Определение воздухообмена

Контрольная Работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗДУХообмена

ЗАДАЧА 1:Определение воздухообмена графоаналитическим методом

1.1 Выбор расчетных  параметров наружного ВОЗДУХА

Выбор параметров наружного  воздуха (температуры, энтальпии и  скорости ветра) осуществляются в соответствии с СП [3] в зависимости от района проектирования, при проектировании систем вентиляции в теплый период года по параметрам А, холодный по параметрам [см. 3, табл. 10.1]. Выбранные значения вносим в таблицу 1

Таблица 1.1 – Расчетные  параметры наружного воздуха  города

1.2 Расчетные параметры воздуха рабочей зоны

Параметры микроклимата выбирают в зависимости от назначения помещений  в соответствии с [2,4,5]. Выбранные значения заносим в таблицу 1.2

Таблица 1.2 -Расчетные параметры  микроклимата помещения

1.3 БАЛАНС  ВРЕДНОСТЕЙ В ПОМЕЩЕНИИ

Определение полных избытков теплоты, Вт

где q – удельная норма количества теплоты, Вт/м³, (в теплый период принимается среднее значение равное 35 Вт/м³, переходный и холодный периоды значение q принимается как в помещениях с малым поступлением солнечной энергии равное 30 Вт/м³ [8, стр. 281];

      V – объём помещения, м³, принимается по плану здания.

Результаты расчета баланса вредностей, влаго- и теплопоступлений представить в виде таблицы 1.3

Основной характеристикой  процесса ассимиляции тепла и  влаги служит величина тепловлажностного отношения ε (угловой коэффициент), кДж/кг, определяемая по формуле

где     - избытки полного тепла в помещении, Вт;

             - влагоизбытки (влаговыделения), кг/ч.

Таблица 1.3 – Баланс вредностей

1.4 Воздушный баланс помещений

При тепловлажностном отношении (ε ≥ 10*10³ ккал/кг) воздухообмен определяют по избыткам полной теплоты и влаги с использованием i-d диаграммы в зависимости от величины среднего барометрического давления местности. При этом необходимо определить параметры наружного воздуха в вентиляционном процессе – наружного, приточного, в обслуживаемой зоне и удаляемого.

Расход приточного воздуха  определяем в соответствии с СП [1], пользуясь рекомендациями [4,5]. При расчете температуру приточного воздуха выбираем следующим образом:

- в теплый период равной  температуре наружного воздуха  в соответствии с таблицей  1.1

t_п = t_н;

- в переходный период  на 1 ºС (если высота помещения менее 3 м) и 2 ºС (если высота помещения более 3 м) выше температуры наружного воздуха в соответствующий период года, таблица 1.1

t_п = t_н + ∆t;

- в холодный период  в зависимости от способа подачи  воздуха и типа вентилируемого  помещения (предварительно принимают  разность температур воздуха  в обслуживаемой зоне и приточного; при подаче воздуха в верхнюю  зону с высоты 3-4 м от пола 4-6°С, при подаче непосредственно в обслуживаемую зону 2-3°С)

t_п = t_в - ∆t.

Параметры удаляемого из помещения  воздуха t_y, °С, определяем по формуле

где gradt- величина нарастания температуры по высоте помещения, °С/м;

      t_в- температура воздуха в рабочей зоне помещения, °С;

      H- высота помещения, м;

      h_о.з. - высота обслуживаемой зоны, м (для помещений где люди преимущественно находятся сидя составляет 1,5 м, преимущественно стоя 2,0 м).

Величину градиента температуры  рекомендуется определять, исходя из теплонапряженности помещения

q = Q_изб.я. / V_пом.

Q_изб.я – расчетные избытки явного тепла в помещении, Вт; V_пом – объем помещения, м³.

Рекомендуемые значения градиентов температуры приведены в таблице  1.4. Не следует задаваться большими значениями градиента, так как в зрительных залах подача воздуха обычно производится в верхнюю зону интенсивными струями, которые активно перемешивают воздух в помещении и выравнивают его температуру по высоте.

Таблица 1.4 - Рекомендуемые значения градиента температуры в помещении в общественных зданиях

Параметры приточного и удаляемого воздуха при графоаналитическом методе определяют по I-d диаграмме влажного воздуха [9, §55].

Схемы вентиляционных процессов  строят для трех периодов года. Пример построения схем для холодного (показан синим цветом) и переходного периодов (показан серым цветом) приведен в приложении 1. Порядок построения для каждого периода следующий:

1) По температуре наружного  воздуха t_н и его энтальпии I_н строят точку Н наружного воздуха.

2) Из точки Н  по линии d = const  проводят линию процесса нагрева воздуха в калорифере и вентиляторе Н-П  до линии принятой температуры притока t_п и на пересечении ставят точку П.

2) Из точки П проводят линию с угловым коэффициентом ε, и на пересечении ее с линиями температур внутреннего и удаляемого воздуха ставят соответственно точки В и У.

Для теплого периода производить  нагрев воздуха в калорифере бессмысленно, поэтому построение процесса производится от точки наружного воздуха Н. Пример построения процесса приведен в приложении 1  красным цветом.

Энтальпию и влагосодержание  воздуха в каждой точке вентиляционного  процесса определяют обычно не расчетом по формулам, а снимая значения с  I-d диаграммы. Снимать значения следует достаточно аккуратно и точно, чтобы избежать сильного расхождения результатов расчета воздухообменов.

Обычно параметры воздуха  представляют в виде таблицы 1.5. Наличие такой таблицы позволяет компактно отразить все параметры, и при необходимости быстро найти требуемое значение.

Таблица 1.5 – Параметры воздуха при вентиляции

1.5 расчет воздухообмена по избыткам  влаги и теплоты

Расчет воздухообмена на ассимиляцию тепла и влаги производится по следующим формулам

воздухообмен по полным избыткам теплоты

воздухообмен по избыткам влаги

где    Q_п – избытки полного тепла в помещении, Вт;

           t_у - температура удаляемого воздуха, °С;

            d_у – влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг;

            i_у – энтальпия удаляемого воздуха, кДж/кг;

            t_п – температура приточного воздуха, °С;

            d_п – влагосодержание приточного воздуха, г/кг;

            i_п – энтальпия приточного воздуха, кДж/кг;

            W - влагоизбытки в помещении, кг/ч.

Определяем воздухообмен L, м³/ч, в объемных единицах по формуле

где       ρ - плотность  воздуха, кг/м³, определяемая по формуле

где     t – температура соответственно приточного или удаляемого воздуха, ˚С.

По итогам расчета оформляем сводную таблицу 1.6

Таблица 1.6 - Воздушный баланс на ассимиляцию тепло- и влаговыделений

1.6 Определение  воздухообмена по минимальной норме наружного воздуха

Воздухообмен по минимальной  норме наружного воздуха [9, §50] определяется по формуле

L=l×n

где  l - минимальная норма свежего воздуха на человека, м³/чел;

       n – количество человек.

Расчетный воздухообмен для  каждого периода выбирают наибольший из вычисленных для рассматриваемого периода значений воздухообменов по каждой вредности и минимальной норме. Данные заносятся в таблицу 1.7.

Таблица 1.7 - Сводная таблица воздухообменов по различным видам вредностей

После выбора расчетного воздухообмена подсчитывают требуемую кратность воздухообмена в помещении

К = G_расч / V_пом = 14638 / 1519,6 = 9,6

Задача 2:

Определить воздухообмен для санузлов площадью F = 29,9 м², высота помещения h = 3 м, высота   здания Н = 7,45 м, в санузле 2 унитаза, туалет находится на 1 этаже. Данные определяются по плану здания.

L = 2 · 50 = 100

Задача 3:

Выбрать схему организации  воздухообмена в расчетном помещении и тип воздухораспределителя

Расчет распределения  воздуха в помещении включает следующие этапы:

1) выбор схемы организации  воздухообмена;

2) выбор схемы подачи  воздуха;

3) выбор типа воздухораспределителя;

4) выбор количества и  расположения воздухораспределителей;

5) определение размера  воздухораспределителя;

6) проверка фактического  перепада температур в рабочей  зоне;

7) проверка уровня шума, генерируемого воздухораспределителями.  

Практически во всех зрительных залах реализуется подача воздуха  по схеме "сверху- вверх".

Выбор варианта подачи воздуха  основывается в первую очередь на конструкции зала и соотношении  его геометрических размеров по длине, ширине и высоте.

Рис. Схема подачи воздуха в помещение

В работе принимаем схему  подачи веерными струями из потолочных плафонов.

В зависимости от выбранной  схемы подачи воздуха выбирается такой тип воздухораспределителя (ВР), который применяется для  данной схемы, то есть формирует струю  такого типа, какая требуется. Для данной схемы  в проекте рекомендуется использовать диффузоры, универсальные приточно-вытяжные плафоны, и плафоны с глухим диском.

Определение размера ВР базируется на закономерностях развития струй  в помещениях. Наиболее последовательная методика заключается в том, что  для выбранного типа ВР составляется уравнение, которое решается относительно площади ВР. Это выражение для определения количества ВР, N, при известной площади выходного сечения, F_o, одного ВР, общем расходе приточного воздуха, L_пр и рекомендуемой скорости, v_р, истечения воздуха из отверстия, равной 3 м/с.

N = L_пр /3600 v_р F_o = 14638 / (3600 · 3 · 0,081) ≈ 18

Поперечное сечение решётки 600600

Далее находим по каталогу ∆P:

∆P = 3,4 Па

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2

расчет  аэродинамики вентиляции

Задача 1:

Выполнить аэродинамический расчет системы механической вентиляции для расчетного помещения. Исходные данные принимать по контрольной работе № 1.

Целью расчета является определение  размеров воздуховодов, потерь давления в системе, а также подбор вентоборудования.

Аэродинамический расчет выполняют после расчета воздухообмена, а также решения трассировки  воздуховодов и каналов. Для проведения данного расчета вычерчивают  аксонометрическую схему системы  вентиляции, на которой выделяют фасонные части воздуховодов. По аксонометрической  схеме и планам строительной части  работы определяют протяженность отдельных  ветвей проекта. Схему разбивают  на отдельные участки, данные расчетные  участки характеризуются постоянным расходом воздуха.

Аэродинамический расчет системы приточной вентиляции выполняем  по следующей методике:

1. Определяют нагрузку  отдельных расчетных участков.

2. Выбираем основное (магистральное)  направление. Выявляем цепочку  наиболее протяженную из последовательно  расположенных расчетных участков. Фиксируем оборудование и устройства, в которых происходят потери  давления.

3. Определяем размеры  сечения расчетных участков магистрали.

Площадь поперечного сечения  , м², определяют по формуле

где      L_уч - расчетный расход воздуха на участке, м³/ч;

          V_p - рекомендуемая скорость движения воздуха на участке, м/с.

Для общественных и административных зданий рекомендуемая скорость составляет: на магистрали – 8 м/с, на ответвлении  – 6 м/с.

По величине подбирают стандартные размеры воздуховода или канала так, чтобы фактическая площадь поперечного сечения . Результатом является определение величин d_э или а b, мм.

4. Определяем фактическую  скорость V^уч, м/с, по формуле

По этой величине вычисляют  динамическое давление на участке.

5. Определяем значение  удельного скоростного давления А, по таблице.

6. По номограмме определяем величину .

7. По таблице определяют  коэффициенты местных сопротивлений  и их сумму на расчетном участке.

Таблица 2.1 -Коэффициенты местных сопротивлений на участках

8. Определяем потери давления  на участке  , Па, по формуле

где     – удельное скоростное давление, возникающее при прохождении по воздуховоду 1 м³/ч воздуха,

          S – удельная гидравлическая характеристика участка, , равная потере давления в нем при расходе 1 м³/ч.

Если температура транспортируемого  воздуха отличается от 20 ^оС, значение умножают на поправочный коэффициент k₁, а умножают на коэффициент k₂, определяемые по таблице [6].

9. Потери давления на  всех участках суммируют, сумма  является расчетной величиной  для подбора вентилятора.

   Аэродинамический  расчет системы приточной вентиляции  сводим в таблицу 2.2.

По итогам расчёта принимаем  решётки 4АПН 600×600.

ЗАДАЧА 2:

Выполнить аэродинамический расчет системы естественной вентиляции для санузла (исходные данные принять из контрольной работы № 1 задачи 2,3)

Приток воздуха в помещениях санузлов и ванных комнат принимается из смежных помещений. В данных комнатах в большинстве случаев предусматриваются индивидуальные, кирпичные каналы естественной вытяжной вентиляции. Вытяжные отверстия каналов закрываются  жалюзийными решетками, устанавливаемые на расстоянии 0,5 м от верхнего перекрытия этажа. Над шахтой устанавливают прямоугольный зонт с заглушенными торцами. Проверку пропускной способности каналов системы естественной вентиляции проводят при температуре наружного воздуха t_н, равной 5 ^оС, и плотностью ρ_н, равной 1,27 кг/м³.

Расчет естественной вентиляции ведется в следующим порядке.

Определяем требуемую  площадь сечения канала, F

.

где v_р – рекомендуемая скорость движения воздуха по участку, принимается равной от 0,5 до 1,0 м/с;

L – расход удаляемого воздуха.

По требуемой площади  подбираем фактические размеры  кирпичных каналов по таблице 2.3.

Определяем фактическую  скорость воздуха в канале

где F_ф – фактическая площадь канала;

L – расход удаляемого воздуха.

Гравитационное давление при естественной вентиляции санузлов и ванных комнат расходуется только на преодоление сопротивления вытяжных каналов, различно для каналов каждого  i-го этажа, Па, и определяется по формуле

.

где h_i – высота i-го этажа, м;

– плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха

Потери давления на трение, Па

где β – поправка на шероховатость, определяется по графику, рисунок 5;

l – длина канала, м;

R_уд – удельные потери давления на 1 м воздуховода, Па/м, определяются по номограмме, рисунок 6.

Динамическое давление, Па

где v_р –скорость движения воздуха по участку, м/с;

– плотность внутреннего  воздуха.

Местные потери давления на участке, Па

где - местные сопротивления на участке, по таблице 2.4.

Общие потери давления на участке, Па

Фактический объем воздуха проходящего через подобранный канал

По итогам расчета заполнить таблица 2.5, сделать вывод

Таблица 2.3 – Размеры кирпичных  каналов

Таблица 2.4 – Местные сопротивления  на участке

Таблица 2.5 – Аэродинамический расчет каналов естественной вентиляции