Разработка системы вентиляции административного здания в г. Чебоксары

Разработка системы вентиляции административного здания в г. Чебоксары

Содержание

1.     Исходные данные

2.     Основные сведения о системах вентиляции

3.      Определение вредных выделений в помещении зрительного зала

.        Расчет воздухообмена зрительного зала с проверкой на I-d диаграмме

.        Определение воздухообмена во вспомогательных помещениях

.        Расчет калориферов

.        Подбор вспомогательного оборудования

.        Конструирование системы вентиляции

.        Аэродинамический расчет системы вентиляции

.        Подбор вентиляторов

Литература

.    
Исходные данные

В данном проекте разрабатывается система вентиляции административного здания в г. Чебоксары. Расчётное количество человек в столовой 60. Расчётное количество человек в конференц зале 50. Тип раздачи воздуха из верхней зоны.

Исходными данными для расчета вентиляции являются: расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха, вредности, выделяемые в помещении зрительного зала (теплоизбытки, тепловыделения, СО₂), режим работы отопления.

Расчет вентиляции проводится для 3-х периодов года: теплого, холодного и переходного.

Таблица 1.1-Расчётные параметры наружного воздуха

Графы 2 и 3 заполняются согласно СНиП 41-01-2003 (2.04.05-97) «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

j и d находим по I-d диаграмме.

Таблица 1.2-Расчётные параметры внутреннего воздуха в конференц зале

Таблица 1.3-Расчётные параметры внутреннего воздуха в обеденного зала

.     Основные сведения о системах вентиляции

вентиляция здание калорифер

Вентиляция предусматривается раздельная для зрительного зала и вспомогательных помещений включая кинопроекционную.

Для зрительного зала предусматривается приточно-вытяжная вентиляция с механическим и естественным побуждением.

Объем воздухообмена рассчитывается из условия ассимиляции тепла и влаги выделяющихся от людей, а также из условия разбавления окиси углерода до ПДК.

Приточная вентиляция предусматривается с очисткой воздуха в фильтре от механических примесей и подогревом его в калорифере в зимний период.

В кинотеатрах однозальных рекомендуется применять две приточные камеры: одна для кинозала, вторая для остальных помещений.

Вытяжную вентиляцию в зависимости от периодов года предусматривают либо с механическим побуждением, либо смешанную (механическая и естественная).

В зимний и переходный периоды для зрительного зала применяется смешанная схема вентиляции. Приточный воздух подается с использованием рециркуляции и последующим его подогревом. Вытяжная вентиляция с механическим побуждением осуществляется из нижней зоны.

В летний период приток наружного воздуха с механическим побуждением подается в объеме, рассчитанном на ассимиляцию. Вытяжная вентиляция осуществляется из верхней зоны с естественным побуждением через дефлекторы, а также из нижней зоны с механическим побуждением.

В зрительных залах вместимостью до 800 мест подача воздуха осуществляют, как правило, двумя способами:

.     Сосредоточенно компактными струями с максимальной скоростью регламентируемой допустимым уровнем шума в зале и нормируемой подвижностью воздуха в рабочей зоне, обдув осуществляется обратным потоком.

. Подача воздуха прямоточными веерными струями «сверху-вниз». При выборе схемы вентиляции исходят из конфигурации размеров зала и его вместимости.

. Определение вредных выделений в помещении конференц зала и обеденного зала

В общественных зданиях основными источниками выделения вредностей (тепла, влаги, СО₂) являются люди.

- явное избыточное тепло;

- полное избыточное тепло;

 - количество человек в зрительном зале;

- количество тепла, выделяемое одним человеком, принимается по таблице 3.1, Дж;

- количество полного тепла, выделяемого одним человеком, принимается по таблице 3.1, Дж;_co2 - выделение углекислого газа одним человеком, принимается по таблице 3.1, 1/(ч*чел);- влаговыделение от одного человека, принимается по таблице 3.1, г/(ч*чел).

Таблица 3.1-Основные источники вредных выделений

Определение вредных выделений в помещении конференц зала

Тёплый период

_ВЛ = w _∙ n = 132,7 ∙ 50= 6635 г/ч;_CО2 = g_{CO2 ∙} n =25 ∙ 50=1250 л/ч.

Переходный период

_ВЛ = w _∙ n = 75 ∙ 50= 3750 г/ч;_CО2 = g_{CO2 ∙} n =25 ∙ 50=1250 л/ч.

Зимний период

_ВЛ = w _∙ n = 68 ∙ 50= 3400 г/ч;_CО2 = g_{CO2 ∙} n =25 ∙ 50=1250 л/ч.

Определение вредных выделений в помещении обеденного зала

_ВЛ = w _∙ n = 132,7 ∙ 60= 7962 г/ч;

Переходный период

_ВЛ = w _∙ n = 75 ∙ 60= 4500 г/ч;

Холодный период

_ВЛ = w _∙ n = 75 ∙ 60= 4500 г/ч;

4. Расчет воздухообмена конференц зала и столовой с проверкой на I-d диаграмме

Воздухообмен на разбавление избыточной явной теплоты:

где - избыточное явное тепло, выделяемое людьми, Вт;

- удельная теплоемкость воздуха, =1005 Дж/(кгºС);

t_ух -температура уходящего воздуха;

- температура приточного воздуха:

- температура притока для летнего периода;

Если в холодный период отключается отопление, то значение воздухообмена определенное для теплого периода является расчетным и для зимнего периода. При работе отопления, когда теплопотери больше избыточного явного тепла за расчетный принимается максимальный воздухообмен из 3-х периодов года.

1.   Температура приточного воздуха для переходного и зимнего периода находится по формуле:

- для зимнего периода при теплонедостатках;

t_ух=t_в+(H-1,5)

.     Воздухообмен на разбавление избыточных влаговыделений:

3.  
W - суммарные влаговыделение влаги в Г/ч;

4.      d_ух и d_пр - влагосодержание уходящего и приточного воздуха в г/кг.

.        Воздухообмен на разбавление избыточного содержания углекислого газа:

Ч X_пр - предельно допустимая концентрация CO₂ в приточном воздухе.

Расчёт воздухообмена в конференц зале.

Тёплый период

_ух=t_в+(H-1,5)=26,9+(3-1,5)=28,4 С⁰

 С⁰

Переходный период

_ух=t_в+(H-1,5)=20+(3-1,5)=21,5 С⁰

Зимний период

_ух=t_в+(H-1,5)=18+(3-1,5)=19,5 С⁰

5.   Определение воздухообмена во вспомогательных помещениях

Расчёт воздухообмена в обеденном зале.

В обеденном зале, помимо посетителей учитывается тепло и влагосодержания от остывающей пищи.

где Q_Г.П. - полные тепловыделения от горячей пищи, Вт;- средняя масса блюд приходящего на одного обедающего, g=0,85кг;

С_cr - средняя теплоёмкость блюд входящего в состав обеда, С_cr=3,35[кДж/кг*С⁰];_н - средняя температура блюд поступающих в обеденный зал, t_н=70 ⁰С;_к - средняя температура блюда в момент потребления, t_к=40 ⁰С;- число посадочных мест в обеденном зале;

τ - продолжительность приёма пищи одного посетителя, τ=0,5-0,7 для столовых без самообслуживания;^я_г.п. - явные тепловыделения от горячей пищ, Вт;

W_г.п. - выделение влаги при остывании пищи, Г/ч;_Г.П. - теплосодержание 1 кг остывающей пищи, J_Г.П. =2600 кДж/кг.

Тёплый период

_ух=30 С⁰ для обеденного зала.

 С⁰

Переходный период

Холодный период

Рассчитываем нормируемое значение воздухообмена для зрительного зала:

_max=8790 м³/ч Тёплый период.

Если G_max≥L_норм соблюдается, то в качестве расчётного G_max=G_расч, в противном случае G_расч = L_норм.

В данном случае G_max=G_расч=8790 м³/ч

Рассчитываем нормируемое значение воздухообмена для обеденного зала: _max=6240 м³/ч Тёплый период.

Если G_max≤L_норм соблюдается, то в качестве расчётного G_max=G_расч, в противном случае G_расч = L_норм. В данном случае G_max= L_норм=4800 м³/ч

6.   Расчет калориферов

Калорифер - теплообменный аппарат, служащий для нагрева приточного воздуха в зимний период.

Калориферы по конструкции подразделяются на:

.     одноходовые с вертикальным расположением трубок»

2.      многоходовые с горизонтальным расположением трубок.

При теплоносителе пар применяют одноходовые калориферы.

При теплоносителе вода применяют многоходовые калориферы двух типов: пластинчатые, биметаллические со спирально-накатным оребрением. Биметаллические со спирально-накатным оребрением применяются для северной климатической зоны, а также в системах утилизации тепла и в сушильных камерах. Биметаллические состоят из двух трубок: одна - внутренняя, стальная d 16х2, сверху наружная алюминиевая труба с накатным оребрением.

Количество теплоты, необходимое для нагревания заданной массы воздуха: прямоточная схема

;

где:  - количество воздуха, кг/ч;

 - температура притока;

 - расчетная наружная температура по параметру Б;

;

Расчетное количество тепла:

;

Расчет калориферов производится в следующей последовательности:

1.   Определяем предварительное живое сечение для прохода воздуха, задаваясь массовой скоростью:

;

где: - скорость воздуха через калорифер, м/с;

 - плотность воздуха, м³/кг;

 - массовая скорость, кг/м² сек;

для пластинчатых калориферов 6-8 кг/с_*м², для биметаллических 5-7 кг/с_*м² , м³/час - количество воздуха;, кг/ч - расчетный воздухообмен;_ж.с., м² - живое сечение по воздуху.

2.   Выбираем модель, номер и число калориферов установленных параллельно по воздуху с таким расчетом, чтобы выбранное действительное живое сечение было ближе к f.

f_g=f_k ∙ n, м²

_k, м² -живое сечение для прохода воздуха 1-го калорифера;, шт. - число калориферов.

3.   Уточняем массовую скорость:

4.   Скорость движения теплоносителя в трубках:

_k, кДж/ч - количество теплоты необходимое для нагревания заданной массы воздуха;

С_в, кДж/кг ∙град - теплоемкость воды;

r_в, кг/м³ -плотность воды;_тр, м² - площадь живого сечения по теплоносителю;₁ =150 °C₂ = 70 °C

5.   Для принятой модели калорифера в зависимости от массовой скорости воздуха и скорости движения теплоносителя в трубном пучке определяем коэффициент теплопередачи К, Вт/м²_*°с - определяется по таблицам.

6.   Находим необходимую поверхность калориферной установки:

_, кДж/ч - количество теплоты необходимое для нагревания заданной массы воздуха

К, Вт/м²_*°С - коэффициент теплопередачи

средняя температура воды

средняя температура воздуха

7.   Уточняем необходимое количество калориферов установке:

_к, м² - необходимая поверхность калориферной установки;_ку, м² - принятая поверхность калориферной установки.

8.   Определяем действительную теплоотдачу калориферной установки:

К, Вт/м²_*°с - коэффициент теплопередачи;

F_ку, м² - принятая поверхность калориферной установки;

n, шт - количество калориферов;

средняя температура воды;

средняя температура воздуха.

9.   Определяем коэффициент запаса:

%

. Определяем предварительное живое сечение для прохода воздуха

Принимаем для пластинчатых калориферов массовую скорость 7 кг/м²с

2. Принимаем калорифер модели КВС 12-П

площадь поверхности нагрева 108 м²

- площадь живого сечения f =1,2985 м²

- масса 389,9 кг

.Уточняем массовую скорость кг/м²с

.Скорость движения теплоносителя в трубках

5. Для принятой модели калорифера коэффициент теплопередачи калорифера (справочные данные): К=31,903

6.Находим необходимую поверхность калориферной установки.

7.Уточняем необходимое количество калориферов в установке

 продолжаем расчет, n = 1.

.Определяем действительную теплоотдачу калориферной установки

9.Определяем коэффициент запаса

<15%

.     Подбор вспомогательного оборудования

Воздухозаборные неподвижные жалюзийные решетки

Воздухозаборные жалюзийные нерегулируемые решетки подбираются исходя из скорости не выше 5м/с. Количество жалюзийных решеток подбирается исходя из базовых стандартных размеров.

Определяют необходимое живое сечение:

;

где G_вент - расчётный воздухообмен, м³/ч;

.

Таким образом получаем 26 решёток размером 150х490 мм каждая марки СТД 52-88 с живым сечением 0,05 м²

Применяются с электроприводом и электрообогревом для предотвращения проникновения холодного воздуха в приточные камеры.

Размеры заслонок подбираются исходя из живого сечения, которое рассчитывается также при скорости 5 м/с.

Расчетное живое сечение утепленного клапана:

G_вент, м³/ч - расчетный воздухообмен ()

w, м/с - скорость движения воздуха в приточной камере на всасывающем тракте не более 5 м/с.

Таблица 6 Виды утепленных заслонок

Для живого сечения 1,294 принимаем утеплённую заслонку КВУ 1000х1400 мм

Воздушные фильтры

Фильтры для очистки приточного воздуха применяются ячейковые кассетного типа, масляные самоочищающиеся, сухие фильтры тонкой очистки типа ФРУ.

В сухих фильтрах тонкой очистки типа ФРУ фильтрующим материалом является упругое стекловолокно марки ФСВУ. Фильтр представляет собой каркас, в верхней и нижней части которого установлены катушки. На верхней намотано фильтрующее полотно, конец которого закрепляется на нижней катушке. По мере загрязнения материал перематывается с верхней на нижнюю.

Принимаем Фильтр марки Ф2РУ7 пропускной способностью до 25000 м³/ч размером 1500х1340 мм.

Дефлекторы

.     Определяем скорость прохода воздуха в патрубке дефлектора:

;

где Р_Д = 9,81∙h∙(ρ_н - ρ_ух) = 9,81∙3∙(1,19 - 1,162) = 0,824 Па;

;

ρ_ух - плотность при температуре уходящего воздуха,_ух = t_ВН+β∙(Н-2) = 26,5 + 0,7∙(8-2) = 30,7 ⁰С,

β - градиент повышения температуры по высоте, β=0,7 - 0,9;

Н - высота зрительного зала, Н = 8 м;

ρ_н - плотность при температуре наружного воздуха, ρ_н=1,22 кг/м³;- длина патрубка дефлектора, h = 3 м;

ξ = 1 - коэффициент местного сопротивления;=1 м/с - скорость ветра.

Если более 3 м/с то принять 3 м/с

2.   Определяем относительное сечение патрубка дефлектора:

3.  
Количество дефлекторов:

Принимаем к установке дефлектор d = 1000мм, = 0,785 м²

 =  = 2,75 = 3 шт

Находим из условия: если d = 800 мм, то f = 0,5 м²

если d = 900 мм, то f = 0,61 м²

если d = 1000 мм, то f = 0,785 м².

Принимаем 3 дефлектора марки Д 710.00.00.03 диаметром 1000 мм

Регулируемые решетки

Количество решеток в пределах помещения определяется в зависимости от пропускной способности решетки.

Воздухораспределитель

Подбирается в зависимости от типа подачи воздуха и расчетного воздухообмена.

Для сосредоточенной раздачи

Для веерной раздачи

При G= 23291,75 м³/ч принимаем 3 воздухораспределителя марки ВРк7 с диаметром d=710 мм

.     Конструирование системы вентиляции

Воздухоприемные устройства располагаются в продуваемой и незагрязненной зоне. К внешним источникам загрязнения они должны находиться с заветренной стороны. Архитектурная форма воздухоприемного устройства должна быть увязана с внешним оформлением здания.

Для предотвращения попадания пыли, мусора, случайных предметов, снега, дождя отверстия для поступления наружного воздуха должно быть на высоте не менее 2-х метров от уровня земли и должно быть закрыто решетками с неподвижными жалюзи. В некоторых случаях по архитектурным или санитарно- гигиеническим соображениям воздухоприемное устройство осуществляется в виде отдельно стоящей шахты, которая соединяется с приточной камерой подземным каналом. Если шахта располагается в экологически чистой зоне, то низ отверстия может располагаться на отметки 1 м от уровня земли.

Воздух может забираться через приточную шахту расположенную на крыше здания. В этом случая для исключения попадания загрязненного воздуха в воздухоприемную шахту расстояние между приточной шахтой и вытяжным отверстием должно быть не менее 10 м.

Концентрация вредностей в месте забора воздуха не должна превышать 30% ПДК.

Приточные камеры могут быть расположены в подвальном или цокольном этажах, а также в технических этажах здания в специально выделенных помещениях у наружных стен. Не допускается располагать приточные установки в смежных помещениях с залом и помещениях, требующих тишины. Приточные камеры применяются как типовые, так и в строительных конструкциях.

В кинотеатре подача воздуха прямоточная веерная по схеме "сверху - вниз". При этой раздаче веерная струя подается из верхней зоны на высоте менее 6 м с затуханием в рабочей зоне. Такая подача воздуха реализуется с помощью потолочных воздухораспределителей типа ВДУМ. Эти воздухораспределители размещаются между собой с таким расчетом, чтобы расстояние между их центрами составляло 10-20.

- диаметр или эквивалентный по площади диаметр воздуховыпускного отверстия воздухораспределителя (5000мм)

Расстояние между центрами вытяжных и приточных отверстий должно быть не менее 6.

Материал для изготовления воздуховодов - оцинкованная сталь (1,2 и 0,7мм).

9.   Аэродинамический расчет системы П1, В1

Аэродинамический расчет выполняется после расчета воздухообмена, после решений трассировки воздуховода, вычерчивания аксонометрической схемы, нумерации участков, нагрузки каждого участка, определения их длин.

Расчет ведется в следующей последовательности:

1.   Определяем предварительное сечение расчетного участка:

где: - рекомендуемая скорость;

рекомендуемые скорости:

магистральные воздуховоды от 8 до 9 м/с;

ответвления от 6 до 8 м/с;

воздухозаборные решетки 2 м/с;

рециркуляция до 5 м/с;

вытяжные решетки из нижней зоны до 3 м/с;

воздухораспределительные для сосредоточенной раздачи до 8 м/с;

.        По  выбираем ближайший, стандартный размер воздуховода. Либо круглого сечения, либо прямоугольного. При прямоугольном сечении вычисляем :

;

3.   По выбранному стандартному воздуховоду находим фактическую скорость Vф и удельные потери давления Rl по таблицам((3) стр.209-212);

4.   Потери на местное сопротивление определяются по формуле:

;

.        Определяем суммарные потери на участке: ;

.        Определяем потери давления в системе по выбранному направлению:

;

7.   Проверяем, уравниваем систему по направлениям. Разница потерь давления по направлениям не должна превышать 15%.

Все расчеты сводим в таблицу.

10. Подбор вентиляторов

Вентиляторы подбираются исходя из значения L и Р, сначала по сводным графикам, а затем уточняется по индивидуальным характеристикам. Рабочий режим выбирается таким, чтобы его КПД отличался от максимального не более, чем на 10%

Учитывая неплотность воздуховодов, производительность вентилятора находится по формуле:

 м³/ч, где

К = 1,1 - для металлических воздуховодов до 50м,

Давление приточного вентилятора определяется:

Па;

-потери давления на утепленную заслонку, =3;

-потери давления на обводной клапан, =3;

-потери давления на входе через жалюзийную решетку, =3;

-потери давления в фильтрах 100 Па;

-потери давления в калориферных установках 150 Па;

-потери в сети воздуховодов;

Для вытяжной установки:

Па;

-сопротивление в узле прохода воздуховода;

 -потери давления на зонте, =1,5;

Расчет П1

 Па;

 Па;

 Па;

 Па;

 Па;

 Па;

 Па

 м³/ч

Вентилятор марки В.Ц 4-75-12,5;

Частота вращения п = 750 об/мин;

Двигатель А200М8, мощность 18,5 кВт.

Расчет В1

 Па;

 Па;

 Па;

 Па

м³/ч

Вентилятор марки ВЦ 4-75 №6,3

Двигатель: тип 4А100S4

мощность 3 кВт

частота оборотов 1435 об/мин

Расчет П2

 Па

м³/ч

Вентилятор марки В.Ц 4-75-5;

Частота вращения п = 1500 об/мин;

Двигатель А80В4, мощность 1,5 кВт.

Расчет В2

 Па;

м³/ч;

Вентилятор марки ВЦ 4-75 -2,5;

Двигатель:тип 4АА63А2;

мощность 0,37 кВт;

частота оборотов 2750 об/мин.

Расчет В3

 Па

м³/ч

Вентилятор марки В.Ц4-75-2,5;

Частота вращения п = 1370 об/мин;

Двигатель 4А71А2, мощность 0,09 кВт.

Подбор зонтов

В1: f=L/(3600_*w)=11800/(3600_*8)=0.41 м²

 м

Зонт типа: ЗК 00.000.07 d = 700 мм

В2: f=L/(3600_*w)=415,39/(3600_*8)=0.014 м²

м

Зонт типа: ЗК 00.000.02 d = 200 мм

В3: f=L/(3600_*w)=126,75/(3600_*8)=0.0045 м²

м

Зонт типа: ЗК 00.000. d = 100 мм

Литература

1.   СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция кондиционирование/ Госстрой России. М.: ЦИТП Госстроя России, 2003. - 64с.

2.      СНиП 23-01-99*. Строительная климатология/ Госстрой России. М.: ЦИТП Госстроя России, 2000.

.        Внутренние санитарно-технические устройства. В3ч. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.2/ Б.В. Баркалов, Н.Н. Павлов, С.С. Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера.-4-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат. 1992.-416с.

.        Внутренние санитарно-технические устройства. В3ч. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.1/В.Н. Богословский, А.И. Пирумов, В.Н. Посохин и др.;Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера.-4-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат. 1992.-319с.

.        «Вентиляция общественных и гражданских зданий». Афонин К.В., Чекардовский М.Н., Гуревич Л.Н. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Системы вентиляции». Тюмень: ТюмГАСА, 2002г.