Вентиляция общественного здания. 2. 2

 

Министерство образования  Республики Беларусь

Белорусский национальный технический  университет

Кафедра “Теплогазоснабжение  и вентиляция”

 

 

 

 

курсовая  работа

по дисциплине «Вентиляция»

Тема:

“Вентиляция общественного здания”

 

 

 

                                                                                 

                                               

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2011

 

Содержание

1. Исходные данные……………………………………………………………...4

1.1. Описание проектируемого  здания ………………………………………....4

1.2. Расчетные параметры  наружного и внутреннего воздуха……………...4

1.2.1. Расчетные параметры  наружного воздуха……………………………..4

1.2.2. Расчетные параметры  внутреннего воздуха…………………………...5

2. Определение вредностей  поступающих в помещение……………………5

2.1. Расчет теплопоступлений………………………………………………….5

2.1.1. Теплопоступления от  людей………………………………………….…5

2.1.2. Тепловыделения от  искусственного освещения………………………6

2.1.3. Теплопоступления через  заполнение световых проемов…………….7

2.1.4. Избытки явной теплоты  в помещении………………………………...11

2.2. Поступления влаги  в помещение………………………………………...12

2.3. Поступления углекислого  газа (СО₂) в помещение……………………12

3. Расчет воздухообмена  в помещениях……………………………………..13

3.1. Расчет воздухообмена  по вредностям в назначенном  помещении…..13

3.2. Расчет воздухообмена  по нормативной кратности для  остальных помещений……………………………………………………………………….16

4. Определение количества  и площади сечения вытяжных  и приточных каналов, подбор  жалюзийных решеток………………………………………..18

5. Определение производительности  приточных и вытяжных установок.  Описание принятых решений приточно-вытяжной  вентиляции……………21

6. Расчет раздачи приточного  воздуха в назначенное помещение…………22

7. Аэродинамический расчет  систем вентиляции……………………………26

7.1. Аэродинамический расчет  вытяжной системы вентиляции  с естественным побуждением движения  воздуха……………………………...26

7.2. Аэродинамический расчет  приточной системы вентиляции  с механическим побуждением движения  воздуха……………………………..32

8. Подбор вентиляционного оборудования: фильтра, калорифера, вентилятора……………………………………………………………………...38

8.1. Фильтр………………………………………………………………….……38

8.2. Калорифер…………………………………………………………………..38

8.3. Вентилятор………………………………………………………………….39

9. Акустический расчет приточной установки……………………………….40

10. Приложение………………………………………………………………...44

11. Список литературы………………………………………………………….46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные

1.1. Описание проектируемого  здания 

Целью настоящего курсового  проекта является проектирование и  расчет приточно-вытяжной вентиляции административного здания для обеспечения нормативных параметров микроклимата в помещениях здания. Здание двухэтажное с чердаком и подвалом. 

Основанием для выполнения проекта являются планы этажей здания и разрез.

Место строительства здания – г. Борисов.

Ориентация главного фасада – запад.

Высота помещений здания – 3,5 м. В качестве теплоносителя принимаем воду с параметрами 140-70˚С.

 

1.2. Расчетные параметры  наружного и внутреннего воздуха

1.2.1. Расчетные  параметры наружного воздуха

Расчетные параметры наружного  воздуха при проектировании систем вентиляции данного административного  здания расположенного в                  г. Борисове принимаем в соответствии с приложением Е [1] для теплого  периода года по параметрам А, для  холодного периода – по параметрам Б. Для переходных условий независимо от места расположения здания принимаем температуру наружного воздуха t = 8˚C, энтальпию I = 22,5 кДж/кг (согласно п. 5.17а [1]).

Расчетная географическая широта 54° с.ш.;

таблица 1

Периоды года	Температура наружного  воздуха tн, ˚С	Энтальпия наружного  воздуха Iн, кДж/кг	Скорость  ветра ν, м/с
Теплый	21,6	47,5	2,6
Холодный	-24,0	-23,2	3,8
Переходные условия	8	22,5	-

 

1.2.2. Расчетные параметры внутреннего воздуха

Допустимые параметры (температура, относительная влажность, подвижность) воздуха в рабочей зоне помещений, отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям, принимаются в зависимости от периода года и назначения помещений.

Температуру внутреннего  воздуха для холодного и переходного периодов года принимаем в соответствии с требованиями [3]. Для теплого периода года .

таблица 2

Наименование  помещения	Период года	Допустимые параметры
		Температура, ˚С	Относительная влажность φ, %	Скорость движения воздуха ν, м/с
Зал заседаний (на 35 чел.)	Теплый	24,6	65	0,5
	Холодный	18	60	0,2
	Переходный	18	60	0,2

 

 

2. Определение вредностей поступающих в помещение.

В административных зданиях, связанных с пребыванием людей, к вредностям относятся: избыточное тепло (теплопоступления от людей, искусственного освещения, солнечной радиации и  т.д.), влага, углекислый газ, выделяемый людьми.

 

2.1. Расчет теплопоступлений

2.1.1. Теплопоступления  от людей

Зависят от выделяемой людьми энергии при работе и температуры  окружающего воздуха в помещении.

Теплопоступления от людей  определяем по формуле:

,     (2.1)

где       n – количество людей;

q_я – тепловыделения одним взрослым человеком (мужчиной) Вт,

принимается в зависимости  от температуры внутреннего воздуха  и 

категории работ по табл. 2.3 [5];

k_л – коэффициент (k_л=1 – для мужчин, k_л=0,85 – для женщин, k_л=0,75 – для

детей).

Расчет теплопоступления от людей

таблица 3

 

2.1.2. Тепловыделения от искусственного освещения

Если суммарная мощность источников освещения неизвестна, то тепловыделения от источников искусственного освещения определяем по формуле:

,      (2.2)

где       Е – нормируемая освещенность помещения, Лк (табл. Г.1) [6];

q_осв – удельные тепловыделения от ламп, Вт/(м²Лк) (табл. 2.6) [5];

F – площадь пола помещения, м²;

η_осв – доля теплоты, поступающей в помещение (для ламп пустановленных на

некотором расстоянии от потолка  η_осв = 1, для встроенных в подвесной потолок

             η_осв = 0,4).

Нормируемая освещенность для  зала заседаний Е = 300 Лк,                q_осв = 0,2 Вт/(м²Лк), F = 85,12 м², η_осв = 0,4

 

Т.о.:                          

 Вт

 

2.1.3. Теплопоступления  через заполнение световых проемов

Теплопоступления через  заполнение световых проемов складываются из теплопоступлений за счет солнечной  радиации и за счет теплопередачи:

      (2.3)

Теплопоступления за счет солнечной радиации для вертикального  заполнения световых проемов:

,      (2.4)

где      F_║ - площадь световых проемов;

 q_║p – теплопоступления за счет солнечной радиации через 1 м² вертикального

заполнения световых проемов.

,    (2.5)

где      , – количество теплоты прямой и рассеянной солнечной радиации, Вт/м²,

поступающей в помещение  в расчетный час через одинарное  вертикальное

остекление световых проемов, принимаются в зависимости от географической

широты и ориентации световых проемов по табл. 2.7 [5] (за расчетный

принимается час, для которого значения , являются максимальными);

 К_отн – коэффициент относительного проникания солнечной радиации через

заполнение светового  проема, отличающееся от обычного одинарного остекления

табл. 2.8 [5];

τ₂ – коэффициент, учитывающий затенение светового проема переплетами

табл. 2.9 [5];

К_инс – коэффициент инсоляции;

К_обл – коэффициент облучения.

Коэффициент инсоляции для  вертикального светового проема:

,     (2.6)

где      L_г , L_в – размеры вертикального и горизонтального выступающих элементов

затенения (откосов);

Н, В – высота и ширина светового проема;

a, с – соответственно расстояния от горизонтального и вертикального элементов

затенения до откоса светового  проема;

A_c – азимут солнца, принимаемый в зависимости от географической широты по

табл. 2.10 [5];

A_c.о – солнечный азимут остекления по табл. 2.11 [5];

β – угол между вертикальной площадью остекления и проекцией солнечного луча

на вертикальную плоскость, перпендикулярную рассматриваемой плоскости

остекления.

Угол β находится по формуле:

       (2.7)

Коэффициент облучения:

,      (2.8)

где      K_{обл г}, K_{обл в} – соответственно коэффициенты облучения для горизонтальной и

вертикальной солнцезащитной конструкции, принимаемые в зависимости  от

углов β₁ и γ₁ по рис.  1:

            

рис. 1

Угол γ₁:

,      (2.9)

Угол β₁:

.    (2.10)

Т.к. в заданном помещении  окна расположены с нескольких сторон, то находим расчетный час суток, когда суммарные теплопоступления максимальны, и для этого часа проведем расчеты по вышеприведенным  формулам для окон каждой ориентации, а затем найдем общие теплопоступления через все окна.

При расчетах необходимо учитывать, что часть теплоты, поступающей  в помещение через заполнения световых проемов, аккумулируется ограждающими конструкциями. Расчетные теплопоступления определяются:

 ,   (2.11)

где       a_n – показатель поглощения теплового потока солнечной радиации внутренними

ограждениями. Определяется в соответствии с методикой изложенной в [7]

(a_n = 0,39).

Величина теплопоступлений через заполнения световых проемов  за счет теплопередачи невелика, поэтому  ею пренебрежем при выполнении данного  проекта.

Определим количество теплоты, поступающей в помещение, через  заполнения световых проемов (тройное остекление в деревянных переплетах с внутренними светлыми жалюзи) размерами Н = 1,5 м, В = 1,8 м, общей площадью 5,4 м², ориентированных на запад и размерами Н = 1,5 м, В = 1,4м, общей площадью 4,2 м², ориентированных на север. Расчетная географическая широта г. Борисова 54˚ с.ш. (табл. Е.1 [1]). Солнцезащитных устройств на ограждающих конструкциях нет (а = 0, с = 0).

Определим величины входящие в расчетные формулы:

таблица4

Ориентация Величина	Запад (расчетный час 16-17)	Север (расчетный час 16-17)
1	2	3
, Вт/м2	545	-
, Вт/м2	129	71
1	2	3
Котн	0,48	0,48
τ2	0,5	0,5
h, ˚	30	30
Ac , ˚	85	85
Ac.о , ˚	5	95
β, ˚	60	-9
Кинс	0,83	11,45
γ1, ˚	12,5	16
β1, ˚	15	15
Кобл г	0,82	0,82
Кобл в	0,96	0,94
Кобл	0,79	0,77

 

(для  западной ориентации окон)

(для  северной ориентации окон)

 (для западной ориентации окон)

 (для северной ориентации окон)

для западной ориентации окон:

 

для северной ориентации окон:

 

(для  западной ориентации окон)

(для  северной ориентации окон)

 

(для  западной ориентации окон)

(для  северной ориентации окон)

Таким образом теплопоступления за счет солнечной радиации через   1 м² вертикального заполнения световых проемов:

, (для западной ориентации окон)

, (для северной ориентации окон)

Теперь найдем теплопоступления от солнечной радиации через заполнения световых проемов как сумму теплопоступлений через западные и северные окна:

 

 Вт

Вт

 

2.1.4. Избытки явной теплоты в помещении

Избыточная теплота определяется как сумма всех теплопоступлений за вычетом теплопотерь помещения. Принимаем, что теплопотери через ограждающие конструкции компенсируются поступлением теплоты от отопительных приборов системы отопления.

Результаты расчетов сводим в таблицу:                                       таблица 5

2.2. Поступления  влаги в помещение

Поступления влаги в помещение  от людей зависят от категории  работ и от температуры окружающего  воздуха в помещении.

Поступление влаги от людей, г/ч:

,    (2.12)

где       n – количество людей;

m – количество влаги, выделяемой одним взрослым человеком (мужчиной) г/ч,

принимается в зависимости  от температуры внутреннего воздуха  и категории

работ по табл. 2.3 [5];

k_л – коэффициент (k_л=1 – для мужчин, k_л=0,85 – для женщин, k_л=0,75 – для

детей).

Расчет сведем в таблицу:

таблица 6

 

2.3. Поступления углекислого газа (СО₂) в помещение

Основным вредным веществом  в помещениях административных зданий, является углекислый газ (СО₂), выделяющийся при дыхании людей.

Количество углекислого  газа, г/ч:

,   (2.13)

где       n – количество людей;

  – количество углекислого газа, выделяемое одним человеком, г/ч,

принимается в зависимости  от категории работ.

В состоянии покоя один человек выделяет 40 г/ч углекислого  газа. Значит, в помещение зала заседаний  на 35 человек поступит:

г/ч

 

3. Расчет воздухообмена  в помещениях.

3.1. Расчет воздухообмена  по вредностям в назначенном помещении

Расход приточного воздуха, м³/ч, в помещениях зданий, где отсутствуют местные отсосы, определяется для теплого, холодного периода и переходных условий:

а) по избыткам явной теплоты:

,    (3.1)

б) по избыткам влаги (водяного пара):

,      (3.2)

в) по массе выделяющихся вредных веществ

,           (3.3)

где       ∑Q_изб – избытки явной теплоты в помещении, Вт;

с – теплоемкость воздуха, с = 1,005 кДж/(кг·˚С);

ρ – плотность воздуха, ρ = 1,2 кг/м³;

t_ух – температура воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой

или рабочей зоны, ˚С;

t_пр – температура приточного воздуха, ˚С;

M – избытки влаги в помещении, г/ч;

d_ух – влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения за пределами

обслуживаемой или рабочей зоны, г/кг;

d_пр – влагосодержание приточного воздуха, г/кг;

m_i – расход каждого из вредных или взрывоопасных веществ, поступающих в

воздух в помещения, мг/ч;

q_ух – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, удаляемом

за пределами обслуживаемой или рабочей зоны помещения, мг/м³;

q_пр – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, подаваемом

в помещение, мг/м³.

За расчетный воздухообмен принимается большая из полученных величин.

Температуру уходящего воздуха  для данного административного здания с высотой помещений 3,5 м принимаем:

t_ух = t_в, d_ух = d_в, q_ух = q_в,

где       t_в – температура воздуха в рабочей зоне помещения, ˚С;

d_в – влагосодержание воздуха в рабочей зоне помещения, г/кг;

q_в – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в рабочей зоне

помещения, мг/м³.

Температуру приточного воздуха, ˚С, подаваемого системами вентиляции при переходных условиях (эту же температуру принимаем для холодного периода) определяем по формуле:

 ,    (3.4)

где       t_н – расчетная температура наружного воздуха, ˚С;

P – полное давление развиваемое вентилятором, Па. 

 Температура приточного  воздуха в теплый период принимается  равной расчетной температуре  наружного воздуха для проектирования  вентиляции (параметр А):

       (3.5)

В системах приточной вентиляции применяются в основном вентиляторы  низкого давления (Р ≤ 1000 Па), поэтому  для переходных условий:

 

При температуре приточного воздуха t_пр = 9˚С невозможно обеспечить нормируемые параметры воздуха в рабочей зоне помещения. Поэтому при разработке данного проекта будем принимать температуру приточного воздуха для переходных условий и холодного периода 13˚С.

На основании вышеприведенных  формул произведем расчет воздухообмена для 3-х периодов года.

а) воздухообмен для разбавления избыточной теплоты:

- в теплый период (при t_ух = t_в = 24,6˚С; ˚С):

 м³/ч

- в холодный период и при переходных условиях при (t_ух = t_в = 18˚С;  t_пр = 13˚С):

 м³/ч

б) воздухообмен для разбавления избыточной влаги:

- в теплый период (t_ух= t_в =24,6˚С; φ_в = 65%; d_ух= d_в = 13,5 г/кг с.в.; при t_пр= =21,6˚С; I_пр= I_н=47,5 кДж/кг, d_пр = 10,4 г/кг с.в.):

 м³/ч

- для переходных условий (t_ух= t_в =18˚С; φ_в = 60%; d_ух = d_в = 8,3 г/кг с.в.; при t_н=8˚С; I_пр= I_н=22,5 кДж/кг, d_пр = 5,4 г/кг с.в.):

 м³/ч

- в холодный период  (t_ух= t_в =18˚С; φ_в = 60%; d_ух = d_в = 8,3 г/кг с.в.; при t_н=-24˚С; I_пр= I_н=-23,2 кДж/кг, d_пр = 0,4 г/кг с.в.):

 м³/ч

(влагосодержания d_ух и d_пр определены по i-d диаграмме)

в) воздухообмен для разбавления углекислого газа:

- для теплого, холодного периодов и переходных условий:

 м³/ч

Допустимая концентрация углекислого газа в помещениях с  кратковременным пребыванием людей q_ух= q_в=3,7 г/м³; концентрация углекислого газа в наружном воздухе крупных городов q_пр= 0,91 г/м³.

Результаты расчета воздухообменов сводим в таблицу:            таблица 7

Анализ данной таблицы  показывает, что наибольший воздухообмен получается для разбавления избыточной теплоты в холодный период года и при переходных условиях 3360 м³/ч.

 

3.2. Расчет воздухообмена по нормативной кратности для остальных помещений

Для остальных помещений административного здания воздухообмен определяем по нормативным кратностям:

 ,     (3.6)

где      n – нормативная кратность воздухообмена в 1 час; зависит от назначения

помещения и приводится в  соответствующих нормативных документах;

V_n – объем помещения, м³.

Воздухообмен для помещений  по кратностям определяем в соответствии СНБ [3].

Результаты расчета сводим в таблицу:

таблица 8

 

 

4. Определение  количества и площади сечения  вытяжных и приточных каналов,  подбор жалюзийных решеток

Вентиляционные вертикальные каналы (размерами 140х140 мм и 140х270 мм) размещаем  во внутренних кирпичных стенах здания.

Площадь поперечного сечения  каналов, воздуховодов, живого сечения  воздухораспределителей, м²:

,       (4.1)

где      L – расход воздуха, м³/ч,

- рекомендуемая  скорость движения воздуха в  канале,

воздуховоде, распределителе, м/с.

Принимаются к установке  каналы, воздуховоды, воздухораспредели-тели с близкой по значению площадью сечения А_о и определяется их количество:

 ,         (4.2)

Определяем действительную скорость движения воздуха в каналах, воздуховодах, воздухораспределителях, м/с:

,   (4.3)

Рекомендуемые значения скорости принимаем по таблице 2.16 [5].

Рассчитаем площадь сечения  вертикальных каналов и жалюзийных решеток, устанавливаемых на них. Расчет производим по вышеприведенным формулам, а результаты сводим в таблицу:

 

 

 

 

 

 

 

 

таблица 9

 

* - тип принятых решеток СЕЗОН ВР-Г с горизонтальным расположением индивидуально регулируемых жалюзи.

 

 

 

 

 Определим суммарные воздухообмены по притоку и по вытяжке. Разницу между вытяжкой и притоком (дисбаланс) подаем в общий коридор.

таблица 10

Этаж	Приток	Вытяжка	Дисбаланс
1 этаж	5040	5240	200
2 этаж	2030	2690	660
Итого	7070	7930

 

Разницу между вытяжкой и  притоком (дисбаланс) подаем в общий  коридор. Для первого этажа принимаем кирпичный канал 140х140 с решеткой ВР-Г 150х200h. Для второго этажа канал 140х270 с решеткой ВР-Г 250х200h.

 

5. Определение  производительности приточных и  вытяжных установок. Описание принятых решений приточно-вытяжной вентиляции.

В данном проекте приняты следующие конструктивные решения приточной и вытяжной вентиляции:

а) вытяжная система вентиляции с естественным побуждением

Воздухообмен происходит за счет гравитационного и ветрового  давлений. Такая система состоит  из приемной решетки, размещенной в  стене, и внутренних кирпичных каналов, которые выходят на чердак здания, где объединяются в сборный вытяжной воздуховод из асбестоцементных коробов, из которого воздух поступает в вертикальную кирпичную шахту, выходящую на крышу здания и заканчивающуюся зонтом.

б) приточная неорганизованная система вентиляции

Осуществляется через  неплотности окон, ограждений, через  переточные решетки устанавливаемые в нижней части дверей (для санузлов).

в) приточная система вентиляции с  механическим побуждением

Состоит из воздухоприемного устройства, а также оборудования для нагрева и очистки приточного  воздуха.

Приток воздуха осуществляется вентиляционной установкой П1. Расчётное  количество воздуха, подаваемое системой П1, составляет             L= 7930 м³/ч.

Забор воздуха осуществляется через воздухозаборную шахту, установленную у наружной стены здания. Приточные решетки металлические, установлены на высоте  не менее 2м от пола. В приточной камере располагается модульная приточная установка в подвесном исполнении, состоящая из заслонки, фильтра, водяного воздухонагревателя (калорифера), вентилятора, шумоглушителя. Далее воздух по металлическим воздуховодам, смонтированным под потолком подвала, поступает в вертикальные каналы и через решётки типа ВР-Г в помещение.

Приточная камера расположена  под коридором.

При объединении вытяжных  каналов на чердаке и выборе расположения вытяжных каналов надо учитывать  рекомендации из [2], согласно которым  радиус действия системы вентиляции с естественным побуждением –не  более 10м, с механическим –не более 30м. Сборные каналы на чердаке выполнены  из асбестоцементных плит. Вытяжная шахта кирпичная.

 

6. Расчет раздачи  приточного воздуха в назначенное  помещение.

Размер расчетного помещения 11,2х7,6х3,5м. Расчетный воздухообмен L = 3360 м³/ч. Нормируемая температура воздуха в помещении t_в = 18˚С, нормируемая скорость движения воздуха в помещении 0,2 м/с. Избыточная температура на выходе из распределителя: