«РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИЯХ ЗДАНИЯ ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов Для студентов заочного отделения специальности 290700 ...»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра отопления и вентиляции

РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИЯХ ЗДАНИЯ

ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Методические указания к выполнению курсового и дипломного

проектов Для студентов заочного отделения специальности 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Москва, 2006 2 Авторы-составители Профессор, доктор технических наук Ю.Я.Кувшинов Доцент, кандидат технических наук О.Д.Самарин Рецензент Доцент, кандидат технических наук А.Г.Рымаров

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. РАСЧЕТ ПОТОКОВ ВРЕДНЫХ ВЫДЕЛЕНИЙ В

ПОМЕЩЕНИЯХ ЗДАНИЯ

1.1. Теплоизбытки в помещении

1.2. Влаговыделения в помещении

1.3. Газовые выделения в помещении…………………………………………

2. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ И ОБОСНОВАНИЮ

СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИИ.......... 2.1. Общие положения

2.2. Помещения жилых и общественных зданий

3. РАСЧЕТ ТРЕБУЕМЫХ ВОЗДУХООБМЕНОВ В

ПОМЕЩЕНИЯХ ЗДАНИЯ. ВЫБОР РАСЧЕТНОГО

ВОЗДУХООБМЕНА

3.1. Расчет по избыткам явной теплоты

3.2. Выбор расчетного воздухообмена

3.3. Построение процессов изменения состояния воздуха на I-d-диаграмме и определение фактических параметров внутреннего воздуха при вентиляции………………………………………… 4. РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНОВ ПО НОРМАМ КРАТНОСТИ............. 4.1. Нормы кратности

4.2. Правила заполнения таблицы воздухообменов по кратности..….......

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Бланки таблиц для расчета воздухообмена общеобменной вентиляции.......…………………………………………………………………. ВВЕДЕНИЕ.

Методические указания к выполнению курсового и дипломного проекта “Расчет воздухообмена в помещениях здания для вентиляции и кондиционирования воздуха” составлены в соответствии с программой курса "ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИЯХ ЗДАНИЙ" для студентов факультета ТГВ. Эта часть Методических указаний являются продолжением 1-й части, в которой рассмотрен расчет мощности отопительных приборов системы отопления.

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.

При проектировании таких систем необходимо определять минимально необходимую производительность по воздуху (“требуемый воздухообмен”) в разные периоды года и выбрать расход воздуха для подбора мощности оборудования (“расчетный воздухообмен”). В соответствии с действующими нормативными документами расчет воздухообмена проводится для условий установившегося режима либо по заданной кратности воздухообмена, либо методом решения систем балансовых уравнений, составленных для каждого рассчитываемого помещения.

При выполнении 2-й части Курсовой работы необходимо рассчитать воздухообмен в вентилируемых и кондиционируемых помещениях здания.

Рекомендуется следующая последовательность выполнения работ:

1. Для двух помещений здания (по согласованию с преподавателем-консультантом) рассчитать потоки вредных выделений (явная и полная теплота, водяные пары и газообразные выделения от людей, солнечной радиации, освещения, технологического оборудования и пр.) и заполнить таблицы «Теплопоступления и теплопотери помещения с общеобменной вентиляцией или кондиционированием воздуха» и «Сводная таблица вредных выделений»;

2. Рассчитать ТРЕБУЕМЫЕ ВОЗДУХООБМЕНЫ по избыткам явной теплоты (три расчетных периода года для вентиляции и два – для кондиционирования воздуха) и выбрать РАСЧЕТНЫЙ ВОЗДУХООБМЕН в рассматриваемых помещениях; при необходимости рассмотреть “обратную задачу”, т.е. уточнить параметры приточного или внутреннего воздуха в помещении в другие периоды года;

3. По нормам кратности рассчитать воздухообмен во всех остальных вентилируемых помещениям и заполнить таблицу «Расчетный воздухообмен общеобменной вентиляции по кратности в помещениях здания».

В дополнение к Методическим указаниям следует использовать источники, перечисленные в списке рекомендуемой литературы.

Примечание. Последовательность изложения материала в методических указаниях соответствует последовательности выполнения курсовой работы.

1. РАСЧЕТ ПОТОКОВ ВРЕДНЫХ ВЫДЕЛЕНИЙ В ПОМЕЩЕНИЯХ

ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЯХ.

Разность теплопоступлений и теплопотерь помещения называются теплоизбытками помещения (если разность больше нуля) или теплонедостатками (если разность отрицательна). В вентилируемых помещениях, как правило, даже в холодный период года (при работающем отоплении) имеют место теплоизбытки.

Теплопоступления в вентилируемые помещения жилых и общественных зданий складывается в основном из следующих потоков теплоты:

- от солнечной радиации (в теплый и переходный периоды года);

- от искусственного освещения;

- от работающих отопительных приборов систем отопления (в холодный период);

- от технологического оборудования, расположенного в помещении;

- от других источников теплоты (горячей пищи, нагретых поверхностей оборудования, горячей воды и пр.);

- от поступающего в воздух помещения водяного пара (скрытая теплота).

Теплопотери вентилируемого помещения имеют место в холодный и переходный периоды года и складывается из потерь теплоты:

- через наружные ограждения (при расчетных температурных условиях внутри и снаружи помещения, принятых для режима вентиляции или кондиционирования воздуха);

- на нагрев инфильтрующегося через наружные ограждения воздуха (главным образом через окна);

- на нагрев ввозимого материала и въезжающих в помещение средств транспорта (гаражи, прачечные, почтовые учреждения и т.д.);

- на нагрев воздуха, врывающегося в помещение через периодически открываемые наружные двери или ворота.

Тепло- и влагопоступления от людей определяют по нижеприведенной таблице [1] с учетом температуры внутреннего воздуха в помещении и интенсивности физической нагрузки людей.

Количество теплоты и влаги, выделяемое взрослыми людьми (мужчинами) Показатель Количество теплоты, Вт/чел, и влаги mЧ, г/(ч·чел), выделяемых одним явная qЧ.Я Примечание: для женщин значения из таблицы необходимо умножать на 0,85; для детей – на 0,75.

Теплопоступления от солнечной радиации для теплого периода определяются через окна по методике, приведенной в Главе 2 [1]. Для переходного периода принимается такое же значение, как и для теплого. Если помещение находится на последнем или единственном этаже, кроме поступлений через окна, необходимо учитывать поступления через покрытие или чердачное перекрытие в размере 5 – 7 Вт/м2. Подробнее см. также пример расчета теплопоступлений, приведенный ниже.

Теплопоступления от источников искусственного освещения учитываются в холодный период года, за исключением помещений, перечисленных в примечаниях, когда такой учет возможен и в теплый и переходный периоды. Эти теплопоступления зависят от принятого уровня освещенности помещения и удельных тепловыделений от установленных светильников и определяются с использованием следующих таблиц [2] по формуле:

где FПЛ – площадь пола помещения, м2, коэффициент hОСВ равен 1, если светильники находятся непосредственно в помещении, и 0,45 – если светильники располагаются в вентилируемом подвесном потолке. Остальные параметры приведены ниже.

Удельные тепловыделения от светильников с люминесцентными лампами (верхние значения) и лампами накаливания (нижние значения) Средние удельные тепловыделения qосв, Вт/(лк·м2), для помещений светильника Читальные залы, проектные кабинеты, рабочие и классные Залы заседаний, спортивные, актовые, зрительные залы клубов, фойе театров, обеденные залы, буфеты Зрительные залы кинотеатров, палаты и спальные комнаты Торговые залы магазинов продовольственных товаров 1. Для помещений без световых проемов (зрительные залы и т.п.) теплопоступления от освещения учитывают во все периоды года в одинаковом размере. Теплопоступления от солнечной радиации в теплый и переходный период года учитываются, только если такое помещение находится на последнем или единственном этаже – это будут теплопоступления через покрытие или чердачное перекрытие.

2. При "глубоких" помещениях (глубиной больше 6 м от оконных проемов) теплопоступления от освещения учитывают также в теплый и переходный период от источников, освещающих ту часть помещения, которая удалена от окон более чем на 6 м от окон, совместно с теплопоступлениями от солнечной радиации.

3. Частичный учет теплоты от искусственного освещения в теплый и переходный периоды года с коэффициентом 0,3....0,5 по сравнению с холодным периодом года также возможен в помещениях, в которых часть светильников работает днем (читальные залы, офисы, залы ресторанов и т.п.).

Теплопоступления в помещение от отопительных приборов QС.О., Вт, установленных в нем, при расчете общеобменной вентиляции или кондиционирования воздуха в холодный период года определяют по формуле:

где Qот – расчетная величина теплопотерь помещения, т.е. мощность системы отопления в помещении (из таблицы расчета теплопотерь), Вт; t В. ВЕНТ – температура воздуха в помещении в холодный период года для режима вентиляции или кондиционирования воздуха (из таблицы расчетных параметров внутреннего воздуха), ОС; tВ.ОТ – то же, для режима отопления (из таблицы расчета теплопотерь), ОС; tСР.ОП – средняя температура теплоносителя в отопительных приборах при расчетных наружных условиях для отопления (параметры "Б"), ОС; t CР.ОП = Г О, где tГ и tО – температура воды в подающей и обратной магистралях системы отопления, оС. Для предварительных расчетов можно принять tО = 70оС, а tГ = 95оС, кроме детских садов, яслей и больниц, где нужно принимать 85оС.

теплопоступления от остывания пищи (в торговом зале) и от технологического оборудования (на кухне) [2].

Поступление полной теплоты от горячей пищи в обеденном зале:

где qП – средняя масса всех блюд, приходящихся на одного обедающего, кг (обычно около 0,85); cП – условная теплоемкость блюд, входящих в состав обеда, кДж/(кг·К) (обычно равна 3,3); tНП, tКП – начальная и конечная температура пищи, поступающей в обеденный зал (например, соответственно 70 и 40 ОС); ZП – продолжительность принятия пищи одним посетителем (для ресторанов – 1 ч, для столовых – 0,5.. 0,75 ч, для столовых с самообслуживанием – 0,3 ч); при подстановке в формулу величину ZП необходимо перевести в секунды, т.е. умножить на 3600; n - число посетителей в обеденном зале.

Одна треть величины QГП поступает в помещение в виде явной теплоты, а две трети – в виде скрытой.

Теплопоступления от технологического оборудования кухонь QОБ, Вт, вычисляют по формуле:

где NМ – установочная мощность модулированного технологического оборудования (см. таблицу ниже), кВт; NН – установочная мощность немодулированного технологического оборудования (котлы, кипятильники), кВт; NР – установочная мощность электрического оборудования в раздаточном проеме, кВт;

КО – коэффициент одновременности работы теплового оборудования (для столовых – 0.8, для ресторанов и кафе – 0,7); KЗ – коэффициент загрузки теплового оборудования (см.таблицу ниже); K1 – коэффициент эффективности приточно-вытяжных локализующих устройств (ПВЛУ), равный 0,75; К2 – то же, для немодулированного оборудования (ПВЛУ – 0.75, для завес – 0.45).

Характеристика теплового оборудования предприятия общественного питания Тепловое оборудование Габариты Установочная Коэффициент Варочный котел емкостью, л:

Теплопоступления от нагретых поверхностей определяются по формуле [1]:

где tПОВ и F ПОВ – соответственно температура поверхности, оС, и ее площадь, м2; к и л – соответственно коэффициенты конвективного и лучистого теплообмена, Вт/(м2·К). Они определяются по формулам [3]: к = А3 t ПОВ t В, где А = 1,67 для вертикальных поверхностей, 2,16 – для горизонтальных, обращенных вверх, и 1,16 – для горизонтальных, обращенных вниз; л 4,9[0,81 + 0,005(t ПОВ + t В )].

Поступление скрытой теплоты c поступающим в помещение водяным паром QВП, Вт, можно рассчитать по формуле:

где MВП – влаговыделения в помещение, кг/ч; rO = 2500 кДж/кг – удельная теплота парообразования воды при нулевой температуре; сВП – теплоемкость водяных паров, равная 1,8 кДж/(кг·К). Однако обычно QВП, или, что то же самое, QСКР, определяют как разность поступлений полной и явной теплоты, а влаговыделения определяют обратным расчетом через QСКР (см. п.1.2).

Теплопотери через ограждения и дополнительные теплопотери на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха вентилируемого помещения определяют по таблице расчета теплопотерь с последующим пересчетом на расчетные наружные и внутренние температуры, принятые для режима вентиляции или кондиционирования воздуха:

Здесь tН.ПП – расчетная температура наружного воздуха в переходный период, принимаемая равной +10оС; t В. ВЕНТ – расчетная температура внутреннего воздуха в переходный период в режиме вентиляции (из таблицы расчетных параметров внутреннего воздуха), tН.ОТ – расчетная температура наружного воздуха в холодный период по параметрам «Б». Прочие обозначения см. в расчете теплопоступлений от отопительных приборов.

Для защиты помещений от переохлаждения наружным воздухом, поступающим через открываемые двери главных входов здания, следует предусмотреть устройство воздушнотепловых завес.

Теплопоступления и теплопотери помещения (по явной теплоте) в Вт рекомендуется занести в таблицу «Теплопоступления и теплопотери помещения с общеобменной вентиляцией», бланк которой дан в ПРИЛОЖЕНИИ 1.

Источниками влагопоступлений в помещение являются люди, технологическое оборудование, горячая пища и т.д. В некоторых помещениях (души, прачечные и пр.) влаговыделение происходит со смоченных поверхностей ограждающих конструкций и оборудования.

Влаговыделения от людей определяют по таблице «Количество теплоты и влаги, выделяемое взрослыми людьми (мужчинами)» из п.1.1, учитывая интенсивность физической нагрузки, но рекомендуется уточнение по ниже приведенной формуле, кг/час:

где QСКР = Q П Q Я, Вт – разность избытков полной и явной теплоты, т.е. поток скрытой теплоты. Другие обозначения см. в п.1.1 в формуле для QВП. При отсутствии других источников влаги, кроме людей, берется разность поступлений полной и явной теплоты только от людей. Температура tВ принимается для соответствующего периода года по таблице расчетных параметров внутреннего воздуха в режиме вентиляции или кондиционирования.

Если имеются поступления теплоты и влаги от горячей пищи, к QСКР добавляется еще QГП. Иначе говоря, влагопоступления от остывающей пищи МГП, кг/ч, в торговых залах предприятий общественного питания определяют по формуле:

где 0,67 – доля скрытой теплоты (около от общих тепловыделений), QГП – полные тепловыделения от горячей пищи в торговом зале предприятия общественного питания, Вт (см. п.1.1).

Влаговыделения с открытой водной поверхности рассчитывают по рекомендациям [1]:

где а – фактор скорости движения окружающего воздуха под влиянием гравитационных сил. При tВ от 15 до 30оС принимается по таблице:

v – относительная скорость движения воздуха над поверхностью испарения, м/с, может быть принята равной подвижности воздуха в помещении для соответствующего периода года;

р1 – парциальное давление водяного пара во внутреннем воздухе, Па, принимается по таблице расчетных параметров внутреннего воздуха для соответствующего периода; р2 – давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре поверхности воды tПОВ, определяется по формуле, приведенной в методических указаниях «Расчет мощности отопительных приборов системы отопления» или по I-d-диаграмме, а также по таблицам водяного пара; F – поверхность испарения, м2; рБ – барометрическое давление в районе строительства, Па, выбирается по принятым расчетным параметрам наружного климата.

Если вода хорошо перемешивается, температура ее поверхности равна температуре воды в целом tW. Для спокойной воды можно пользоваться таблицей (при tВ около 20оС и В около 70%):

При других параметрах внутреннего воздуха величину tПОВ можно считать равной температуре мокрого термометра tМ по таблице расчетных параметров внутреннего воздуха.

Влаговыделения от плит, сковород, котлов и другого оборудования, снабженного укрытиями, поступают в эти укрытия и в балансе помещения не учитываются.

От немодулированного оборудования без отсоса воздуха, а также от теплового оборудования, установленного в раздаточном проеме, в кухню поступают влаговыделения в следующем количистве:

- от варочных котлов емкостью: 40 л – 3 кг/ч;

- от мармитов и тепловых стоек – 0,7 кг/ч на 1м2 в плане (см.размеры в таблице п.1.1).

При расчете влаговыделений от варочных котлов коэффициент загрузки принимают равным 0,3, а коэффициент одновременности (если установлено несколько варочных котлов) – 0,7.

Выделение в помещение углекислого газа, выдыхаемого людьми, определяется в одинаковом размере для всех периодов года с учетом интенсивности физической нагрузки по следующей таблице ([2], с изменениями):

Количество углекислого газа, выделяемого взрослыми людьми (мужчинами).

Примечание: для женщин значения из таблицы необходимо умножать на 0,85; для детей – на 0,75.

Тепловые избытки по явной и полной теплоте, переведенные в кДж/ч, влаговыделения в кг/ч и газовые выделения в л/ч в помещении заносят в таблицу «Сводная таблица вредных выделений», бланк которой дан в ПРИЛОЖЕНИИ 1.

Пример расчета поступлений теплоты, влаги и углекислого газа в помещение Исходные данные:

Общественное двухэтажное здание: Амбулатория на 100 посещений в смену с аптекой IV группы в конструкциях.

Район строительства – г.Краснодар.

Помещение №1 (Зал обслуживания населения).

Размеры: 18,29 (площадь пола)3,3 (высота) м. В помещении находятся: 7 человек ( женщины, 4 мужчины) и 1 продавец (женщина), т.е. всего 4 женщины и 4 мужчины.

Расчетные параметры наружного и внутреннего климата и результаты расчета теплопотерь в холодный период в режиме отопления приняты по примеру, приведенному в методических указаниях по расчету мощности отопительных приборов системы отопления.

Расчеты: Коэффициент снижения теплопоступлений от людей:

ЖЕН = 0,85 ; МУЖ = 1. Категория работы – легкая.

Явная теплота:

ТП t В = 31,6 С; q Ч.Я. = 29,12 Вт/чел (по таблице п.1.1).

Здесь N – число людей соответствующего пола и возраста и с данной категорией работы.

Полная теплота:

Скрытая теплота и влага:

Углекислый газ:

М СО2 = m СО N ; в нашем случае mСО2 = 25 л/(ч·чел) по таблице п.1.3.

М СО2 = 25 4 0,85 + 25 4 1 = 185 л/ч для всех периодов года.

Искусственное освещение:

QОСВ = Е FПЛ qОСВ hОСВ В нашем случае FПЛ = 18,29 м2, Е = 150 лк по таблице п.1.1 «Уровень общего освещения помещений» для аптеки, qОСВ = 0,087 по таблице п.1.1 «Удельные тепловыделения от светильников» при площади помещения до 50 м2 и высоте помещения до 3,6 м. Принимаем светильники преимущественно прямого света и берем среднее значение между светильниками прямого и диффузного света. Коэффициент hОСВ = 0,45 (считаем, что светильники находятся в вентилируемом подвесном потолке).

Тогда QОСВ = 150 18,29 0,087 0,45 107,4 Вт Теплопоступления от приборов системы отопления:

QС.О. = QОТ CР.ОП В.ВЕНТ, Теплопотери в режиме вентиляции:

t В.ВЕНТ = 18оС; tН.ОТ = – 19оС;

Расчет теплопоступлений от солнечной радиации через окна помещения Исходные данные: Помещение №1. Одно окно с ориентацией на СВ.

Географическая широта = 44 с.ш.; площадь окна FОКН = 1,2 0,9 = 1,08 м2;

1) Максимальное количество теплоты от прямой и рассеянной солнечной радиации, проникающей через одинарное остекление:

q П = 369 Вт м 2, q Р = 98 Вт м 2 в период с 6 до 7 часов по таблице 2.3 [1] для остекления, ориентированного на СВ на широте 44о.

Угол между солнечным лучом и окном: = arctg (ctgh cos ACO ) где h – высота стояния Солнца; ACO – солнечный азимут остекления. Принимаем h = по таблице 2.8 [1] для периода 6 – 7 часов и широты 44о.

По той же таблице принимаем азимут Солнца АС = 100 о. Поскольку АС 25OС (параметры “А”). В районах со среднемесячной температурой воздуха в июле 25ОС и выше кондиционирование воздуха допускается в магазинах с торговыми залами площадью 1000 м2 и более.

Зрительные залы театров и кинотеатров. Для систем вентиляции и кондиционирования воздуха в зрительных залах театров, клубов и кинотеатров допустимо применять рециркуляцию воздуха. Количество подаваемого наружного воздуха – не менее 20 м3/ч на одного зрителя. В зрительных залах, как правило, применяют подачу приточного воздуха, обеспечивающую равномерное распределение воздуха, исключающее образование застойных зон, а также зон с подвижностью воздуха выше допустимой. Все приточные отверстия в зрительном зале должны быть оборудованы регулирующими устройствами, позволяющими изменять направление движения воздуха. Вытяжку осуществляют из верхней зоны помещения. В театрах и клубах 17% общего объема вытяжки удаляют через сцену.

Кухни и торговые залы предприятий общественного питания. В кухнях и цехах выпечки изделий из теста и в других подобных помещениях приток подается в рабочую зону помещений. В остальные помещения предприятий общепита подачу воздуха осуществляют в верхнюю зону. Общеобменную вытяжку устраивают из верхней зоны помещений.

Основными особенностями устройства систем вентиляции в помещениях кухни и торгового зала являются:

- обязательное применение в кухне системы местной вытяжной вентиляции от основного теплового оборудования (для предотвращения поступления в объем помещения тепла, водяных паров и паров масла), а для модульного кухонного оборудования местной приточновытяжной вентиляции;

- организация перетекания воздуха из торгового зала в горячие цехи и другие технологические помещения предприятия.

Приточно-вытяжные локализующие устройства (ПВЛУ), представляющие встроенный элемент модульного технологического оборудования кухни, присоединяются к приточному распределительному и к вытяжному сборному воздуховодам. Вытяжной воздух в ПВЛУ проходит через фильтр для улавливания аэрозолей масла. Приток через ПВЛУ подается в зону дыхания работающих. В ПВЛУ подают либо наружный (подогретый в холодный период) воздух, либо его смесь с воздухом, удаляемым из торгового зала. При кондиционировании воздуха в торговом зале целесообразно весь расход местного притока осуществлять воздухом, удаляемым из верхней зоны зала.

Перетекание воздуха из торгового зала в помещение кухни осуществляется за счет дисбаланса воздуха в этих помещениях. Расход перетекающего воздуха определяется по допустимой скорости воздуха в открытых дверных проемах в ограждениях между этими помещениями и раздаточном окне (0,2 – 0,3 м/с).

3. РАСЧЕТ ТРЕБУЕМЫХ ВОЗДУХООБМЕНОВ В ПОМЕЩЕНИЯХ ЗДАНИЯ.

ВЫБОР РАСЧЕТНОГО ВОЗДУХООБМЕНА.

Требуемым воздухообменом помещения называют минимальный воздухообмен, определяемый по одному из видов вредных выделений (теплота, влага, вредные газы или пары вредных веществ) в один из расчетных периодов года (теплый, переходный 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 только по ИЗБЫТКАМ ЯВНОЙ ТЕПЛОТЫ! Дело в том, что расчеты по QИЗБ.П и МВП более громоздки, а дают тот же результат, поэтому избытки полной теплоты в помещении и влаговыделения в нем используем здесь лишь для определения ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ при построении процессов изменения состояния воздуха.

Требуемые воздухообмены общеобменной вентиляции в помещении в случае "один приток – одна вытяжка" (n=1, m=1). К этому типу помещений относятся все помещения с общеобменной вентиляцией независимо от схемы подачи-удаления воздуха и вида вредных выделений.

Последовательность расчета требуемого воздухообмена общеобменной вентиляции следующая:

1) задают параметры приточного и уходящего из помещения воздуха;

2) определяют требуемый воздухообмен для данного периода.

Требуемый воздухообмен по избыткам явной теплоты (QИЗБ.Я, Вт) находят, решая систему двух уравнений: баланса помещения по явной теплоте и баланса по воздуху:

где GУ и GП – требуемые общеобменные вытяжка и приток, кг/ч;

сВ – удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/(кг·К);

tУ и tП – температура соответственно удаляемого и приточного воздуха, ОС, для соответствующего периода года. Значение QИЗБ.Я также принимают для соответствующего периода по таблице «Теплопоступления и теплопотери помещения с общеобменной вентиляцией или кондиционированием воздуха».

Для получения надежных результатов необходимо правильно выбрать tУ и tП. В режиме ВЕНТИЛЯЦИИ при вытяжке из верхней зоны температуру удаляемого воздуха можно оценить по формуле:

Здесь Н – высота помещения, м; hРЗ – высота рабочей зоны помещения, м, принимается равной 2 м, если люди в помещении стоят, и 1,5 м – если люди сидят или лежат; grad t – вертикальный градиент температуры, К/м, принимаемый в зависимости от удельной теплонапряженности помещения qУД, Вт/м3, по нижеследующей таблице [2]:

В режиме КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА и вытяжке из верхней зоны обычно принимают tУ = tВ + 1, т.е. t = 1оС. Для воздуха, удаляемого из обслуживаемой зоны, и при вентиляции, и при кондиционировании необходимо считать tУ = tВ.

Что касается температуры притока, в режиме КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА tП обычно предварительно принимают на 6.. 8 градусов ниже величины tВ, взятой для соответствующего периода года. В дальнейшем значение tП может быть уточнено с последующим пересчетом воздухообмена по результатам проверки параметров приточной струи на входе ее в обслуживаемую зону помещения, а также с учетом возможности получения выбранной величины tП в теплый период года наиболее рациональным способом.

Это делается в рамках курсовой работы «Кондиционирование воздуха».

В режиме ВЕНТИЛЯЦИИ предварительно принимается: в холодный период tП = tВ.ОТ; в теплый и переходный – на 0,5 … 1 градус выше наружной температуры для данного периода по параметрам «А» с учетом того, что в эти периоды наружный воздух подается непосредственно в помещение в качестве притока без дополнительной тепловлажностной обработки и немного подогревается только в вентиляторе.

После выбора расчетного воздухообмена (см. п.3.2) температуры tП и tУ для некоторых периодов могут быть дополнительно уточнены. Если применяется рециркуляция, количество наружного воздуха должно быть не менее величины LСО2 (см. п.3.2).

Требуемые воздухообмены в помещении с местной вытяжной вентиляцией – “один приток-две вытяжки”. К помещениям, в которых воздух удаляют на двух уровнях, а следовательно, с разными параметрами, относятся лаборатории научных и учебных зданий, различного рода мастерские при театрах, конструкторских бюро (т.е. помещения с местными отсосами от вытяжных шкафов или станков), помещения обеденных залов с организованным перетеканием воздуха через проемы в смежные технологические помещения и др.

Вид оборудования определяет расход местной вытяжной вентиляции. Например, отсос воздуха от лабораторного вытяжного шкафа зависит от площади расчетного сечения шкафа (0,2 м2 на 1 м ширины шкафа) и требуемой скорости воздуха – vТР, м/с, при предельно допустимой концентрации (ПДК) вредных веществ, хранящихся в шкафу:

При этом где GМО – массовый расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой зоны помещения местной вытяжкой, кг/ч;

fРС – площадь расчетного сечения проема шкафа, м2;

В – плотность воздуха в обслуживаемой зоне помещения, кг/м3.

В общем случае расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой зоны помещения, обозначается в балансовых уравнениях как GУ2. Это либо местные отсосы, либо организованное перетекание воздуха в смежное помещение, либо расход рециркулирующего внутреннего воздуха, забираемого из обслуживаемой зоны помещения.

Воздухообмен общеобменной вентиляции определяют с учетом суммы расходов GУ2, кг/ч, всех местных отсосов и других потоков воздуха, уходящих из обслуживаемой зоны.

Например, требуемый расход вытяжки из верхней зоны помещения по избыткам явной теплоты GУ1, кг/ч, определяют по формуле:

Здесь индексы у1 и у2 обозначают расходы и параметры общеобменной и местной вытяжки, а п – притока. Обычно можно считать, что tУ2 = tВ. Другие температуры определяются, как при схеме «один приток – одна вытяжка». Расход притока тогда равен GП = GУ1 + GУ2.

Требуемые воздухообмены в помещении с произвольным числом притоков и вытяжек. В общем случае, если в помещении “n” притоков и “m” вытяжек, требуемая по явной теплоте общеобменная вытяжка (индекс «У1») и общеобменный приток (индекс «П1») вычисляются по формулам:

Требуемые воздухообмены в блоке смежных помещений. Если между смежными помещениями организовано перетекание воздуха, то расчет воздухообмена в них проводят совместно, учитывая, что для одного помещения перетекающий воздух – это вытяжка, а для другого – приток. Пример таких смежных помещений – блок «кухня и торговый зал»

предприятия общественного питания. Расчет воздухообмена для этих помещений начинают с определения расхода воздуха в местных системах вентиляции кухни и потоков организованного перетекания воздуха из “чистого” зала в “загрязненную” кухню. В следующей таблице приведены рекомендуемые объемные расходы воздуха L для местной вентиляции помещения кухни. Массовые расходы G получаются из L умножением на плотность воздуха, взятую при соответствующей температуре.

Рекомендуемые расходы воздуха, удаляемого от оборудования кухни, и расходы Общие расходы местного притока GП2 и местной вытяжки GУ2 из кухни определяют в зависимости от принятого теплового оборудования, снабженного ПВЛУ, в технологической части проекта (в соответствии с заданием).

Расход воздуха, перетекающего из торгового зала в горячий цех GУ2.ЗАЛА = GПЕРЕТ = GП3.КУХНИ, кг/ч, определяют по средней скорости воздуха vПЕРЕТ в проемах, соединяющих чистое и загрязненное помещения:

где fПР – площадь проема, м2; В – плотность воздуха в обслуживаемой зоне помещения обеденного зала, кг/м3.

Средняя скорость перетекающего воздуха зависит от разности плотности воздуха в помещениях и минимальной скорости в верхней части проема, предотвращающей поступление вредностей из кухни в зал (0,2...0,3 м/с). Площадь сечения проемов принимают по строительной части проекта (высота раздаточного проема около 1.0 м).

Воздухообмен в торговом зале по избыткам явной теплоты (один приток и две вытяжки, т.

е. n = 1, m = 2) находят из формул:

Воздухообмен в горячем цехе по избыткам явной теплоты (обычно три притока и две вытяжки, т. е, n = 3, m = 2) определяют по общей формуле (см. выше), принимая:

GП2 – поток воздуха, подаваемый местным притоком, кг/ч. Его температуру можно принять на 0,3.. 0,5 градуса выше tВ.ЗАЛА;

GП3 – расход перетекающего из зала воздуха с температурой tП3 = tВ.ЗАЛА, кг/ч;

GУ2 – поток воздуха, удаляемый местными отсосами, кг/ч, с температурой tУ2 = tВ.КУХНИ.

Остальные параметры принимаются, как при схеме «один приток – одна вытяжка».

Расчетную величину воздухообмена в помещении GР, кг/ч, т.е. расход воздуха для подбора вентиляционного оборудования, выбирают, руководствуясь следующими соображениями:

- для ВЕНТИЛЯЦИИ:

1) если в помещении в теплый период года можно осуществлять требуемый воздухообмен через открытые проемы, то за расчетный воздухообмен принимается большая величина из требуемых воздухообменов в переходный и холодный периоды;

2) если в теплый период невозможно осуществлять естественное проветривание через окна (по технологическим, санитарно-гигиеническим или конструктивным причинам), то расчетный воздухообмен равен большему из требуемых воздухообменов по трем периодам;

- для КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА:

расчетным является больший из требуемых воздухообменов по двум периодам.

Если для раздачи приточного воздуха используются воздухораспределители, работающие на переменном расходе воздуха, то подача притока регулируется не только по сезонам, но и в течение рабочего времени. Это дает заметную экономию энергии. Однако, системы с переменным расходом пока не получили широкого распространения. Хотя в принципе возможен вариант, при котором устраиваются две приточные системы: одна, с производительностью, равной наименьшему из требуемых воздухообменов, работает в течение всего года, а вторая, дополнительная, подключается в тот период, для которого требуемый воздухообмен больше.

Поэтому, выбрав расчетную величину воздухообмена по какому-нибудь периоду, необходимо уточнить параметры приточного или, наоборот, внутреннего воздуха для остальных периодов, т.е. решить так называемую обратную задачу расчета воздухообмена.

Это необходимо для правильного выбора теплопроизводительности калориферной установки.

При схеме «один приток – одна вытяжка» возможны следующие варианты:

1) при КОНДИЦИОНИРОВАНИИ всегда уточняем параметры притока по формуле:

Здесь значения tУ и QИЗБ.Я принимаются для того периода, для которого уточняется температура притока. При этом уточненное значение tП обязательно должно получиться выше, чем первоначально принятое.

2) при ВЕНТИЛЯЦИИ, если расчетный воздухообмен принят по теплому периоду, уточняем температуру притока в холодный период по вышеприведенной формуле и внутреннюю температуру в переходный период по формулам:

Здесь величина t – это принятая для переходного периода разность tУ и tВ, вычисленная через grad t (см.п.3.1); значения tП и QИЗБ.Я также принимаются для переходного периода. Если полученное значение tВ окажется ниже минимального из допустимых для данного помещения, т.е. ниже tВ.ОТ, делается вывод, что в переходный период необходимо продолжать подогрев притока, и требуемая температура притока вычисляется, как при кондиционировании.

Если расчетный воздухообмен принят по переходному периоду, то уточняют температуру притока в холодный период и внутреннюю температуру – в теплый. При этом фактическое значение tВ в теплый период обязательно должно получиться ниже, чем первоначально принятое.

Если расчетный воздухообмен принят по холодному периоду, уточняют фактическую внутреннюю температуру в теплый и переходный период и при необходимости решают вопрос о продолжении подогрева притока в переходный период.

После выбора GР и решения обратной задачи воздухообмена вычисляют объемные расходы воздуха по притоку и вытяжке, м3/ч: LР = ; LУ = ; где плотность притока П и вытяжки У, кг/м, вычисляется 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 также может несколько не совпадать. После этого вычисляются фактические кратности воздухообмена (см.п.4.1): К Р = LР V, ч-1, также отдельно по притоку и по вытяжке. Здесь V – объем помещения по внутреннему обмеру, м3. Подробнее см.

приведенный ниже пример расчета воздухообмена.

Примечание. При снижении в течение года или суток тепловой нагрузки в помещении возможен вариант работы системы “с пропусками”. При этом требуется выполнение санитарной нормы по свежему воздуху, подаваемому в помещение.

После расчета LР необходимо сравнить их с минимальным количеством наружного воздуха LСО2, м3/ч, которое определяют по выделениям углекислого газа:

С ПДК С П

Здесь MСО2 – выделение СО2 в помещении, л/ч (см. п.1.3), принимается по таблице «Сводная таблица вредных выделений»; CПДК и CП – соответственно максимально допустимая концентрация углекислого газа во внутреннем воздухе и его концентрация в приточном воздухе, л/м3, определяемые следующим образом [3]:

Величина LСО2 должна быть не меньше, чем предусмотрено нормами подачи наружного воздуха на одного человека LО для соответствующих зданий (см.п.4.1). Например, в зрительных залах и магазинах – не менее 20 м3/ч на человека, в спортивных залах – 80 м3/ч на одного занимающегося и не менее 20 м3/ч на одного зрителя [1]. Если оказывается, что LСО больше, чем LР, то за расчетный воздухообмен принимается LСО2 и еще раз уточняется температура притока или внутреннего воздуха, как описано выше.

Пример расчета воздухообмена в помещении общественного здания.

Исходные данные Общественное двухэтажное здание: Амбулатория на 100 посещений в смену с аптекой IV группы в конструкциях.

Район строительства – г.Краснодар.

ВЕНТИЛЯЦИЯ. Расчетное помещение – зал обслуживания населения. Характеристики помещения, параметры микроклимата и результаты расчета тепловлаговыделений приведены в примере в п.1.3. Схема организации воздухообмена – один приток, одна вытяжка с подачей воздуха в верхнюю зону и удалением также из верхней зоны.

ТП t = ( H 2) grad t = (3,3 2) 0,135 0,18 оС по формуле из п.3.1. В данном случае hРЗ = 2 м, т.к. люди в помещении стоят. Величину grad t принимаем по таблице из п.3 при удельной теплонапряженности 7,3 Вт/м3 из примера в п.1.3.

G П = GУ = max(ТП, ПП, ХП ) = 590 кг/ч, т.е. соответствует требуемому воздухообмену в температуры в ПП, равной +10оС, полученный результат говорит о том, что в ПП необходимо продолжать подогрев притока, в данном случае до температуры +14,3оС, во избежание переохлаждения помещения.

Вычисляем объемный расход воздуха и фактическую кратность воздухообмена, принимая температуры притока и уходящего воздуха наибольшими из всех расчетных периодов, т.е. в данном случае по ТП.

Таким образом, расчет показывает, что объемные расходы притока и вытяжки отличаются незначительно, и этой разницей можно пренебречь.

Проверяем расчетный воздухообмен на соответствие санитарной норме:

С ПДК С П

воздухообмен, вычисленный по избыткам явной теплоты.

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА. Расчетное помещение – кабинет заведующего (№9). Расчетные параметры наружного и внутреннего климата и результаты расчета теплопотерь в холодный период в режиме отопления приняты по примеру, приведенному в методических указаниях по расчету мощности отопительных приборов системы отопления.

Характеристики помещения и результаты расчета тепловлаговыделений приведены в примере в п.1.3. Схема организации воздухообмена – один приток, одна вытяжка с подачей воздуха в верхнюю зону и удалением также из верхней зоны.

G П = GУ = max(ТП, ХП ) = 190 кг/ч, т.е. отвечает требуемому для ТП уточняем t П.

Вычисляем объемный расход воздуха и фактическую кратность воздухообмена, принимая температуры притока и уходящего воздуха наибольшими из всех расчетных периодов, т.е. в данном случае по ТП.

Таким образом, и здесь объемные расходы притока и вытяжки отличаются незначительно.

Проверяем расчетный воздухообмен на соответствие санитарной норме:

воздухообмен, вычисленный по избыткам явной теплоты.

3.3. 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 «Расчетные параметры наружного воздуха». В холодный период используются параметры «Б», в теплый для режима кондиционирования – тоже «Б», а в теплый и переходный периоды для режима вентиляции – параметры «А».

В режиме ВЕНТИЛЯЦИИ при прямоточной схеме построение процессов осуществляется для трех периодов и производится следующим образом. Сначала на I-dдиаграмме 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, с учетом ее возможного уточнения после выбора расчетного воздухообмена. 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 (см. п.3.1).

То же самое касается переходного периода, если по расчету оказалось, что подогрев притока не нужен. В противном случае процесс в переходный период будет выглядеть, в принципе, так же, как и в холодный. Затем от точки П проводим луч процесса в помещении с угловым коэффициентом = QИЗБ. П М В. П, кДж/кг, где QИЗБ.П – избытки полной теплоты, кДж/ч; МВ.П – влаговыделения, кг/ч, для соответствующего периода года. Значения должны быть определены при заполнении таблицы «Сводная таблица вредных выделений» (см.

пример после п.1.3).

На пересечении луча процесса с изотермами tВ = const и tУ = const, взятыми опять-таки для соответствующего периода, получаем соответственно точки В и У. По диаграмме определяем фактические значения относительной влажности внутреннего воздуха В в точке В для каждого периода и проверяем, не превышают ли они максимально допустимых значений. После этого вычисляем остальные параметры состояния воздуха в точке В по формулам, приведенным в Методических указаниях «Расчет мощности отопительных приборов системы отопления», и заполняем до конца соответствующие колонки в таблице «Расчетные параметры внутреннего воздуха вентилируемых и кондиционируемых помещений». Схемы процессов в режиме вентиляции приведены на нижеследующем рисунке.

Процессы изменения состояния воздуха в помещении при вентиляции без В условиях примера, рассмотренного в п.1.3 и 3.3, фактическая относительная влажность в холодный период года получается равной 12%, в переходный – 56%, а в теплый – 48%, что действительно лежит в допустимых пределах. Остальные уточненные параметры внутреннего воздуха приведены в таблице ниже.

В режиме КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА построение осуществляется для двух периодов и начинается с нанесения на диаграмму точки В по ее температуре и относительной влажности для соответствующего периода, поскольку в этом режиме жестко задаются именно внутренние параметры, а основная задача заключается в их обеспечении независимо от переменных наружных условий и внутренних воздействий. После этого через точку В проводится луч процесса с угловым коэффициентом, взятым для соответствующего периода, причем проводится в обе стороны – до пересечения с изотермой tП = const с учетом ее возможного уточнения после выбора расчетного воздухообмена, где мы получаем точку П, и до пересечения с изотермой tУ = const, где мы имеем точку У. Значения tП и tУ также принимаются для соответствующего периода. Схема процесса приведена на нижеследующем рисунке. Примерно таким должен быть процесс в оба периода, только в холодный период точка В, а вместе с ней и точки П и У, и все построение в целом, будут находиться ниже и левее, чем в теплый, из-за более низких параметров в точке В.

Процесс изменения состояния воздуха в помещении при кондиционировании воздуха

4. РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНОВ ПО НОРМАМ КРАТНОСТИ.

Кратностью воздухообмена Кр называют отношение часового объемного расхода приточного воздуха (кратность притока КрП) или расхода вытяжного воздуха (кратность вытяжки КрУ) к объему вентилируемого помещения. Размерность кратности воздухообмена [ч-1]. Нормативная кратность воздухообмена для рядовых помещений здания приведена в справочной литературе и СНиП для зданий различного назначения.

В курсовом проекте для большинства помещений здания предусмотрено определение воздухообмена в м3/ч по нормативной величине кратности:

где LП, LУ – расчетный воздухообмен помещения по притоку и по вытяжке, м3/ч;

KрП, КрУ – нормативная кратность притока и вытяжки, ч-1;

V – объем помещения по внутреннему обмеру, м3 – произведение площади на высоту Н "в чистоте", т.е. от пола до потолка.

Для некоторых помещений в литературе приводится нормативный воздухообмен на человека Lo, м3/(ч·чел.). В этом случае расчетный воздухообмен помещения вычисляется по формуле:

где Nчел – количество людей в помещении. В отдельных помещениях, например, санузлах, душевых и т.д., роль Nчел играет число унитазов, душевых сеток и других подобных измерителей. В таких случаях это оговаривается в справочной литературе.

Нормативные значения кратностей воздухообмена и нормативного воздухообмена на человека, унитаз и т.д. для различных помещений в зданиях разного назначения приведены в таблицах Главы 3 [1]. Если в таблице, относящейся к проектируемому зданию, сведения о некоторых помещениях отсутствуют, их можно найти в таблицах, относящихся к зданиям другого назначения.

Результаты расчета воздухообмена заносят в таблицу «Расчетный воздухообмен общеобменной вентиляции по кратности в помещениях здания», бланк которой дан в Приложении 1.

4.2. Правила расчета воздухообмена в помещениях по кратности.

Заполнение расчетной таблицы производят раздельно для каждого этажа при коридорной системе или группы помещений на этаже, выходящих в общий коридор (шлюз).

Необходимо определить суммарный воздухообмен по притоку GП и суммарный воздухообмен по вытяжке GУ для каждой такой группы помещений.

Разницу между суммарными притоками и вытяжкой – "дисбаланс" – следует подавать (при избыточной вытяжке) или удалять (при избыточном притоке) из общего шлюза (исключением являются жилые помещения, в которых вытяжка компенсируется естественным притоком через окна).

Суммируя все суммарные притоки с учетом компенсации дисбаланса, получают расчетный расход приточного воздуха для подбора приточной установки для рассмотренных помещений.

Рассчитанные расходы вытяжного воздуха позволяют выбрать производительность вытяжных вентиляционных установок, объединяющих помещения с учетом специальных правил (по режиму работы и видам вредных выделений в помещениях).

Примечание: помещения, в которых воздухообмен вычислялся подробно по тепло-, влаго- и газовыделениям в соответствии с п.3 данных методических указаний, также включаются в таблицу расчета воздухообмена по кратностям, только в колонках 6 и указываются фактические кратности, полученные по расчету (см. пример в п.3.3) с пометкой «по расчету», а в колонках 8 и 9 указываются расчетные значения воздухообмена по притоку и по вытяжке. Если в здании имеются несколько помещений того же названия, что и какоелибо из расчетных, но с другими размерами, для них также используются полученные фактические значения кратности, а воздухообмен получается умножением на эти кратности фактического объема данных помещений (см. пример).

Пример расчета воздухообмена по нормам кратности.

Исходные данные Общественное двухэтажное здание: Амбулатория на 100 посещений в смену с аптекой IV группы в конструкциях.

Район строительства – г.Краснодар.

Фрагменты планов этажей здания приведены в методических указаниях по расчету мощности отопительных приборов системы отопления Расчетный воздухообмен общеобменной вентиляции по кратности в помещениях (для группы помещений аптеки, объединенных общим коридором) 3 помещение хранения 3А помещение хранения 5 дистиляционнаястерилизационная 6 ассистентскаяасептическая Примечание: *) кратности приняты такие же, как для помещения 1, т.к. помещения имеют одинаковые названия.

Таким образом, для ликвидации дисбаланса нужен дополнительный приток в объеме м /ч в общий коридор.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч.3.

Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.1. / под ред. Н.Н.Павлова и Ю.И.Шиллера. – М: Стройиздат, 1992, 320 с.

2. И.И.Полосин, Б.П.Новосельцев, В.Н.Шершнев. Теоретические основы создания микроклимата в помещении. – Воронеж, 2005, 143 с.

3. Отопление и вентиляция. Ч. II. Вентиляция. / Под ред. В.Н.Богословского. – М.:

Стройиздат., 1976, 439 с.

4. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология». – М: ГУП ЦПП, 2004.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Теплопоступления и теплопотери помещения с общеобменной вентиляцией или Расчетный воздухообмен общеобменной вентиляции по кратности в помещениях №№ Наименова- Размеры Объем Колич Нормативная кратность Расчетный помеще- ние помеще- помещения ния ния, м, или щения людей или нормативный Примечание: количество людей в колонке 5 указывается в том случае, если для данного помещения в литературе указывается нормативный воздухообмен на 1 человека, а не кратность.

Пояснения к пособию.

Настоящее пособие содержит примеры расчётов, составляющих основу расчётной части курсового проекта «Вентиляции гражданского здания». Примеры сопровождаются рекомендациями по проектированию рассчитываемых систем и устройств. Все расчёты представлены в форме для ручного счёта. Некоторые расчёты выполнялись автором с помощью программ, составленных в среде электронных таблиц Excel c применением элементов языка VBA. Результаты этих расчётов представлены в числовом формате «Общий», в котором таблицы выполняют вычисления. Этим и объясняется «излишняя» точность полученных результатов. В случае ручного счёта рекомендуется точность – не более 3 – х знаков после запятой.

Глава 1. Выбор параметров воздуха для расчёта вентиляционных систем.

§1. Расчётные параметры наружного воздуха для расчёта систем вентиляции Расчёты тепловых балансов и воздухообменов в помещениях должны проводиться для 3-х периодов года:

тёплый (летний) период года, среднесуточная температура более переходный холодный (зимний) период года, среднесуточная температура < 10 0C;

Расчётными являются параметры наружного воздуха А и Б. На параметры А в тёплый период года рассчитывают вентиляцию жилых. общественных, административнобытовых и производственных помещений, а также установки воздушного душирования.

Параметры Б применяют для расчёта систем вентиляции и воздушного душирования в холодный период года.

Системы вытяжной вентиляции жилых, общественных и административно-бытовых зданий с естественным побуждением рассчитывают на температуру наружного воздуха (+5)°С.

§2. Нормируемые параметры воздуха помещений гражданских зданий.

Системы вентиляции призваны поддерживать допустимые параметры воздушной среды. Системы вентиляции могут поддерживать один из оптимальных параметров воздуха, если это экономически обосновано. Параметры среды в помещениях гражданских зданий регламентируются ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. параметры микроклимата в помещениях».

ГОСТ предполагает выбор параметров внутренней среды в зависимости от категории помещения по приведенной ниже классификации.

Классификация помещений гражданского здания по ГОСТ30494-96.

Помещения 1 категории — помещения, в которых люди в положении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха.

Помещения 2 категории — помещения, в которых люди заняты умственным трудом, учебой.

Помещения За категории — помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды.

Помещения 3б категории — помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя в уличной одежде.

Помещения Зв категории — помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении стоя без уличной одежды.

Помещения 4 категории — помещения для занятий подвижными видами спорта.

Помещения 5 категории — помещения, в которых люди находятся в полураздетом виде (раздевалки, процедурные кабинеты, кабинеты врачей и т.п.).

Помещения 6 категории — помещения для временного пребывания людей (вестибюли, гардеробные, коридоры, лестницы, санузлы, курительные, кладовые).

В таблице 1 представлены расчетные параметры внутренней среды только для помещений гражданских зданий, вентиляция которых разрабатывается в курсовом проекте.

Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне общественных зданий.

Пе- Наименование помеще- Температура Результирую- Относительная Скорость движериод ния или категория воздуха, °С щаятемпература, влажность, % ния воздуха, м/с Хо Детские дошкольные лод учреждения ный Групповая раздевальная школьных групп школьных групп лый ным пребыванием людей * НН – параметр не нормируется Примечание - Для детских дошкольных учреждений, расположенных в районах с температурой наиболее холодной пятидневки (обеспеченностью 0,92) минус 31 °С и ниже, допустимую расчетную температуру воздуха в помещении следует принимать на 1 °С выше указанной в таблице.

ГОСТ допускает некоторые отклонения допустимых параметров в обслуживаемой зоне от приведенных в таблице:

1. локальная асимметрия результирующей температуры не может превышать 3, 2. перепад температуры воздуха в различных точках рабочей или обслуживаемой 3. перепад результирующей температуры помещения по высоте обслуживаемой 4. изменение скорости движения воздуха в различных точках рабочей зоны— не 5. изменение относительной влажности воздуха в различных точках рабочей зоны— не более 15 %.

В нерабочее время допускается снижать показатели микроклимата в общественных зданиях при условии обеспечения требуемых параметров к началу рабочего времени.

Нормируемые параметры в зоне прямого действия струи.

Приток в помещения подаётся преимущественно струями, так это позволяет избежать загромождения объёма помещения воздуховодами и снизить капитальные затраты на устройство вентиляции. Если воздух подаётся непосредственно в рабочую зону, на расстоянии до 1 м от приточного насадка параметры воздуха не нормируются.

На границе постоянных рабочих мест подвижность и избыточная температура не должны превышать определяемых нормами значений. Если приток подаётся по схеме «сверху – вниз» или наклонными струями, в точке пересечения оси струи с плоскостью, ограничивающей рабочую зону или зону постоянного рабочего места сверху, принимаются равными:

максимальная осевая скорость движения воздуха vx, м/с максимальная осевая температура tх, оС, при восполнении недостатков теплоты в помещении по формуле:

минимальная температура t'х, оС, при ассимиляции избытков в помещении по формуле:

vn, tn – соответственно расчётные скорость движения воздуха, м/с, и температура воздуха, оС, в обслуживаемой или рабочей зоне и на постоянных рабочих местах;

К – коэффициент пересчёта нормируемой подвижности воздуха в рабочей зоне, м/с, в максимальную осевую скорость в струе на входе в рабочую зону; принимается по обязательному приложению 6 СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция, кондиционирование»;

t1, t2 –допустимое отклонение температуры воздуха, оС, оси струи в точке входа её в рабочую зону от расчётной температуры рабочей или обслуживаемой зоны, принимается по приложению 7 СНиП 2.04.05-91* Глава 2. Расчёт вытяжных систем вентиляции с гравитационным побуждением.

Общие положения проектирования гравитационных вытяжных систем.

Основные достоинства вытяжных гравитационных систем: системы не потребляют электрической энергии и не требуют постоянного обслуживания при эксплуатации.

Недостатки:

• гравитационные системы не работают в тёплый период года, так как температуры и плотность воздуха внутри помещения и снаружи примерно одинаковы и гравитационное давление практически отсутствует; в кондиционируемых помещениях температура в тёплый период года ниже наружной, гравитационное давление имеет отрицательное значение, поэтому система не работает вовсе.

• в вытяжных гравитационных системах многоэтажных зданий каналы, обслуживающие отдельные помещения, объединяются сборными вертикальными каналами или горизонтальными коробами с целью уменьшения объёма здания, занимаемого воздуховодами и каналами; это техническое решение приводит к нежелательному перетеканию загрязнённого воздуха из помещений нижних этажей в помещения верхних этажей.

По первой причине гравитационные системы не применяют в помещениях с круглогодичной вентиляцией. Второй недостаток гравитационных систем уменьшают выбором правильной схемы трассировки вентиляционных каналов и тщательной аэродинамической увязкой аэродинамических сопротивлений воздуховодов и каналов.

Противопожарные нормы требуют, чтобы каждый вытяжной канал обслуживал только одно помещение, но разрешают обслуживать одним каналом туалет и ванную комнату, расположенные рядом в пределах одного этажа.

Системы с вертикальным сборным каналом имеют наибольшее распространение в современном многоэтажном строительстве. Каналы формируется с помощью вентиляционных панелей. К вертикальному сборному каналу присоединяются ответвления, обслуживающие отдельные помещения. Ответвления присоединяются через один, два, три и большее количество этажей. Сборный вертикальный канал проходит через все этажи здания, выполняя функции вытяжной шахты, удаляющей загрязнённый воздух в атмосферу. Ответвления последних этажей к вертикальному сборному каналу не присоединяются, каждый индивидуально производит выпуск загрязнённого воздуха в атмосферу. Это решение позволяет уменьшить нежелательное перетекание загрязнённого воздуха из нижележащих этажей в расположенные выше.

Системы с горизонтальным сборным коробом обычно применяют в кирпичных зданиях. Горизонтальный сборный короб размещается на чердаке. Удаляется загрязнённый воздух через вытяжную шахту. Существуют типовые конструкции, в которых сборный короб совмещен с вытяжной шахтой в одном конструктивном элементе. Эти элементы обладают улучшенными аэродинамическими характеристиками. К вытяжной шахте воздух может подводиться от вертикальных каналов, расположенных в радиусе, не превышающем 6 – ти метров.

В многоэтажных кирпичных зданиях высотой более 10 этажей вентиляционные системы с каналами во внутренних стенах выполняются по зональной схеме. По высоте здание делится на зоны высотой 5…6 этажей, вертикальные каналы объединяются сборным коробом, расположенном в пределах нижнего этажа вышележащей зоны. Загрязнённый воздух от каждого сборного короба выпускается в атмосферу своей вытяжной шахтой. В последней по высоте зоне воздух выпускается в атмосферу каждым каналом самостоятельно. Это решение снижает вероятность нежелательного перетекания загрязнённого воздуха из помещения в помещение.

Во внутренних стенах каналы прокладывают во время строительства здания. В настоящее время вентиляционные системы с каналами во внутренних стенах применяются преимущественно в малоэтажном строительстве.

Приставные каналы часто используют при реконструкции здания для создания дополнительных вентиляционных систем.

Особенности аэродинамического расчёта каналов вытяжных систем с гравитационным побуждением.

Существует несколько методов аэродинамического расчёта вентиляционных систем. Всеми способами расчёта вычисляются потери давления на преодоление сил трения и потери в местных сопротивлениях. Полные потери в воздуховоде или канале равны сумме потерь на трение и в местных сопротивлениях.

Расчёт гравитационных вытяжных систем производится по методике, использующей величины удельной потери давления на трение R и коэффициентов местного сопротивления. В случае ручного счёта удельная потеря на трение R определяется по специальным таблицам, составленным для круглых стальных воздуховодов с абсолютной шероховатостью стенки 0,1 мм для воздуха с температурой + 200 С. Если воздух имеет другую температуру, необходимо вводить поправку в величину потерь давления.

Каналы вытяжных гравитационных систем гражданских зданий часто выполняют из строительных материалов (кирпич, бетон, шлакоалебастр и т.д.), форма поперечного сечения прямоугольная, квадратная или круглая. Абсолютная шероховатость поверхности этих материалов иная, нежели абсолютная шероховатость воздуховодов из листовой стали, для расчёта которых составлены таблицы.

Если аэродинамический расчёт ведётся ручным способом, удельную потерю на трение каналов из различных материалов и любой формы поперечного сечения определяют по таблицам для металлических, круглых воздуховодов. Для круглых каналов удельная потеря давления на трение определяется по расчётным таблицам, а затем на полученную величину вводится поправочный коэффициент на шероховатость. Его величину определяют по таблице 22.12 [3] в зависимости от абсолютной шероховатости материала и скорости воздушного потока. Если канал прямоугольный или квадратный, удельная потеря на трение определяется с помощью эквивалентного диаметра по скорости dv.

с последующим введением поправки на шероховатость. Диаметры круглых каналов в вентиляционных панелях и эквивалентные диаметры не совпадают со стандартными диаметрами стальных воздуховодов, поэтому при определении удельной потери давления приходится прибегать к интерполяции, что увеличивает трудоёмкость расчётов.

Правило определения R прямоугольных и квадратных воздуховодов по расчётным таблицам: удельная потеря на трение прямоугольного, стального воздуховода равна удельной потере круглого воздуховода с диаметром, равным эквивалентному диаметру прямоугольного воздуховода при скорости, равной фактической скорости воздуха в прямоугольном воздуховоде.

В Интернете свободно распространяются программы для аэродинамического расчёта воздуховодов. Пользоваться ими в курсовом и дипломном проектировании запрещается, так как курсовое и дипломное проектирование имеет целью привить студенту навыки самостоятельного выполнения расчётов. Кроме того расчёт по упомянутым компьютерным программам неверен. Программы используют осреднённые, постоянные значения коэффициентов местного сопротивления, не учитывающие их особенности. Для всего многообразия соотношений расходов, площадей ответвления и ствола тройников применяется только одно значение КМС ответвления и прохода и т.д.

Особенности проектирования и расчёта гравитационных вытяжных систем.

Схемы трассировки каналов выбирают таким образом, чтобы предотвратить перетекание воздуха из помещения в помещение:

• в многоэтажных зданиях вентиляционные вертикальные каналы последних нескольких (3….4 – х) этажей не присоединяют к сборному коробу, они самостоятельно удаляют загрязнённый воздух в атмосферу;

• в зданиях до 5 – ти этажей помещения рекомендуется вентилировать индивидуальными каналами с самостоятельным выпуском загрязнённого воздуха в атмосферу;

• в вытяжных гравитационных системах со сборным горизонтальным коробом площадь поперечного сечения вытяжной шахты площадь и поперечного сечения горизонтального сборного короба принимают равной или несколько большей суммы поперечных сечений вертикальных каналов, присоединённых к этой шахте и горизонтальному коробу;

Для систем с вертикальным сборным каналом исследованиями установлены следующие допустимые соотношения площадей отдельных элементов:

• в системе с перепусками через 5 этажей, площадь поперечного сечения вертикального сборного канала, объединяющего все этажи здания кроме 5 – ти верхних, суммарная площадь всех каналов – ответвлений может превышать площадь вертикального сборного канала не более, чем в 1,7 раза;

• в системе с перепусками через 2 этажа, объединяющей все этажи здания, кроме 2 – х верхних, это соотношение должно быть не более, чем 1,4;

• в системе с перепусками каналов через один этаж, объединяющей все этажи, кроме верхнего, это соотношение не должно быть более, чем 1,2:

Для удобства монтажа сборный короб рекомендуется применять постоянного поперечного сечения по всей длине.

Во избежание перетекания загрязнённого воздуха из помещения в помещение запрещается присоединять к одной вытяжной шахте каналы помещений, выходящих на различные фасады.

Причина запрета. Под действием ветра в помещении, выходящем на наветренный фасад, внутреннее давление будет больше, нежели в помещении, выходящем на заветренную сторону здания. Под действием разности внутренних давлений в этих помещениях может происходить перетекание воздуха из помещений наветренных в помещения на заветренной стороне здания.

Общий принцип конструирования всех вытяжных систем с гравитационным побуждением: максимально возможное уменьшение сопротивлений вертикального сборного канала и сборного короба при максимально возможном увеличении сопротивлений ответвлений.

Рекомендуемые скорости в решётках, вертикальных каналах и сборных коробах, м/с :

• вытяжные решётки:

- 0,5;

• вертикальные каналы – 0,5 – 0,8;

• сборные короба – 0,6 – 0,7;

• вытяжные шахты – 0,7 – 1,2.

Вытяжные системы с естественным побуждением обычно не регулируются в процессе пуско – наладочных работ. Это связано с трудностями выполнения такого рода работ, ибо расчётное гравитационное давление имеет место в таких системах лишь при температуре + 5 0С наружного воздуха, что наблюдается достаточно ограниченное количество часов в течение года. Системы с гравитационным побуждением необходимо тщательно увязывать в процессе аэродинамического расчёта.

Аэродинамическую увязку следует проводить как выбором размеров поперечного сечения каналов, так и живого сечения вытяжных решёток. Возможности аэродинамического расчёта путём изменения размеров каналов ограничены. В кирпичных стенах это по сути лишь два сечения: 140х140 и 140х270 мм. Невелики возможности варьирования размерами каналов и в вентиляционных панелях, так как это связано с применением вентиляционных панелей различных типоразменров. Основной способ увязки – применение вытяжных решёток с различной площадью живого сечения для прохода воздуха. При проектировании следует применять решётки фирм, предлагающих достаточно большой диапазон размеров их сечений.

Изменять живое сечение для прохода воздуха в канал можно двумя способами:

1. применяя решётки различных размеров;

2. устанавливая в решётку пластинки – вкладыши, перекрывающие часть живого сечения при неизменных габаритах решётки.

Решётки первого типа применяют для установки в каналы внутренних кирпичных стен и приставные каналы. Решётки с вкладышем предпочтительны для установки в вентиляционные панели, в которых вытяжные отверстия отформовываются в процессе изготовления.

В примерах расчёта вытяжных систем были использованы пластмассовые вытяжные решётки с вкладышем и внутренним габаритным размерном 120х120 мм и 200х200 мм и алюминиевые решётки. Их характеристики приведены в таблицах 3 и 4. Коэффициент местного сопротивления обоих типов решёток – 1,8, относится к скорости в живом сечении решёток.

Таблица 3.

Величины площади живого сечения пластмассовых решёток с вкладышем.

120х 200х Размеры и площади живого сечения алюминиевых решёток АВР1, выпускаемых одной из отечественных фирм, представлены в таблице 4.

Размеры вытяжных жалюзийных алюминиевых решёток.

Размер решётки по вертикали К сожалению, для многих выпускаемых жалюзийных решёток отсутствуют данные по их аэродинамическому сопротивлению, что не позволяет выполнять аэродинамический систем вентиляции в полном объёме. Данные по размерам. живому сечению аэродинамическому сопротивлению, акустические характеристики имеются для стальных решёток, выпускаемых фирмой ПГС, входящую в состав объединения НИМАЛ. Полные сведения по этим решёткам можно получить в сети Интернет. В таблицах 5 и 6 приведены данные по размерам и площадям живого сечения этих стальных решёток [6]. Решётки РС-Г и РС-ВГ предлагается применять в курсовых проектах вентиляции гражданского здания.

Живые сечения, м2, вытяжных жалюзийных решеток РС-Г фирмы «ПГС»

Примечание. Коэффициент местного сопротивления вытяжной жалюзийной решётки РС-Г – 2,3.

Живые сечения, м2,приточных жалюзийных решеток РС-ВГ фирмы «ПГС»

РС-ВГ Примечания:

1. коэффициент затухания осевой скорости m = 6.3;

2. коэффициент затухания осевой избыточной температуры n = 5.1;

3. коэффициент местного сопротивления приточной решётки = 3,8, относится к скорости в живом сечении решётки.

Последовательность проектирования гравитационных вытяжных систем.

Вытяжные гравитационные системы в зданиях с внутренними кирпичными стенами.

1. В зданиях, оборудованных приточно – вытяжной вентиляцией проектирование трассировки каналов и воздуховодов следует начинать с вытяжных систем. Причина тому – количество помещений, из которых производится только вытяжка, существенно больше, нежели помещений, в которые непосредственно подаётся приток и удаляется загрязнённый воздух. Соответственно вытяжных каналов существенно больше, нежели приточных. Вытяжные каналы занимают значительную часть поперечного сечения внутренних стен, и в первую очередь необходимо разместить их.

2. Проектирование начинается с 1 – го этажа. На план вентилируемого помещения наносятся: вытяжная решетка и вентиляционный канал. Далее этот канал наносится на поэтажные планы вышележащих этажей и план чердака. После чего переходят к следующему помещению этого же этажа. После 1 – го этажа, переходят ко 2 – му и т.д.

3. После того, как вытяжные каналы всех этажей будут выведены на чердак, производится их объединение в отдельные вытяжные вентиляционные системы, размещаются сборные короба и вытяжные шахты. Вытяжная шахта должна располагаться так, чтобы вытяжные каналы из последнего этажа находились к ней в непосредственной близости.

4, Закончив проектирование каналов вытяжной вентиляции, следует перейти к размещению каналов приточных. Каналы, подающие приток на нижние этажи здания, можно размещать непосредственно под вытяжными каналами верхних этажей. По вертикали их разделяет массив кладки высотой в этаж плюс толщина междуэтажного перекрытия.

5. Вычерчивается аксонометрическая схема выбранной вентиляционной системы.

Вручную схема вычерчивается с точностью 0,1 мм. Если чертёж выполняется на компьютере, предпочтительной является версия AutoCAD 2006. В этой версии введенные команды выводятся на экран вблизи последней точки выполняемого чертежа. Переводить взгляд на командную строку не требуется. Длину участка вычерченной аксонометрической схемы можно определить, выделив соответствующий участок. Вычерчивать аксонометрическую схему более удобно относительным вводом полярных координат с клавиатуры. При таком способе черчения можно не пользоваться мышью, что существенно ускоряет процесс работы.

6. В сносках на схему наносятся расходы воздуха, номера и длины участков. Как и в отоплении, участком называется отрезок воздуховода или канала, в пределах которого расход постоянен.

7. Выбирается главное расчётное направление, соединяющее по сети каналов наиболее удалённый вертикальный канал последнего этажа с шахтой. В представленной на рис. схеме главное расчётное направление состоит из участков 1, 2, и 3.

8. Вычисляется расчётное гравитационное давление как:

где Н – разность отметок между устьем вытяжной шахты и осью вытяжной решётки последнего этажа, м;

+5 и в -- плотность воздуха при расчётной температуре наружного воздуха +5 0 С и расчётной температуре воздуха помещения, кг/м Это давление должно быть израсходовано на участках 1, 2, 3.

8. Производится подбор размеров поперечного сечения прочих каналов. Каналы более низких по сравнению с последним этажом аэродинамически увязываются с учётом возрастания гравитационного давления вследствие увеличения разности отметок между устьем вытяжной шахты и осью вытяжной решётки более низко расположенного этажа.

9. После участков главного расчётного направления следует определить размеры каналов 4 и 5. Эти каналы присоединены к каналу 1 параллельно, пересечение осей участков 1 и 5 даст общую точку А с одинаковым для каналов 1 и 5 давлением. В каналах 4 и 5 следует израсходовать давление, равное потерям давления на участке 1 и прирост гравитационного давления вследствие возросшей разности отметок устья шахты и оси вытяжной решётки на величину (hэт + hперекрытия ).

Прочие участки рассчитываются аналогично.

предпочтение отдаётся панелям, обеспечивающим выпуск воздуха в вертикальный сборный канал через 1 этаж.

2. В соответствии с конструктивными особенностями панелей конструируется сеть каналов. Панели выбираются таким образом, чтобы соблюдались оговоренные выше соотношения между площадями поперечного сечения и сборного вертикального канала и ответвлений. Помещения последних этажей следует вентилировать индивидуальными каналами с самостоятельным выпуском воздуха в атмосферу.

• участку вертикального сборного канала от точки присоединения к нему рассматриваемого ответвления до точки присоединения ответвления вышележащего этажа присваивается номер рассматриваемого ответвления, но с индексом «а».

Подсчитывать расходы воздуха на участках сборного вертикального воздуховода удобно, начав с 1 – го этажа.

3. Расчёт начинают с последнего этажа, согласно приведенной схемы (рис. 2), это 13 – й этаж. Вентилируется помещение каналом с индивидуальным выпуском воздуха под общий для вентиляционной системы зонт. Диаметр или размеры канала определяются шириной вентиляционной панели и часто принимаются равными диаметру ответвления в вентиляционной панели. Обычно расчёт этого участка определяет высоту вытяжной шахты для всей вентиляционной системы.

4. Рассчитывают все прочие индивидуальные каналы (12 и 11 этажи).

5. Приступают к аэродинамическому расчёту каналов, объединённых сборным вертикальным каналом. В представленной схеме (рис. 2 и 3) -- это каналы, обслуживающие помещения с 1 – го по 10 – й этажи здания.

6. Расчёт начинают с 10 – го этажа. Рассчитываются участки 10 и 10а. Расчётное гравитационное давление равно:

Следует стремиться большую часть расчётного давления израсходовать в ответвлении, получив, тем самым наибольшее поперечное сечение вертикального сборного канала.

7. Каналы 9 и 9а соединены с ответвлением 10 параллельно. Общая точка А. Расчёт каналов 9 и 9а производится на давление Величина hэт состоит из высоты этажа и толщины перекрытия. Основной принцип подбора диаметров и поперечных сечений каналов – большая часть располагаемого давления должна расходоваться в ответвлении.

8. Аналогично рассчитываются каналы прочих нижележащих этажей.

Пример 2.1. Расчёт системы вытяжной гравитационной системы вентиляции с каналами в кирпичных внутренних стенах и сборным коробом на чердаке.

Исходные данные. Выполнить аэродинамический расчёт вытяжной системы 2— этажного и 2—квартирного жилого дома с раздельным туалетом и санузлом. Кухня газифицированная, установлена газовая 4—х конфорочная газовая плита. Общая площадь 3—х жилых комнат составляет 48 м2. Кухня и санитарные узлы примыкают к лестничной клетке, имеющей кирпичные стены толщиной 1 кирпича. Средняя температура по квартире составляет + 18 0 С. Высота вытяжной шахты составляет 3,5 м. Высота этажа от пола до потолка составляет 2,7 м. Толщина междуэтажного перекрытия – 0, м. Удаление воздуха производится через алюминиевые жалюзийные решётки. Расстояние от потолка до оси решётки – 0,4 м.

• ванная – 25 м3 /ч Удаление воздуха из жилых комнат во всех квартирах предусматривается через вытяжные каналы кухонь, уборных, ванных.

Общий объём вытяжки из квартиры в соответствии с действущими нормами составляет:

Предполагается, что этот воздух поступает во вспомогательные помещения из жилых комнат, тогда воздухообмен на 1 м2 площади пола составит:

что соответствует действующим нормам. Если бы объём вытяжки, приходящийся на 1 м2 площади пола был меньшим 3 м3 /ч м2, пришлось бы увеличивать объёмы вытяжки из кухни, ванной комнаты и туалета против рекомендуемых нормами..

При толщине в внутренних стен в полтора кирпича возможно устройство каналов 140х140 мм или 0,02 м2 и 270х140 мм или 0,038 м2.

Конструктивное выполнение системы:

• туалет и ванная комната обслуживается одним вертикальным каналом 140х мм, воздух из ванной комнаты и туалета отбирается горизонтальным металлическим коробом 135х135 мм;

• кухня вентилируется через вертикальный канал в кирпичной стене 270х140 мм Для обеспечения устойчивой работы площадь поперечного сечения сборного короба не может быть меньшим, нежели суммарная площадь присоединённых к нему каналов. Сборный короб на участках 3 и 6 выполняем из пеноглинитных плит, поперечное сечение выбирается стандартных для этих плит размеров. Максимальная суммарная площадь поперечного сечения присоединённых к коробу каналов 2 канала 140х270 или 2х014х027 = 0,0476 м, сечение пеноглинитного канала 200х310 или 0,062 м2. Это сечение принимается для участков 3 и 6. К сборному коробу на участке 4 присоединены канала 140х140 мм и 2 канала 270х140 мм с общей плошадью поперечного сечения присоединённых каналов 0,0868 м2. Сечение пеноглинитного канала принято равным 300х310 или 0,093 м2, длина 1,5 м. Вытяжная шахта тоже должна иметь сечение, превышающее суммарную площадь присоединённых каналов 4х0,14х0,14+4х0,27х0,14 = 0,023 м2. Принимаем вытяжную шахту несколько меньшей площади 450х450 мм или 0,2025 м2. Принятые сечения коробов обеспечивают минимальные потери расчётного давления в них. С целью аэродинамической увязки приходится увеличивать скорость воздуха в живом сечении жалюзийной вытяжной решётки.. Аэродинамический шум может возникнуть при превышении скорости в жалюзийной решётке в 4 м/с.

Главное расчётное направление проходит через участки 1, 2, 3, 4, 5.(см. рис.2) Рис. 4 Схема вытяжной гравитационной системы с горизонтальным сборным коробом Расчётное гравитационное давление.

Плотность воздуха при расчётной температуре наружного воздуха + 50 С:

Плотность воздуха в помещении:

Гравитационное давление при расстоянии от центра вытяжной решётки до устья вытяжной шахты, складывающегося из высоты собственно шахты высотой 4,5 м, устанавливаемой на перекрытие, толщины чердачного перекрытия 0,3 м и расстояния от потолка до центра вытяжной решётки 0,4 м, составит:

Подбор жалюзийных решёток для конкретного ответвления производится в процессе аэродинамического расчёта.

Длина участка 2 составляет 0,14 + 0,3 + 0,4 + 0,14 =0,98 1 м.

Расчёты выполнялись с помощью электронных таблиц Excel.

Значения коэффициента местного сопротивления входа в 1 – е боковое отверстие для случая, когда площадь живого сечения отверстия превышает площадь поперечного сечения воздуховода, отсутствуют, поэтому рассматриваем местные сопротивления как вход в решётку и колено с острыми кромками.

Расчёт участков 6 и 7.

Ось сборного короба расположена на высоте 0,165 м от поверхности чердачного перекрытия. Поэтому длина участка 7 равна 0,165 + 0,3 + 2,7 + 0,3 + 0,4 + 0,1= 3,965 м, а разность отметок между центрами решёток 1 – го и 2 – го этажа – 3,0 м. Дополнительное гравитационное давление для нижележащего этажа равно:

Всего же на участке 6 следует израсходовать потери на 1 – м и 2 – м участках плюс дополнительное гравитационное давление, что составит:

р6 = 0,214824+1,205996 + 0, 416935 + 1, 6775 = 3,516255 Па К установке принимается жалюзийная алюминиевая решётка 150х150 мм с площадью живого сечения 0,0126 м2. КМС решётки равен 1,8, относится к скорости в живом сечении, поэтому в таблице аэродинамического расчёта сопротивление рассчитывается отдельной строкой.

Расчёт участков 8 и 9.

На участках 8 и 9 следует израсходовать сумму потерь давления участков 1, 2 и 3:

0,21482 + 1,205996+ 0,15992= 1,580736 Па. Сечение канала участка 8 принимается равным 140х270 мм, участка 9 – 300х310 мм.

К установке принимается жалюзийная алюминиевая решётка 250х250 мм с площадью живого сечения 0,0478 м2. КМС решётки равен 1,8, относится к скорости в живом сечении, поэтому в таблице аэродинамического расчёта сопротивление рассчитывается отдельной строкой.

Расчёт участка 10.

Участок присоединён параллельно с участком 8. Расчётное давление равно потерям на участке 8 плюс повышение гравитационного давления за счёт разницы отметок: 0, + 0,304246 + 1,6775 = 2,937246 Па. Сечение канала участка 10 принимается равным 140х270 мм.

К установке принимается жалюзийная алюминиевая решётка 200х150 мм с площадью живого сечения 0,023 м2. КМС решётки равен 1,8, относится к скорости в живом сечении, поэтому в таблице аэродинамического расчёта сопротивление рассчитывается отдельной строкой.

Результаты расчёта представлены в таблице 5. Коэффициенты местного сопротивления участков сети каналов вытяжной системы с горизонтальным сборным участком -- в таблице 6.

Пример 2.2. Расчёт вытяжной системы вентиляции многоэтажного здания с вертикальным сборным каналом, выполненной из вентиляционных панелей.

Исходные данные. Рассчитать систему вытяжной вентиляции кухонь, оборудованных электрическими плитами, многоэтажного жилого дома. Объём вытяжки из кухонь составляет 60 м3 /ч. Высота этажа от пола до потолка составляет 2,7 м, толщина междуэтажного перекрытия – 0,3 м, Расстояние от центра вытяжной решётки до потолка – 0,3 м. Расстояние от пола до оси присоединения ответвления составляет 2 м. Высота вытяжных каналов от чердачного перекрытия до устья шахты – 3 м. Длина ответвления 0,3 + 0,3 + 2,7 + 0,3 + 2 = 5,6 м. Расстояние от устья шахты до кромки зонта принято равным 200 мм.

К установке приняты решётки с монтажной регулировкой 2 – х размеров:

120х200 мм и 200х200 мм.

Решение.

В представленной на рис. 5 схеме вентиляции 13 – ти этажного здания последние три этажа: 13 – й, 12 – й и 11 – й вентилируются индивидуальными каналами, диаметр которых определяется специальным расчётом. Часть здания с 1 – го по 10 – й этаж вентилируется системой каналов, состоящих из ответвлений, вентилирующих кухни, объединяющихся вертикальным сборным каналом, через который загрязнённый воздух удаляется в атмосферу.

Конструкция вентиляционного канала, положенная в основу вычисления коэффициентов местных сопротивлений на входе воздуха в канал: решётка вставляется в отверстие в стенке панели, размер отверстия равен минимальным размерам жалюзийной решётки. На уровне решётки в панели отформована камера в виде параллелепипеда, ширина равна минимальной ширине решётки, глубина равна диаметру канала, а высота – минимальной высоте решётки. Сверху имеется вход в канал круглого сечения в виде внезапного сужения, в зависимости от диаметра канала.

Местные сопротивления независимых каналов 13 – го, 12 – го и 11 – го этажей:

вход в жалюзийную решётку = 1,8, отнесен к скорости в живом сечении решётки; колено; внезапное сужение, вытяжной зонт.

Ответвления нижележащих этажей имеют сопротивления: : вход в жалюзийную решётку = 1,8, отнесен к скорости в живом сечении; колено; внезапное сужение, колено, тройник на ответвлении. Коэффициент местного сопротивления участка 10а вертикального сборного канала – зонт. Прочих участков вертикального сборного канала – тройник на проход.

. В примере приняты следующие названия и обозначения элементов тройников:

• участок сборного вертикального канала после слияния потоков -- «ствол»;

маркируется номером соответствующего участка вертикального сборного канала.

участок сборного вертикального канала до слияния потоков -- «проход»; маркируется номером соответствующего участка сборного воздуховода;

• участок ответвления, присоединённый к вертикальному сборному каналу – «ответвление, маркируется номером ответвления.

Тройнику в целом присваивается цифровое обозначение в последовательности:

«ствол – проход – ответвление». Например, при подборе сечений каналов, обслуживающих 10 – й этаж, тройник расчётного направления для ответвления будет обозначен как 10а-9а-10, для 9 – го этажа – 9а-8а-9 и т.д.

Аэродинамический расчёт каналов системы состоит из 2 – х частей: определение диаметров индивидуальных каналов 13 – го, 12 – го и 11 – й, затем – прочей ниже расположенной части здания.

3 9.81*9,6*(1,27 – 1,213) = 5,368 Па. Вытяжная решётка 200х200 мм с вкладышем №2, живое сечение 0,024 м2.диаметр канала 135 мм. Запас давления – 4,53%.

Результаты расчёта ответвлений и участков вертикального сборного канала.

Длина участка сборного вертикального канала от точки присоединения ответвления 10 до устья: 3,0 + 0,3 + 2,7 + 0,3 + 1,0 = 7,3 м. Для нижележащих этажей длина участка, обслуживающего один этаж сборного вертикального канала -- 3,0 м.

Результаты аэродинамического расчёта представлены в таблице 7 и тексте.

Прирост расчетного давления для каждого последующего нижележащего этажа равен:

Этаж 10.

Разность отметок центра вытяжной вентиляционной решётки и устья сборного вертикального канала Н = 0,3 + 0,3 + 3,0 + 3·(0,3 + 2,7)= 12,6 м. Расчётное гравитационное давление:р = 9.81*12,6*(1,27 – 1,213) = 7,04554Па.

Диаметр ответвления 10 – 135 мм и решётка 120х200 мм без вкладыша и живым сечением 0,018 м2. Тройник 10а-9а-10 «на ответвление».

Участок 10а. Сборный канал имеет размеры 200х600 мм или 0,12 м2. Длина канала 7, Местное сопротивление – зонт.

Этаж 9.

Участки 9 и 9а в общей точке соединены параллельно с ответвлением 10. Поэтому расчётное давление равно потерям на участке 10 плюс потери в вытяжной решётке и дополнительное гравитационное давление:

Диаметр ответвления 9 – 135 мм и решётка 120х200 мм с вкладышем №3 и живым сечением 0,0125 м2. Тройник 9а-8а-9 «на ответвление».

Участок 9а. Сборный канал имеет размеры 200х600 мм или 0,12 м2 Длина канала 3 м.

Расход воздуха в канале – 540 м3/ч, местное сопротивление – тройник 10а-9а-10 «на проход».

Участок 8.

Участки 8 и 8а в общей точке соединены параллельно с ответвлением 9. Поэтому расчётное давление равно потерям на участке 9 плюс потери в вытяжной решётке и дополнительное гравитационное давление.

С целью аэродинамической увязки приходится заменить типоразмер вентиляционной панели.

Диаметр ответвления 8 – 125 мм и решётка 120х200 мм с вкладышем №1 и живым сечением 0,0162 м2. Тройник 8а-7а-8 «на ответвление».

Участок 8а. Сборный канал имеет размеры 200х400 мм или 0,08 м2 Длина канала 3 м.

Расход воздуха в канале – 480 м3/ч, местное сопротивление – тройник 9а-8а-9 «на проход». В связи с изменением поперечного сечения в новом типоразмере панели возникает новое местное сопротивление – внезапное расширение с 400х200 до 600х200.

Участок 7.

Участки 7 и 7а в общей точке соединены параллельно с ответвлением 8. Поэтому расчётное давление равно потерям на участке 8 плюс потери в вытяжной решётке и дополнительное гравитационное давление:

Диаметр ответвления 7 – 125 мм и решётка 120х200 мм с вкладышем №2 и живым сечением 0,0144 м2. Тройник 7а-6а-7 «на ответвление».

Участок 7а. Сборный канал имеет размеры 200х400 мм или 0,08 м2 Длина канала 3 м.

Расход воздуха в канале – 420 м3/ч, местное сопротивление – тройник 8а-7а-8 «на проход».

Участок 6.

Участки 6 и 6а в общей точке соединены параллельно с ответвлением 7. Поэтому расчётное давление равно потерям на участке 7 плюс потери в вытяжной решётке и дополнительное гравитационное давление:

Диаметр ответвления 6 – 125 мм и решётка 120х200 мм с вкладышем №3 и живым сечением 0,0125 м2. Тройник 6а-5а-6 «на ответвление».

Участок 6а. Сборный канал имеет размеры 200х400 мм или 0,08 м2 Длина канала 3 м.

Расход воздуха в канале – 360 м3/ч, местное сопротивление – тройник 7а-6а-7 «на проход».

Участок 5.

Участки 5 и 5а в общей точке соединены параллельно с ответвлением 6. Поэтому расчётное давление равно потерям на участке 6 плюс потери в вытяжной решётке и дополнительное гравитационное давление:

Диаметр ответвления 5 – 125 мм и решётка 120х200 мм с вкладышем №3 и живым сечением 0,0125 м2. Тройник 5а-4а-5 «на ответвление».

Участок 5а. Сборный канал имеет размеры 200х400 мм или 0,08 м2 Длина канала 3 м.

Расход воздуха в канале – 300 м3/ч, местное сопротивление – тройник 6а-5а-6 «на проход».

Участок 4.

Участки 4 и 4а в общей точке соединены параллельно с ответвлением 5. Поэтому расчётное давление равно потерям на участке 5 плюс потери в вытяжной решётке и дополнительное гравитационное давление:

Диаметр ответвления 4 – 125 мм и решётка 120х200 мм с вкладышем №4 и живым сечением 0,0108 м2. Тройник 4а-3а-4 «на ответвление».

Участок 4а. Сборный канал имеет размеры 200х400 мм или 0,08 м2 Длина канала 3 м.

Расход воздуха в канале – 240 м3/ч, местное сопротивление – тройник 5а-4а-5 «на проход».

Участок 3.

С целью аэродинамической увязки каналов нижележащих этажей заменим типоразмер вентиляционной панели с сборным коробом 200х200 мм и диаметром канала ответвления 120 мм.

Участки 3 и 3а в общей точке соединены параллельно с ответвлением 4. Поэтому расчётное давление равно потерям на участке 4 плюс потери в вытяжной решётке и дополнительное гравитационное давление:

Диаметр ответвления 3 – 120 мм и решётка 120х200 мм с вкладышем №2 и живым сечением 0,0144 м2. Тройник 3а-2а-3 «на ответвление».

Участок 3а. Сборный канал имеет размеры 200х200 мм или 0,04 м2. Длина канала 3 м.

Расход воздуха в канале – 180 м3/ч, местное сопротивление – тройник 4а-3а-4 «на проход» и внезапное расширение с 200х200 на 200х400 мм.

Участок 2.

Участки 2 и 2а в общей точке соединены параллельно с ответвлением 3. Поэтому расчётное давление равно потерям на участке 3 плюс потери в вытяжной решётке и дополнительное гравитационное давление:

Диаметр ответвления 2 – 120 мм и решётка 120х200 мм с вкладышем №2 и живым сечением 0,0144 м2. Тройник 2а-1а-2 «на ответвление».

Участок 2а. Сборный канал имеет размеры 200х200 мм или 0,04 м2 Длина канала 3 м.

Расход воздуха в канале – 120 м3/ч, местное сопротивление – тройник 3а-2а-3 «на проход».

Участок 1.

Ответвление присоединяется к вертикальному каналу. В месте присоединения имеется колено с острыми кромками и внезапное расширение.

Диаметр ответвления 1 – 120 мм и решётка 120х200 мм с вкладышем №4 и живым сечением 0,0108 м2.

Участок 1а. Сборный канал имеет размеры 200х200 мм или 0,04 м2 Длина канала 3 м.

Расход воздуха в канале – 60 м3/ч, местное сопротивление – тройник на проход, внезапное расширение.

По результатам расчёта для вентилирования 10 – ти этажей здания необходимо применить 3 типоразмера вентиляционных панелей:

• сечение вертикального сборного канала 600х200 мм и ответвление диаметром • сечение вертикального сборного канала 400х200 мм и ответвление диаметром 125 мм для вентиляции части здания с 8 – го по 4 – й этаж;

• сечение вертикального сборного канала 200х200 мм и ответвление диаметром 120 мм для вентиляции части здания с 3 – го по 1 – й этаж;

Результаты расчёта представлены в таблице 7. Коэффициенты местного сопротивления участков в таблице 8.

Глава 3. Расчёт воздуховодов и каналов приточно -- вытяжной вентиляции системы с механическим побуждением гражданского здания.