяют воздуховоды, изготовленные из металла, в административных и общественных — из металла, либо из строительных конструкций, в жилых — только неметаллические.

Самое большое число воздуховодов изготовляют из кровельной тонколистовой стали. Эти воздуховоды по виду сечения могут быть круглыми либо прямоугольными. Круглые воздуховоды имеют ряд преимуществ перед прямоугольными — они более прочны при одинаковой толщине металла, менее трудоемки и для их изготовления требуется на 18—20% меньше металла. Применяют круглые воздуховоды прежде всего в производственных зданиях.

Преимущество прямоугольных воздуховодов состоит в том, что они лучше вписываются в интерьер административных и общественных зданий. В ряде случаев их применяют при прокладке через зоны с ограниченной высотой (в низких помещениях, в пространстве над подшивными потолками и т. д.).

Для данного курсового проекта выбираем одну приточную систему с расположением венткамеры в строительном исполнении, расположенную в подвальном помещении и одну вытяжную систему. Для распределения и сбора воздуха используем прямоугольные воздуховоды из металла.

6. РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ

6.1 Аэродинамический расчёт воздуховодов вентиляционных систем

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. Аэродинамический расчёт проводится с целью определения размеров поперечного сечения участков и потерь давления в сети.

В системах с механическим побуждением движения воздуха, потери давления определяют выбор вентилятора. В этом случае схема вентиляционной системы разбивается на отдельные участки. Уточняются рекомендуемые скорости движения воздуха на каждом из участков. Для магистральных участков вентиляционных систем общественных зданий скорость не должна превышать 8 м/с. На ответвлениях этих систем скорость принимается до 5 м/c.

Вычисляется площадь поперечного сечения для каждого участка с учётом рекомендуемой скорости на этом участке по формуле:

м2

где L — расход воздуха на участке, м3/ч;

Vр — рекомендуемая скорость движения воздуха м/с.

Ориентируясь на величину Fуч принимаются стандартные размеры прямоугольного воздуховода по СНиП 2.01.05−91.

Зная ориентировочную площадь сечения, определяем стандартный воздуховод и рассчитываем фактическую скорость воздуха на участке:

Fф — фактическая площадь поперечного сечения участка, м2;

Реальные потери давления Р, Па, на участке воздуховода определяют по формуле:

где R — удельные потери давления на 1 м воздуховода, Па, определяются по справочным таблицам.

l — длина участка, м;

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

Z=Pg,

где Pg — динамическое давление воздуха на участке, Па.

— сумма коэффициентов местных сопротивлений. Определяется по табл. 6.4, табл. 6.5, табл. 6.6.

Эквивалентный диаметр:

dv=2•A•B/(A+B), м где А, В — размеры сечения прямоугольного воздуховода, м;

Расчет сводится в таблицы № 5 и № 6

Таблица 5 — Аэродинамический расчет приточного воздуха

Таблица 6 — Аэродинамический расчет вытяжного воздуха

6.2 Расчет воздухораспределительных устройств

Поступление наружного воздуха в помещения осуществляется через устройства воздухозабора. Узлы воздухозабора включают, как правило, жалюзийные решетки с неподвижными жалюзи и клапаны для предотвращения поступления наружного воздуха в помещения при неработающих приточных установках.

Жалюзийные решетки устанавливают в проемах стен, в пристроенных к зданиям и отдельно стоящих воздухозаборных шахтах, а также в оконных проемах с таким условием, чтобы низ решетки располагался на высоте более 1 м от уровня устойчивого снегового покрова, но не ниже 2 м от уровня земли. Подбор жалюзийных решеток состоит в определении их количества, габаритного размера проема в строительных конструкциях для установки решеток и в расчете аэродинамического сопротивления при проходе воздуха через решетки.

Методика подбора жалюзийных решеток.

По заданному расходу воздуха L, м3/ч, находят площадь живого сечения F, м2

м2

Vср — скорость движения воздуха, м/с Определяем размеры воздухозаборных и воздухораспределительных решеток, а также их количество, с суммарным живым сечением, близким к требуемому.

Расчет сводится в таблицу.

Таблица 7 — Расчет воздухораспределительных устройств

6.3 Расчет калорифера в приточной системе

Нагревание воздуха в вентиляционных системах общественных зданий производят с помощью многоходовых стальных пластинчатых типа КВБ. Калориферы рассчитаны на 150 °C и рабочее давление 1,2 МПа. Если один калорифер не может обеспечить заданный расход и нагрев воздуха, то необходимо проектировать калориферные установки, составляя их из минимального числа калориферов с устройствами, обеспечивающими регулирование температуры нагреваемого воздуха. Соединять калориферы по воде рекомендуется последовательно. Допускается параллельное соединение по воде отдельных рядов калориферов, расположенных последовательно по ходу движения воздуха. При этом рекомендуется подавать теплоноситель в первый по ходу движения воздуха ряд, а удалять — из последнего. Площадь поверхности нагрева калориферов должна приниматься с запасом до 10%.

Расчёт калориферов производят в следующем порядке:

Находим площадь живого сечения калориферов по воздуху:

G = L*с = 12 392,8*1,2 = 14 871,36 кг/ч Задаваясь массовой скоростью vp=7 кг/(с· м2), определяем необходимую площадь живого сечения калориферной установки:

G — количество нагреваемого воздуха, кг/ч

— массовая скорость кг/(м2с) Исходя, из необходимой площади живого сечения выбираем стандартный калорифер:

КВБ11-II

Определяем действительную массовую скорость кг/(м2с), в калорифере:

При теплоносителе воде количество проходящей через каждый калорифер воды, м3/ч, вычисляют по формуле:

— температура воды соответственно на входе и выходе из калорифера, °С

— число калориферов, параллельно включаемых по теплоносителю.

— количество тепла необходимое для нагрева воздуха в размере с температуры до температуры, Ккал/ч, определяется по формуле:

— приточная температура нагретого воздуха, 0С;

— начальная температура нагреваемого воздуха, 0С;

— количество воздуха, которое нужно нагреть, кг/ч;

Находят скорость, м/с, воды в трубках калориферов:

где fтр — живое сечение трубок калориферов для прохода воды, м2

Находим коэффициент теплопередачи калорифера K, ккал/(чм2°С).

Рассчитывают необходимую площадь поверхности нагрева, м2, калориферной установки:

— средняя температура теплоносителя, 0C;

Запас площади поверхности нагрева:

При запасе более 20% следует применять другую модель или номер калорифера и произвести повторный расчет.

6.4 Расчёт и подбор фильтров приточной системы

Фильтры, предназначенные для очистки наружного и рециркуляционного воздуха, принято называть воздушными. Эти фильтры также применяют в системах вентиляции для защиты вентиляционного оборудования, в частности калориферов, от загрязнения.

Воздушные фильтры классифицируют по эффективности очистки воздуха и по конструктивном особенностям. По конструктивным особенностям воздушные фильтры бывают ячейковыми, рулонными, панельными и агрегатными, сухими и смоченными, электрическими. Достаточно широкое применение нашли ячейковые воздушные фильтры. Фильтры с расходом воздуха через них менее 30 тыс. м3/ч рекомендуется выполнять ячейковыми, состоящими из отдельных кассет.

Ячейковые фильтры типа Фя представляют собой металлическую кассету с ручками, закрепленную в установочной рамке пружинными защелками и заполненную фильтрующим материалом.

Подберем фильтры для очистки приточного воздуха. Площадь фильтрующего материала ячейковых фильтров ФяЛ-1 равна 0,33 м², пропускная способность одной ячейки составляет 2000 м3/ч

; принимаем 7 ячеек Фильтр ячейковый ФяЛ-1:

Фильтрующий материал — стальная сетка Пылеемкость — 430г/м2

Масса — 43,7 кг Эффективность очистки — до 100%

Площадь рабочего сечения- 0,33 м²

Сопротивление фильтра 100 Па Расчет и подбор утепленного клапана Технические характеристики воздушного клапана КВУ 1600Б Таблица 8

6.5 Расчет и подбор вентиляционных агрегатов

Для вентиляции общественных зданий используют радиальные и осевые вентиляторы. Широкое распространение получили стальные центробежные вентиляторы 1-го (ротор вентилятора непосредственно на валу электродвигателя) и 6-го (вентилятор и электродвигатель связаны с помощью клиноременной передачи) исполнения с номинальными диаметра ми рабочих колес размером 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 10 мм типа Ц4−70 и Ц4−75 как левого, так и правого вращения. Последовательность подбора вентиляторов по сводному графику следующая. По рассчитанным производительности L и полным потерям давления в вентиляционной сети P, находят точку на графике. Если точка пересечения координат находится между рабочими характеристиками, ее сносят вверх или вниз по прямой, параллельной P, до ближайшей рабочей характеристики, руководствуясь правилом: выбирается та характеристика, где коэффициент полезного действия вентилятора наибольший.

Выбираем для приточной вентиляционной системы вентилятор по величине расхода (12 329,8м3/ч), потерь давления в системе (303Па), на фильтре (100 Па). Значит ДР =452 Па;

Принимаем вентилятор Ц4−70 A10−1

Основные присоединительные и установочные размеры, мм, вентиляторов Ц4−70 A10−1

Рис. 2

Для системы В1 выбираем вентилятор по величине P = 467 Па, и L = 12 263,8 м3/ч:

Крышный вентилятор ВКР 4,00.1АУ1. (Рис.7)

Электродвигатель: тип АИР71А6У2, частота вращения 920мин-1, установленная мощность 0,37кВт., Масса 75,1 кг Рис. 3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данного курсового проекта были получены навыки проектирования приточной и вытяжной систем вентиляции с механическим побуждением с подогретым наружным воздухом. Для сбора и распределения воздуха приняты прямоугольные воздуховоды из тонколистовой кровельной стали. Освоили навык подбора калориферов, фильтров и вентиляторов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 2.04.05−91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование / Минстрой России. — М.: ГП ЦПП, 1994. -66с.

2. Сазонов Э. В. Вентиляция общественных зданий: Учебное пособие для вузов по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция»,-Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1991. -184 с.

3. Титов В. П., Сазонов Э. В., Краснов Ю. С., Новожилов Б. И. Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции гражданских и промышленных зданий. — М.: Стройиздат, 1985.-207 с.

4. Внутренние санитарно-технические устройства: В 3 ч. / В. Н. Богословский и др.; Под ред. Н. Н. Павлова. Ю. И. Шиллера; Ю. Н. Саргин, В. Н. Богословский Ч. З: Вентиляция и кондиционирование воздуха: В 2 кн. Кн. 1. — М.: Стройиздат, 1992. — 319с.

5. Методические указания: «Отопление и вентиляция промышленных и общественных зданий. В. А. Тюменцев. — Иркутск, ИрГТУ, 2003, 19 с.