Для того, чтобы оценить ресурс, необходимо авторизоваться.
Рассмотрены инженерно-технические основы расчета и техники обеспечения воздушного режима различных общественных зданий. Изложены методики выбора параметров микроклимата помещений и метеорологических условий. Рассмотрены особенности проектирования, технические характеристики, методы подбора оборудования и элементов систем вентиляции, приведены практические примеры для типовых общественных зданий. Приведены основные нормативно-справочные характеристики и программы расчета на ЭВМ. Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» и направления «Архитектура и строительство». Пособие будет полезно также инженерам-строителям, теплотехникам, проектировщикам, работающим в области проектирования, строительства и эксплуатации зданий.
ВУЗ: Восточно-Сибирский государственный технологический университет Кафедра «Теплогазоснабжение, вентиляция и теплотехника»
Год публикации: 2006
Библиографическая ссылка:: Калашников М.П. Вентиляция общественных зданий: Учебное пособие. — Улан-Удэ: Издательство ВСГТУ, 2006. — 160 с.
Для того, чтобы оценить ресурс, необходимо авторизоваться.
Рассмотрены инженерно-технические основы расчета и техники обеспечения воздушного режима различных общественных зданий. Изложены методики выбора параметров микроклимата помещений и метеорологических условий. Рассмотрены особенности проектирования, технические характеристики, методы подбора оборудования и элементов систем вентиляции, приведены практические примеры для типовых общественных зданий. Приведены основные нормативно-справочные характеристики и программы расчета на ЭВМ. Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» и направления «Архитектура и строительство». Пособие будет полезно также инженерам-строителям, теплотехникам, проектировщикам, работающим в области проектирования, строительства и эксплуатации зданий.
ВЕНТИЛЯЦИЯ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
1 М.П. КАЛАШНИКОВ ВЕНТИЛЯЦИЯ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ Улан-Удэ 005
2 Федеральное агенство по образованию РФ Восточно-Сибирский государственный технологический университет М.П. КАЛАШНИКОВ ВЕНТИЛЯЦИЯ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ Учебное пособие Рекомендовано Ассоциацией строительных вузов высших учебных заведений в качестве учебного пособия для студентов направления «Архитектура и строительство», специальностей: «Теплогазоснабжение и вентиляция», 7010 «Промышленное и гражданское строительство», «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» УДК (075.8) ББК 38.76:38.75Я 7 Б75 Т34 Б 61 Печатается по решению редакционно-издательского совета Восточно-Сибирского Госудпарственного технологического университета Рецензенты: д. т. н., профессор В.И. Бодров Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет; д. т. н., профессор А.С. Степанов — Иркутский государственный технический университет. М.П. Калашников. Вентиляция общественных зданий: Учебное пособие. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, с. ISBN Рассмотрены инженерно-технические основы расчета и техники обеспечения воздушного режима различных общественных зданий. Изложены методики выбора параметров микроклимата помещений и метеорологических условий. Рассмотрены особенности проектирования, технические характеристики, методы подбора оборудования и элементов систем вентиляции, приведены практические примеры для типовых общественных зданий Приведены основные нормативно-справочные характеристики и программы расчета на ЭВМ. Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» и направления «Архитектура и строительство». Оно будет полезно также инженерам-строителям, теплотехникам, проектировщикам, работающим в области проектирования, строительства и эксплуатации зданий ISBN Калашников М.П., 005 г. ВСГТУ, 005 г. Издательство ВСГТУ Улан-Удэ 005
3 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. Общие требования к выполнению проекта 1.1. Состав и объем расчетной и графической частей проекта 1.. Общие требования к оформлению проекта. Исходные данные, Определение количества вредностей, поступающих в помещение 3. Рекомендации по организации воздухообмена. Воздухораспределители 3.1. Зрительные залы Раздача приточного воздуха из средней зоны Раздача приточного воздуха из верхней зоны. 3.. Основные помещения библиотеки. Учебные и вспомогательные помещения Залы и производственные помещения предприятий Общественного питания. 4. Расчет воздухообмена и воздухораспределения Расчет воздухообмена на разбавление вредностей. 4.. Расчет воздухораспределения. 5. Примеры расчета воздухообмена и воздухораспределения Определение параметров воздуха в помещениях Сосредоточенная подача воздуха. 5.. Подача воздуха под углом к горизонту наклонными ниспадающими струями. 6. Составление воздушного баланса. 7. Трассировка воздуховодов, компоновка вентиляционных установок. 8. Аэродинамический расчет воздуховодов Общие положения. 8.. Аэродинамический расчет вытяжного воздуховода статического давления Аэродинамический расчет воздуховода с попутной раздачей расхода через регулируемые решетки (РВЗ). 9. Подбор вентиляционного оборудования Приточные установки Воздухозаборные шахты. Воздушные утепленные заслонки Фильтры Калориферы Вентиляторы. 9.. Вытяжные установки. 10. Технико-экономические показатели систем. Рекомендуемая литература. Приложения.
4 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРОЕКТА 1.1. Состав и объем расчетной и графической частей проекта Расчетная часть проекта Расчетно-пояснительная записка должна содержать указанные ниже разделы в следующем порядке: 1. Исходные данные к разработке проекта: — назначение здания и графический пункт его местонахождения; — режим эксплуатации отдельных помещений здания (режим работы системы отопления, число людей в помещении); — расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха для холодного, переходного и теплого периодов года; — сведения об источнике теплоснабжения, месте ввода и параметрах теплоносителя.. Основные сведения о проектируемой системе вентиляции здания и ее оборудовании; — обоснование принятых способов организации воздухообмена в помещениях, описание системы вентиляции в целом; — соображения о количестве приточных камер и вытяжных центров, воздухозаборных и вытяжных шахт; — трассировка воздуховодов; — форма, материал и конструктивное оформление воздуховодов с учетом звукопоглощения, теплоизоляции и эстетических требований; — характеристика воздухораспределительных устройств; — способ обработки приточного воздуха. 3. Расчет воздухообменов. Составление воздушного баланса по зданию включает: — расчет воздухообменов на ассимиляцию тепло — и влаговыделений по трем периодам года с выявлением параметров приточного и внутреннего воздуха с помощью расчета воздухораспределения и построения процессов изменения параметров воздуха на I d диаграмме для одного из помещений (зрительный зал кинотеатра или клуба, лекционный зал — аудитория библиотеки, учебный класс школы, обеденный зал столовой или гостиницы и т.д.); — определение воздухообмена на разбавление СО для этого же помещения; — выбор проектного воздухообмена для этого помещения; — расчет воздухообмена по кратностям для всех остальных помещений здания; — определение воздушного баланса (положительного) по этажам здания и зданию в целом. Примечания: 1. К расчетам воздухообменов на ассимиляцию тепло- и влаговыделений прилагается I d диаграмма.. Результаты расчетов воздухообменов по кратности и воздушного баланса сводятся в таблицу воздухообменов (прил.3); 3. Аэродинамический расчет воздуховодов; расчет и подбор вентиляционного оборудования, в том числе: — аэродинамический расчет воздуховодов для выбранных вентиляционных установок, одной приточной и одной вытяжной, с выполнением увязки потерь давления в одном-двух ответвлениях; — ориентировочный расчет сечений воздуховодов (по рекомендуемым в них скоростям) для всех остальных приточных и вытяжных установок здания; — расчет и подбор воздухозаборных вентиляционных решеток, воздухозаборной шахты, фильтров, калориферов, вентилятора, электродвигателя, виброоснования, клино-
5 ременной передачи, воздухораспределителей и утепленного клапана для приточной расчетной установки; — расчет и подбор вентиляционных решеток, вентилятора, двигателя, виброоснования и клиноременной передачи для вытяжной расчетной установки; — ориентировочный подбор жалюзийных решеток, воздухозаборных шахт, фильтров, калориферов, вентиляторов, электродвигателей для всех остальных приточных и вытяжных установок здания. Примечания: 1. Результаты аэродинамического расчета воздуховодов приточной и вытяжной установок сводятся в таблицу.. Для рассчитанных вентиляционных установок к записке прилагаются аксонометрические схемы, выполненные в объеме, с указанием номера и длины расчетных участков, расходов и скоростей воздуха, размеров воздуховодов. — спецификацию основного вентиляционного оборудования с указанием его типа, габаритов, проектной характеристики; — схему присоединения калорифера к трубопроводам теплоснабжения с запорной арматурой, оборудованием обезвоздушивания и опорожнения. 4. Эскизный чертеж расчетного вытяжного центра на листе 11-го или 1-го форматов (масштаб 1:50), включающий план и разрез вентиляционного центра с привязкой его к осям здания, с указанием основных размеров для центра, характеризующих его оборудование. Должна быть приведена спецификация основного оборудования центра. Эскизный его чертеж вшивается в расчетно-пояснительную записку. 1.. Общие требования к оформлению проекта Расчетно-пояснительная записка выполняется на стандартных листах бумаги формата 10х97 мм со свободным полем слева. Записку следует излагать по разделам кратко, четкими фразами, с соблюдением абзацев, писать чернилами. В ней должны быть титульный лист, оглавление по разделам, приложения, список литературных источников, использованных в проекте, а также нумерация листов. Таблицы в приложениях сопровождаются заглавием и порядковым номером. Литературный источник, на который сделана ссылка, в пояснительной записке обозначается его порядковым номером, заключенным в квадратные скобки, с указанием страницы. Список использованной технической литературы приводится в конце пояснительной записки. Литературные источники располагаются в списке по мере ссылки на них. Библиографическая ссылка должна включать фамилии и инициалы всех авторов, название труда, город, наименование издательства и год издания. Пояснительная записка должна быть подписана проектантом и датирована. Графическая часть проекта выполняется в карандаше в соответствии с ГОСТ /15/. При выборе формата и масштаба чертежей следует руководствоваться п.1.1. пособия.
6 раздела Ориентировочный объем отдельных этапов проектирования Наименование этапа проектирования Расчетная часть Определение воздухообменов по кратности и по вредности с применением I d диаграммы и расчета воздухораспределения. Составление воздушного баланса. Компоновка вентиляционных установок и трассировка воздуховодов. Аэродинамический рассвет воздуховодов и подбор вентиляционного оборудования Оформление расчетно-пояснительной записки (с приложениями) Итого: Графическая часть Нанесение на поэтажные планы вентиляционного оборудования Аксонометрические схемы приточной и вытяжной установок Конструктивный чертеж приточной камеры и эскизный чертеж вытяжного центра Итого:. Исходные данные. Определение количества вредностей, поступающих в помещение. Выбор исходных данных Объем работы, % Исходными данными для определения воздухообмена являются:: — количество посадочных мест в помещении. Количество посадочных мест в библиотеках рекомендуется принять из расчета площади помещения на одного читателя; лекционный зал аудитория 0,8 м ; читательный зал -,4 м ; — расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха для проектирования вентиляции; — режим работы систем отопления, связь ее с работой проектируемой вентиляции. Расчетные параметры наружного воздуха устанавливаются в зависимости от географического местоположения объекта. При проектировании вентиляции в общественных зданиях за расчетные параметры принимают температуру и теплосодержание по параметрам, а для теплого и по параметрам Б для холодного периода года /4, п..14, 5/. Для переходного периода года в соответствии с указаниями /4, п..17/ принимают температуру 8 0 С, теплосодержание,5 кдж/кг при любом географическом расположении объекта. Расчетные параметры внутреннего воздуха для проектирования вентиляции в общественных зданиях в холодный и переходный периоды года находятся в пределах: t в = 18-0 С, ϕ в 65%, W = 0, м/с /4/. Рекомендуется принимать в холодный период t в = С, в переходный — t в = 0-0 С. При этом температура воздуха должна уточняться с учетом рассматриваемого объекта /6 14/. В теплый период года параметры внутреннего воздуха должны быть следующими: температура не более чем на 3 0 выше расчетной температуры наружного воздуха (расчетные параметры А), ϕ в 65%, W = 0,5 м/с /4/. Одновременно СниП рекомендует принимать температуру внутреннего воздуха не более 8 0 С, а для районов с расчетной темпера-
7 турой наружного воздуха (параметры А) 5 0 С и выше не более 33 0 С. При выполнении учебного проекта для зрительных залов кинотеатров и клубов перепад температур между внутренним и наружным воздухом в теплый период года допускается увеличить до 5 0 С, если избытки явной теплоты q изб > 3 Вт/м 3. Выбирая расчетные параметры воздуха помещений, необходимо также руководствоваться нормами проектирования для рассматриваемого объекта /6 14/. Допустимые концентрации углекислого газа СО в помещении и в приточном (наружном) воздухе приведены в прил. пособия. Режим работы системы отопления: в зрительном зале кинотеатров и клубов система отопления на время эксплуатации зала выключается, в остальных зданиях (библиотеки, школы, гостиницы и т.д.) система отопления работает постоянно, компенсируя теплопотери Раздача приточного воздуха из верхней зоны Подача воздуха в верхнюю зону зала допускается в случаях, когда невозможно реализовать рассредоточенную раздачу воздуха из средней зоны, например, по объемно планировочным, эстетическим, конструктивным соображениям или при большом количестве подаваемого воздуха (обычно при вместимости зала более 800 мест). Применяется традиционная схема зала «сверху вверх» с удалением воздуха из ОЗ в объеме не менее 50% от притока. Воздух раздается, рассредоточено, как правило, с помощью потолочных воздухораспределителей, образующих ниспадающие рассеянные струи различного типа (рис. 3.3). Рис.3.3. Схема вентиляции зрительного зала с рассредоточенной раздачей воздуха из верхней зоны через потолочные воздухораспределители: 1 в кинотеатре; II в клубе (театре); 1 приток; вытяжка; ( в теплый период и переходный период года); 3 рециркуляция Для зрительных залов рекомендуются к применению воздухораспределители, отвечающие повышенным требованием к интерьеру /3, 4/. К ним относятся (прил.4) воздухораспределители ВДУМ и ВДШ, образующие соответственно веерные и конические струи, веерные и компактные, а также плафон, образующий комбинированные струи (конические, компактные веерные). Эти воздухораспределители не обеспечивают регулирования расхода подаваемого воздуха, однако за счет изменения типа струи позволяют воздействовать на их аэродинамические и тепловые характеристики m и n. Для упрощения расчета воздухораспределения в рамках выполнения курсового проекта рекомендуется к применению конические или компактные веерные струи, не настилающиеся на потолок.
8 Воздухораспределители размещаются на пересечении диагоналей квадратов или прямоугольников (с отношением сторон не более 3 : )на расстоянии между их центрами не более 10 диаметров горловины, но не менее расстояния по условию (4.13). При наличии выступающих конструкций на потолке или при его профиле в виде уступов возможно применение раздачи воздуха из верхней зоны через решетки РВ с образованием наклонных струй. Удаление воздуха в объеме не менее 50% осуществляется механически вытяжкой через решетки, установленные как под креслами заднего ряда, так и под сценой. Остальное количество воздуха удаляется естественной вытяжкой в сочетании с рециркуляцией в холодный период года. Отверстия на рециркуляцию рекомендуется располагать над экраном (проем сцены). Воздухозаборные отверстия щахт естественной вытяжки в кинотеатрах располагают по обе стороны экрана, в средней зоне. При этом в теплый период и переходный период года взамен рециркуляции предусматриваются дополнительные шахты, которые можно размещать и со стороны экрана, в контуре зала, с забором воздуха через отверстия в плоскости потолка. В клубах и театрах все шахты естественной вытяжки устанавливаются над сценой. Отверстия для удаления воздуха снабжаются неподвижными декоративными решетками, как правило, нестандартными. В зрительных залах, оборудованных балконом, рекомендуется применение раздельной вентиляции. При раздельной схеме организация воздухообмена в обслуживаемых зонах зала, расположенных под и над балконом, осуществляется независимо от остальной части зрительного зала (рис.3.4). Вентиляция объемов зала над балконом и партера под балконом предусматривается по схеме сверху-вниз. Воздух подается сбоку, со стороны торцевой стены, через решетки РВ с образованием наклонных струй или сверху, через потолочные воздухораспределители (прил.4), образующие вертикально направленные струи, не настилающиеся на потолок зала или основание балкона. При этом приточные решетки РВ должны располагаться выше отметки последнего ряда не менее чем на 3,5м при образовании наклонных ниспадающих струй и не менее чем на,5м при формировании воздушных фонтанов (см.рис.4.1б). Удаление воздуха предусматривается механической вытяжкой через решетки, установленные под креслами последнего ряда балкона (партера). В остальной части зала организация воздухообмена осуществляется при помощи рассредоточенной раздачи воздуха через решетки РВ, установленные со стороны продольных стен зала (см.рис.3.1,б). Или с применением сосредоточенных выпусков воздуха в направлении от эрана согласно рис.3.4. поз.1. Объем воздуха, удаляемого из этой зоны зала механической вытяжкой через решетки, установленные под сценой, предусматривается с расчетом доведения общей вытяжки из ОЗ до 50% от притока. Остальное количество воздуха удаляется естественной вытяжкой в сочетании в рециркуляцией в холодный период года. Отверстия для забора воздуха на рециркуляцию в холодный период располагаются над экраном (проем стены). Шахты естественной вытяжки размещаются в кинотетрах по обе стороны экрана, в средней зоне или в контуре зала со стороны экрана с забором воздуха через отверстия в плоскости потолка. В клубах и театрах все шахты естественной вытяжки устанавливаются над сценой. Отверстия для удаления воздуха обычно снабжаются нестандартными декоративными решетками, регулирования расхода воздуха в которых не предусматривается.
9 Рис Схема вентиляции зрительного зала с балконом, реализующая рассредоточенную (в зонах балкона) и сосредоточенную раздачу воздуха: I в кинотеатрах; 11 в клубах (театрах); 1- приток; вытяжка (( в теплый период и переходный период года); 3 рециркуляция 3.. Основные помещения библиотек. Учебные и вспомогательные поомещения Читальные и лекционные залы, хранилища. При организации воздухообмена применяется схема вентиляции сверху-вниз-вверх с подачей воздуха из верхней зоны. Для холодного и переходного периодов года следует предусматривать приточную вентиляцию с механическим побуждением. В теплый период года в библиотеках с фондом до 50 тысяч единиц хранения допускается подача воздуха естественным путем через световые проемы из расчета однократного воздухообмена /14/. Отдельные приточные системы вентиляции (с рециркуляцией воздуха) для рассматриваемых помещений устраиваются в зданиях библиотек с фондом хранения не менее 00 тысяч единиц. Вытяжка осуществляется из верхней зоны. Причем допускается устройство естественной вытяжной вентиляции, если имеются благоприятные условия для ее реализации (как правило, при небольших воздухообменах). При организации воздухообмена следует различать варианты схемы вентиляции сверху-вниз-вверх в зависимости от способа подачи воздуха в верхнюю зону. Следует различать следующие схемы вентиляции. Поперечная схема с образованием полуорганической струи (см. рис.4.1., в), настилающейся на плоскость потолка (рис. 3.5.,а), целесообразна при сравнительно небольшом расстоянии от места истечения воздуха до противоположного ограждения. По этой схеме вытяжные отверстия рекомендуется размещать в одной плоскости с приточными или по возможности ближе к ним (в плоскости, нормальной к приттоку) с тем, чтобы обеспечивалось омывание вентиляционными протоками всего объема ОЗ помещения. При значительной длине помещения вытяжные отверстия целесообразно чередовать с приточными, располагая их по возможности в один ряд (см. рис.3.5.,а, поз.1). В остальных случаях приток и вытяжку можно проектировать, группируя вентиляционные отверстия идентичного назначения (см. рис.3.5, а, поз.1). Для раздачи воздуха применяются воздухораспределительные решетки /4/: РВ с регулированием расхода воздуха и изменением формы приточной струи от компактной до неполной веерной (прил.4), Р регулируемые с параллельными направляющими лопатками, образующие плоские струи.
10 Рис.3.5. Схемы вентиляции залов различного назначения (читальных, спортивных, обеденных), учебных и вспомогательных помещений: а) поперечные схемы с образованием полуограниченной струи у потолка: 1 при чередовании приточных и вытяжных отверстий; II при расположении вентиляционных отверстий группами; б) продольная схема с направлением потока в обслуживаемую зону Допустимая скорость истечения воздуха принимается по прил. 6,7,8 с учетом типа приточной решетки, назначения и объема помещения. Полуограниченные струи, настилающиеся на потолок, при определенных условиях могут образовываться и при расположении рекомендуемых решеток на расстоянии h 0 / F в B n, (4.13) неполных веерных х отр = 0,4 Н > B n, (4.14) рис. 4.1, г: l = H, (4.15) рис. 4.1, д : Fв Fm > 3,310 3 б (4.16) х max = 0,6m F n1 0, и β 0, и β 0, в рамках выполнения курсового проекта можно принимать Кн = 1,0; — при подаче воздуха с образованием вертикальных отрывных ниспадающих струй по схеме рис.4.1,г при охлажденном (А чх > 0,) и нагретом (А чх > 0,5) воздухе и при Н Fо = 14,7: 100 /,4/: для компактных струй Кн = 3 1± 0, 5Ачх ; (4.34) Для неполных веерных струй (ВР, ВДУМ, ВДШ, ПРМ) Кн = 3 ± 1, 5А ; (4.35) 1 чх при Н Fо > 100 К н = 1,0 (4.36) Условие реализации распределения воздуха для горизонтально развивающихся струй по схеме рис. 4.1, д при охлажденном и нагретом воздухе для компактных струй А чх Fn 1 13x7x0,5 доп > W х = 8м/с; обр Fo 1,3 tmax =,5 t =,5×3,7 = 1,55 0 o C β о, где β о = α arctq. В При tqα 0,5 0,1 α 0,5 = 6 0, тогда 4,5 β о = х 6 + arctq = = Так как β > β о, то вся струя поступает в ОЗ. 4. Допустимые отклонения от нормируемых значений W норм оз и t норм оз = t в в зоне прямого воздействия струй в пределах основного участка (прил.13). W доп х = 1,4 W норм оз = 1,4(0,-0,5) = 0,8 0,7 м/с, t доп х = 1,5 0 С. 4. Устанавливаем решетки типа РВЗ-3 размерами 50х400мм; F о = 0,1м с m =, n = 1,7. При кубатуре зала 1х34х5 = 140 > 1000м 3 допустимая скорость истечения W о = 3,3 м/с, V о1 = 160 м 3 /ч (прил.6). Gвент Число решеток N = = = 11, ρ V 1,19х160 пр о1 n
22 где ρ пр = = = 1, 19, 73 t ,6 + пр Gвент = = Vвент = м 3 /ч. ρ пр 1,19 Условие, исключающее увеличение скорости воздуха в струе вследствие взаимодействия отдельных струй, х 0,, струя сильнонеизотермическая. Коэффициент неизотермичности при β I agree.
Вентиляция общественных зданий: Учебное пособие
ВЕНТИЛЯЦИЯ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
УДК 697.9 34.001 (075.8) ББК 38.762:38.75Я 7 Б75 Т34 Федеральное агенство по образованию РФ Восточно-Сибирский государственный технологический университет
ВЕНТИЛЯЦИЯ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ Учебное пособие Рекомендовано Ассоциацией строительных вузов высших учебных заведений в качестве учебного пособия для студентов направления 270100 «Архитектура и строительство», специальностей: 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция», 270102 «Промышленное и гражданское строительство», 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»
Б 61 Печатается по решению редакционно-издательского совета Восточно-Сибирского Госудпарственного технологического университета Рецензенты: д. т. н., профессор В.И. Бодров – Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет; д. т. н., профессор А.С. Степанов — Иркутский государственный технический университет. М.П. Калашников. Вентиляция общественных зданий: Учебное пособие. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2005. 160с.
ISBN 5-89230-012-9 Рассмотрены инженерно-технические основы расчета и техники обеспечения воздушного режима различных общественных зданий. Изложены методики выбора параметров микроклимата помещений и метеорологических условий. Рассмотрены особенности проектирования, технические характеристики, методы подбора оборудования и элементов систем вентиляции, приведены практические примеры для типовых общественных зданий Приведены основные нормативно-справочные характеристики и программы расчета на ЭВМ. Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» и направления «Архитектура и строительство». Оно будет полезно также инженерам-строителям, теплотехникам, проектировщикам, работающим в области проектирования, строительства и эксплуатации зданий
Издательство ВСГТУ Улан-Удэ 2005
Калашников М.П., 2005 г. ВСГТУ, 2005 г.
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………… 1. Общие требования к выполнению проекта 1.1. Состав и объем расчетной и графической частей проекта 1.2. Общие требования к оформлению проекта 2. Исходные данные, Определение количества вредностей, поступающих в помещение 3. Рекомендации по организации воздухообмена. Воздухораспределители 3.1. Зрительные залы. 3.1.1. Раздача приточного воздуха из средней зоны. 3.1.2. Раздача приточного воздуха из верхней зоны. 3.2. Основные помещения библиотеки. Учебные и вспомогательные помещения. 3.3. Залы и производственные помещения предприятий Общественного питания. 4. Расчет воздухообмена и воздухораспределения. 4.1. Расчет воздухообмена на разбавление вредностей. 4.2. Расчет воздухораспределения. 5. Примеры расчета воздухообмена и воздухораспределения Определение параметров воздуха в помещениях. 5.1. Сосредоточенная подача воздуха. 5.2. Подача воздуха под углом к горизонту наклонными ниспадающими струями. 6. Составление воздушного баланса. 7. Трассировка воздуховодов, компоновка вентиляционных установок. 8. Аэродинамический расчет воздуховодов. 8.1. Общие положения. 8.2. Аэродинамический расчет вытяжного воздуховода
статического давления. 8.3. Аэродинамический расчет воздуховода с попутной раздачей расхода через регулируемые решетки (РВЗ). 9. Подбор вентиляционного оборудования. 9.1. Приточные установки. 9.1.1. Воздухозаборные шахты. Воздушные утепленные заслонки. 9.1.2. Фильтры. 9.1.3. Калориферы. 9.1.4. Вентиляторы. 9.2. Вытяжные установки. 10. Технико-экономические показатели систем. Рекомендуемая литература. Приложения.
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРОЕКТА 1.1. Состав и объем расчетной и графической частей проекта Расчетная часть проекта Расчетно-пояснительная записка должна содержать указанные ниже разделы в следующем порядке: 1. Исходные данные к разработке проекта: — назначение здания и графический пункт его местонахождения; — режим эксплуатации отдельных помещений здания (режим работы системы отопления, число людей в помещении); — расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха для холодного, переходного и теплого периодов года; — сведения об источнике теплоснабжения, месте ввода и параметрах теплоносителя. 2. Основные сведения о проектируемой системе вентиляции здания и ее оборудовании; — обоснование принятых способов организации воздухообмена в помещениях, описание системы вентиляции в целом; — соображения о количестве приточных камер и вытяжных центров, воздухозаборных и вытяжных шахт; — трассировка воздуховодов; — форма, материал и конструктивное оформление воздуховодов с учетом звукопоглощения, теплоизоляции и эстетических требований; — характеристика воздухораспределительных устройств; — способ обработки приточного воздуха. 3. Расчет воздухообменов. Составление воздушного баланса по зданию включает:
расчет воздухообменов на ассимиляцию тепло — и влаговыделений по трем периодам года с выявлением параметров приточного и внутреннего воздуха с помощью расчета воздухораспределения и построения процессов изменения параметров воздуха на I – d диаграмме для одного из помещений (зрительный зал кинотеатра или клуба, лекционный зал -–аудитория библиотеки, учебный класс школы, обеденный зал – столовой или гостиницы и т.д.); — определение воздухообмена на разбавление СО2 для этого же помещения; — выбор проектного воздухообмена для этого помещения; — расчет воздухообмена по кратностям для всех остальных помещений здания; — определение воздушного баланса (положительного) по этажам здания и зданию в целом. Примечания: 1. К расчетам воздухообменов на ассимиляцию тепло- и влаговыделений прилагается I – d диаграмма. 2. Результаты расчетов воздухообменов по кратности и воздушного баланса сводятся в таблицу воздухообменов (прил.3); 3. Аэродинамический расчет воздуховодов; расчет и подбор вентиляционного оборудования, в том числе: — аэродинамический расчет воздуховодов для выбранных вентиляционных установок, одной приточной и одной вытяжной, с выполнением увязки потерь давления в одном-двух ответвлениях; — ориентировочный расчет сечений воздуховодов (по рекомендуемым в них скоростям) для всех остальных приточных и вытяжных установок здания; — расчет и подбор воздухозаборных вентиляционных решеток, воздухозаборной шахты, фильтров, калориферов, вентилятора, электродвигателя, виброоснования, клино-
ременной передачи, воздухораспределителей и утепленного клапана для приточной расчетной установки; расчет и подбор вентиляционных решеток, вентилятора, двигателя, виброоснования и клиноременной передачи для вытяжной расчетной установки; ориентировочный подбор жалюзийных решеток, воздухозаборных шахт, фильтров, калориферов, вентиляторов, электродвигателей для всех остальных приточных и вытяжных установок здания.
Примечания: 1. Результаты аэродинамического расчета воздуховодов приточной и вытяжной установок сводятся в таблицу. 2. Для рассчитанных вентиляционных установок к записке прилагаются аксонометрические схемы, выполненные в объеме, с указанием номера и длины расчетных участков, расходов и скоростей воздуха, размеров воздуховодов. — спецификацию основного вентиляционного оборудования с указанием его типа, габаритов, проектной характеристики; — схему присоединения калорифера к трубопроводам теплоснабжения с запорной арматурой, оборудованием обезвоздушивания и опорожнения. 4. Эскизный чертеж расчетного вытяжного центра на листе 11-го или 12-го форматов (масштаб 1:50), включающий план и разрез вентиляционного центра с привязкой его к осям здания, с указанием основных размеров для центра, характеризующих его оборудование. Должна быть приведена спецификация основного оборудования центра. Эскизный его чертеж вшивается в расчетно-пояснительную записку.
1.2. Общие требования к оформлению проекта Расчетно-пояснительная записка выполняется на стандартных листах бумаги формата 210х297 мм со свободным полем слева. Записку следует излагать по разделам кратко, четкими фразами, с соблюдением абзацев, писать чернилами. В ней должны быть титульный лист, оглавление по разделам, приложения, список литературных источников, использованных в проекте, а также нумерация листов. Таблицы в приложениях сопровождаются заглавием и порядковым номером. Литературный источник, на который сделана ссылка, в пояснительной записке обозначается его порядковым номером, заключенным в квадратные скобки, с указанием страницы. Список использованной технической литературы приводится в конце пояснительной записки. Литературные источники располагаются в списке по мере ссылки на них. Библиографическая ссылка должна включать фамилии и инициалы всех авторов, название труда, город, наименование издательства и год издания. Пояснительная записка должна быть подписана проектантом и датирована. Графическая часть проекта выполняется в карандаше в соответствии с ГОСТ /15/. При выборе формата и масштаба чертежей следует руководствоваться п.1.1. пособия.
Ориентировочный объем отдельных этапов проектирования Наименование этапа проектирования
Расчетная часть Определение воздухообменов по кратности и по вредности с применением I –d диаграммы и расчета воздухораспределения. Составление воздушного баланса. Компоновка вентиляционных установок и трассировка воздуховодов. Аэродинамический рассвет воздуховодов и подбор вентиляционного оборудования Оформление расчетно-пояснительной записки (с приложениями) Итого: Графическая часть Нанесение на поэтажные планы вентиляционного оборудования Аксонометрические схемы приточной и вытяжной установок Конструктивный чертеж приточной камеры и эскизный чертеж вытяжного центра Итого: 2. Исходные данные. Определение количества вредностей, поступающих в помещение. Выбор исходных данных
Исходными данными для определения воздухообмена являются:: — количество посадочных мест в помещении. Количество посадочных мест в библиотеках рекомендуется принять из расчета площади помещения на одного читателя; лекционный зал – аудитория – 0,8 м2 ; читательный зал 2,4 м2 ; — расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха для проектирования вентиляции; — режим работы систем отопления, связь ее с работой проектируемой вентиляции. Расчетные параметры наружного воздуха устанавливаются в зависимости от географического местоположения объекта. При проектировании вентиляции в общественных зданиях за расчетные параметры принимают температуру и теплосодержание по параметрам, а для теплого и по параметрам Б для холодного периода года /4, п.2.14, 5/. Для переходного периода года в соответствии с указаниями /4, п.2.17/ принимают температуру 80 С, теплосодержание 22,5 кДж/кг при любом географическом расположении объекта. Расчетные параметры внутреннего воздуха для проектирования вентиляции в общественных зданиях в холодный и переходный периоды года находятся в пределах: tв = 18220 С, ϕв ≤ 65%, W = 0,2 м/с /4/. Рекомендуется принимать в холодный период tв = 18-200 С, в переходный — tв = 20 -220 С. При этом температура воздуха должна уточняться с учетом рассматриваемого объекта /6 – 14/. В теплый период года параметры внутреннего воздуха должны быть следующими: температура не более чем на 30 выше расчетной температуры наружного воздуха (расчетные параметры А), ϕв ≤ 65%, W = 0,5 м/с /4/. Одновременно СниП рекомендует принимать температуру внутреннего воздуха не более 280 С, а для районов с расчетной темпера-
турой наружного воздуха (параметры А) 250 С и выше – не более 330 С. При выполнении учебного проекта для зрительных залов кинотеатров и клубов перепад температур между внутренним и наружным воздухом в теплый период года допускается увеличить до 50 С, если избытки явной теплоты qизб > 23 Вт/м3. Выбирая расчетные параметры воздуха помещений, необходимо также руководствоваться нормами проектирования для рассматриваемого объекта /6 – 14/. Допустимые концентрации углекислого газа СО2 в помещении и в приточном (наружном) воздухе приведены в прил. 2 пособия. Режим работы системы отопления: в зрительном зале кинотеатров и клубов система отопления на время эксплуатации зала выключается, в остальных зданиях (библиотеки, школы, гостиницы и т.д.) система отопления работает постоянно, компенсируя теплопотери. 3.1.2. Раздача приточного воздуха из верхней зоны Подача воздуха в верхнюю зону зала допускается в случаях, когда невозможно реализовать рассредоточенную раздачу воздуха из средней зоны, например, по объемно – планировочным, эстетическим, конструктивным соображениям или при большом количестве подаваемого воздуха (обычно при вместимости зала более 800 мест). Применяется традиционная схема зала «сверху – вверх» с удалением воздуха из ОЗ в объеме не менее 50% от притока. Воздух раздается, рассредоточено, как правило, с помощью потолочных воздухораспределителей, образующих ниспадающие рассеянные струи различного типа (рис. 3.3).
Рис.3.3. Схема вентиляции зрительного зала с рассредоточенной раздачей воздуха из верхней зоны через потолочные воздухораспределители: 1 – в кинотеатре; II – в клубе (театре); 1 – приток; 2 – вытяжка; (2’ – в теплый период и переходный период года); 3 – рециркуляция Для зрительных залов рекомендуются к применению воздухораспределители, отвечающие повышенным требованием к интерьеру /23, 24/. К ним относятся (прил.4) воздухораспределители ВДУМ и ВДШ, образующие соответственно веерные и конические струи, веерные и компактные, а также плафон , образующий комбинированные струи (конические, компактные – веерные). Эти воздухораспределители не обеспечивают регулирования расхода подаваемого воздуха, однако за счет изменения типа струи позволяют воздействовать на их аэродинамические и тепловые характеристики m и n. Для упрощения расчета воздухораспределения в рамках выполнения курсового проекта рекомендуется к применению конические или компактные веерные струи, не настилающиеся на потолок.
Воздухораспределители размещаются на пересечении диагоналей квадратов или прямоугольников (с отношением сторон не более 3 : 2)на расстоянии между их центрами не более 10 диаметров горловины, но не менее расстояния по условию (4.13). При наличии выступающих конструкций на потолке или при его профиле в виде уступов возможно применение раздачи воздуха из верхней зоны через решетки РВ с образованием наклонных струй. Удаление воздуха в объеме не менее 50% осуществляется механически вытяжкой через решетки, установленные как под креслами заднего ряда, так и под сценой. Остальное количество воздуха удаляется естественной вытяжкой в сочетании с рециркуляцией в холодный период года. Отверстия на рециркуляцию рекомендуется располагать над экраном (проем сцены). Воздухозаборные отверстия щахт естественной вытяжки в кинотеатрах располагают по обе стороны экрана, в средней зоне. При этом в теплый период и переходный период года взамен рециркуляции предусматриваются дополнительные шахты, которые можно размещать и со стороны экрана, в контуре зала, с забором воздуха через отверстия в плоскости потолка. В клубах и театрах все шахты естественной вытяжки устанавливаются над сценой. Отверстия для удаления воздуха снабжаются неподвижными декоративными решетками, как правило, нестандартными. В зрительных залах, оборудованных балконом, рекомендуется применение раздельной вентиляции. При раздельной схеме организация воздухообмена в обслуживаемых зонах зала, расположенных под и над балконом, осуществляется независимо от остальной части зрительного зала (рис.3.4). Вентиляция объемов зала над балконом и партера под балконом предусматривается по схеме “сверху-вниз”. Воз-
дух подается сбоку, со стороны торцевой стены, через решетки РВ с образованием наклонных струй или сверху, через потолочные воздухораспределители (прил.4), образующие вертикально направленные струи, не настилающиеся на потолок зала или основание балкона. При этом приточные решетки РВ должны располагаться выше отметки последнего ряда не менее чем на 3,5м при образовании наклонных ниспадающих струй и не менее чем на 2,5м при формировании воздушных фонтанов (см.рис.4.1б). Удаление воздуха предусматривается механической вытяжкой через решетки, установленные под креслами последнего ряда балкона (партера). В остальной части зала организация воздухообмена осуществляется при помощи рассредоточенной раздачи воздуха через решетки РВ, установленные со стороны продольных стен зала (см.рис.3.1,б). Или с применением сосредоточенных выпусков воздуха в направлении от эрана согласно рис.3.4. поз.1. Объем воздуха, удаляемого из этой зоны зала механической вытяжкой через решетки, установленные под сценой, предусматривается с расчетом доведения общей вытяжки из ОЗ до 50% от притока. Остальное количество воздуха удаляется естественной вытяжкой в сочетании в рециркуляцией в холодный период года. Отверстия для забора воздуха на рециркуляцию в холодный период располагаются над экраном (проем стены). Шахты естественной вытяжки размещаются в кинотетрах по обе стороны экрана, в средней зоне или в контуре зала со стороны экрана с забором воздуха через отверстия в плоскости потолка. В клубах и театрах все шахты естественной вытяжки устанавливаются над сценой. Отверстия для удаления воздуха обычно снабжаются нестандартными декоративными решетками, регулирования расхода воздуха в которых не предусматривается.
Рис. 3.4. Схема вентиляции зрительного зала с балконом, реализующая рассредоточенную (в зонах балкона) и сосредоточенную раздачу воздуха: I – в кинотеатрах; 11 – в клубах (театрах); 1- приток; 2 – вытяжка ((2’ – в теплый период и переходный период года); 3 – рециркуляция 3.2. Основные помещения библиотек. Учебные и вспомогательные поомещения Читальные и лекционные залы, хранилища. При организации воздухообмена применяется схема вентиляции “сверху-вниз-вверх” с подачей воздуха из верхней зоны. Для холодного и переходного периодов года следует предусматривать приточную вентиляцию с механическим побуждением. В теплый период года в библиотеках с фондом до 50 тысяч единиц хранения допускается подача воздуха естественным путем через световые проемы из расчета однократного воздухообмена /14/. Отдельные приточные системы вентиляции (с рециркуляцией воздуха) для рассматриваемых помещений устраиваются в зданиях библио-
тек с фондом хранения не менее 200 тысяч единиц. Вытяжка осуществляется из верхней зоны. Причем допускается устройство естественной вытяжной вентиляции, если имеются благоприятные условия для ее реализации (как правило, при небольших воздухообменах). При организации воздухообмена следует различать варианты схемы вентиляции “сверху-вниз-вверх” в зависимости от способа подачи воздуха в верхнюю зону. Следует различать следующие схемы вентиляции. Поперечная схема с образованием полуорганической струи (см. рис.4.1., в), настилающейся на плоскость потолка (рис. 3.5.,а), целесообразна при сравнительно небольшом расстоянии от места истечения воздуха до противоположного ограждения. По этой схеме вытяжные отверстия рекомендуется размещать в одной плоскости с приточными или по возможности ближе к ним (в плоскости, нормальной к приттоку) с тем, чтобы обеспечивалось омывание вентиляционными протоками всего объема ОЗ помещения. При значительной длине помещения вытяжные отверстия целесообразно чередовать с приточными, располагая их по возможности в один ряд (см. рис.3.5.,а, поз.1). В остальных случаях приток и вытяжку можно проектировать, группируя вентиляционные отверстия идентичного назначения (см. рис.3.5, а, поз.1). Для раздачи воздуха применяются воздухораспределительные решетки /24/: РВ – с регулированием расхода воздуха и изменением формы приточной струи от компактной до неполной веерной (прил.4), Р – регулируемые с параллельными направляющими лопатками, образующие плоские струи.
Полуограниченные струи, настилающиеся на потолок, при определенных условиях могут образовываться и при расположении рекомендуемых решеток на расстоянии h0 / Fв Bn, (4.13) неполных веерных хотр = 0,4 Н > Bn, (4.14) рис. 4.1, г: l = H, (4.15) рис. 4.1, д : Fв > 3,310 −3 б (4.16) Fm хmax = 0,62m √Fn1 0,2 и β 0,2 и β 0,2 в рамках выполнения курсового проекта можно принимать Кн = 1,0; — при подаче воздуха с образованием вертикальных отрывных ниспадающих струй по схеме рис.4.1,г при охлажденном (Ачх > 0,2) и нагретом (Ачх > 0,5) воздухе и при Н Fо = 14,7: 100 /22,24/: для компактных струй Кн = 3 1 ± 0,25 Ачх ; (4.34) Для неполных веерных струй (ВР, ВДУМ, ВДШ, ПРМ) Кн = 3 1 ± 1,25 Ачх ; (4.35) при Н Fо > 100 (4.36) Кн = 1,0 Условие реализации распределения воздуха для горизонтально развивающихся струй по схеме рис. 4.1, д при охлажденном и нагретом воздухе для компактных струй Ачх Fn1 13 x7 x0,5 > Wхдоп = 228м/с; Fo 1,3 обр ∆t max = 2,5∆t o = 2,5 x3,7 = 1,55 0C βо, где βо = 2α0.5 + arctq . Вn При tqα0,5 ≈ 0,1 α0,5 = 60, тогда 4,5 − 2 βо = 2 х 6 + arctq = 12 + 12 = 240. 12 Так как β > βо, то вся струя поступает в ОЗ. 4. Допустимые отклонения от нормируемых значений Wознорм и tознорм = tв в зоне прямого воздействия струй в пределах основного участка (прил.13). Wхдоп = 1,4 Wознорм = 1,4(0,2-0,5) = 0,28 – 0,7 м/с, ∆tхдоп = 1,50С. 4. Устанавливаем решетки типа РВЗ-3 размерами 250х400мм; Fо = 0,1м2 с m = 2, n = 1,7. При кубатуре зала 12х34х5 = 2140 > 1000м3 допустимая скорость истечения Wо = 3,3 м/с, Vо1 = 1260 м3/ч (прил.6). G 17100 = 11 , Число решеток N = вент = ρ прVо1 1,19 х1260
353 353 = = 1,19 , 273 + t пр 273 + 23,6
17100 = Vвент = 14370 м3 /ч. 1,19 ρ пр Условие, исключающее увеличение скорости воздуха в струе вследствие взаимодействия отдельных струй, h y − hоз 4,4 − 2 х 0,2, струя сильнонеизотермическая. Коэффициент неизотермичности при β 0,2 – струя сильнонеизотермическая. Од-
нако, имея в виду, что величина ∆tо остается небольшой, по аналогии с переходным периодом можно принять Кн = 1,04. Тогда 2 0,1 Wх =3,5 0,6х1,04=0,27 м/с Вкву = 1000мм, следовательно, ширина Вш = 0,53 : 1,1 = 0,48 м = 480мм.
Рис.9.1. Эскиз плана воздухозаборной щахты с решетками и клапаном 9.1.2. Фильтры В соответствии с п.4.12 /4/ очистку от пыли приточного воздуха,подаваемого системами вентиляции в общественные здания, следует проектировать так, чтобы содержание пыли в подаваемом воздухе не превышало ПДК атмосферного воздуха населенных пунктов, т.е. согласно СН-
245-71 – 0,15мг/м3. Однако в учебных целях независимо от места воздухозабора и запыленности атмосферного воздуха рекомендуется установка в приточных камерах фильтров. Воздушные фильтры, применяемые в стране, приведены в справочнике /17, табл.4.2/. Наибольшее распространение получили фильртры ячейковые ФяР, ФяУ, ФяВ, ФяП; панельные рулонные ФРУ, ФРП. Технические данные фильтров: конструктивные размеры, пропускная способность, сопротивление, эффективность очистки – приводятся в литературе /17, прил.Ш. IY; 18/. Фильтры размещают в камерах, как правило, до калориферов. Однако, чтобы предотвратить возможное замерзание маслянных фильтров, в мнстностях с расчетной температурой наружного воздуха в холодный период года –250С и ниже (расчетные параметры Б) их устанавливают после калориферов. При подборе фильтров определяются число ячеек или панелей, их аэродинамическое сопротивление. Рекомендуется при производительности приточной камеры до 10000 м3/ч устанавливать ячейковые фильтры, при большей – панельные. Пример 1. Подобрать фильтр для очистки наружного воздуха со средней начальной концентрацией пыли до 1 мг/м3. Производительность приточной установки Vвент равна 9000 м3/ч. Учитывая начальную запыленность наружного воздуха и объем очищаемого воздуха, выбирают ячейковый фильтр ФяР. По техническим данным /17, прил.IY и табл.4.2/ рекомендуемая удельная нагрузка фильтра Vуд составляет 6000 м3/(ч м2), площадь рабочего сечения одной ячейки ƒя = 0,22 м2, эффективность очистки 80%. Тогда количество ячеек, шт.
Vвент 9000 = = 6,8. V уд f я 6000 х0,22 Устанавливаем из конструктивных соображений 6 ячеек. Действительная удельная нагрузка м3/(ч м2). 9000 Vуд.д = = 6818м3/(ч м2). 0,22 х6 Начальное сопротивление фильтра по /17, гл.4, рис.4.3/ равно 38 ПА. Расчетное сопротивление фильтра принимают обычно больше начального в 3 раза, т.е. при достижении сопротивления фильтра 114 Па необходима его регенерация. Пример 2 Производительность приточной установки 35000 м3/ч, начальная запыленность атмосферного воздуха до 1 мг/м3. Подобрать фильтр для очистки воздуха. Намечается к установке панельный фильтр. Можно, например, установить рулонный фильтр ФРУА /17, прил.IY, табл. IY.2/. Поскольку пропускная способность панели 40000 м3/ч, к установке принимается одна панель Ф4РУАЧ с площадью рабочего сечения 4 м2 и эффективностью очистки 80 – 85%. Начальное сопротивление фильтра при действительной удельной нагрузке фильтра 35000/4 = 8750 м3/(ч м2) составит 55 Па /17, рис. 4.3/. 9.1.3. Калориферы Калориферы, выпускаемые промышленностью, и их технические данные приводятся в справочниках /17,18, прил.11/. Если теплоносителем является вода, применя.т, как правило, многоходовые калориферы и последовательное их соединение по воде. Допускается параллельное соединение рядов калориферов по воде при расположении их последовательно по ходу воздуха /4, п.4.124/. n=
В курсовом проекте подбор калориферной установки по излагаемой методике выполняется для одной приточной камеры, для всех остальных камер – с помощью ЭВМ. Исходной величиной при подборе калориферов является количество теплоты Q, кДж/ч, необходимой для нагревания заданной массы воздуха. При прямоточной установке Q = G Cp (tпр – tн); (9.2) При рециркуляции Q = G Cp (tпр – tсм); (9.3) где G – массовый расход воздуха, нагреваемого в калориферной установке; принимаемый равным производительности приточной камеры, кг/ч; Ср = 1,0 кДж/кг0С; tн, tсм, tпр – соответственно температуры наружного, смеси наружного и рециркуляционного, а также приточного воздуха, 0С (известны из п.4). Теплоотдача калориферной установки не должна превышать необходимого расхода теплоты на нагревание воздуха более чем на 10% /п.4.90, 4/. Qку = 1,1 Q, (9.4) где Q – расход на нагрев воздуха, кДж/ч. Расчет и подбор калориферов производится в следующем порядке. 1. Определяют живое сечение калориферной установки для прохода воздуха, м2 G , (9.5) ƒ= 3600ϖρ где ω ρ — массовая скорость воздуха, кг/м2 с; принимается по экономическим соображениям для пластинчатых калориферов в пределах 7-10 кг/м2 с, для оребренных калориферов – 3 – 5кг/м2 с. 2. Зная живое сечение для прохода воздуха, выбирают модель, номер и число калориферов, установленных параллельно по воздуху с таким расчетом, чтобы действительное
живое сечение для его прохода ƒd , м2, было возможно ближе к величине ƒ. При этом (9.6) ƒd = ƒк n, где ƒк – живое сечение для прохода воздуха одного калорифера (справочная величина), м2; n – число калориферов, установленных по воздуху параллельно. 3. По дейсьтвительному живому сечению ƒd уточняют массовую скорость воздуха, кг/м2 с. G ωρd = , (9.7) 3600 f d 4. Находят скорость движения воды в трубах калориферов, м/с, G ωb = , (9.8) 3600с ρ f mp (tr − to ) b b где Сb – теплоемкость воды; Со = 4,19 кДж/кг0С; tmp – живое сечение для прохода теплоносителя в калориферной установке, м2. При последовательном соединении калориферов по воде ƒmp = ƒmp.к, где ƒmp.к – живое сечение трубок одного калорифера. При параллельном соединении калориферов по воде ƒmp = ƒmp.к n, м2; tr, to – температура воды соответственно до и после калорифера, 0С; ρb – плотность воды; ρb = 1000 кг/м3 В соответствии с требованиями СниП /4, п.4.90/ для защиты калориферов от замерзания следует предусматривать скорость движения в трубках не менее 0,12 м/с. 5. Для принятой модели калорифера определяют коэффициент теплопередачи К и сопротивление по воздуху Рк, Па /17, 18, таблицы/. 6. Находят необходимую поверхность калориферной установки, м2,
0,28 , к (tср’ − tср )
где К – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м2 0С); tср’, tср – средние температуры соответственно воды и воздуха, 0С. Для воды t +t tср’ = 2 o , (9.10) 2 для воздуха: при прямоточной вентиляционной установке t +t (9.11) tср = пр н , 2 t +t при рециркуляции tср = пр см , (9.12) 2 7. Определяют необходимое число калориферов в установке, шт., F N= , (9.13) Fк где Fк – теплоотдающая поверхность одного калорифера (справочная величина), м2. 8. Вычисляют число рядов калориферов, установленных последовательно по воздуху, шт., N n’ = , (9.14) n 9. Определяют действительную теплоотдачу калориферной установки, кДж/ч, Qку = 3,6 КFк N(tср’ — tср), (9.15) Как было указано, теплоотдача калориферной установки Qку должна быть больше расхода теплоты Q, необходимой для нагревания воздуха, причем запас должен составлять около 10%. В случае необходимости принимает другую модель калорифера и повторяют расчет.
10. Находят сопротивление калориферной установки по воздуху, Па. Рку = Рк n, (9.16) Где Рк – сопротивление одного калорифера, Па; n’ – количество рядов калориферов, установленных в калориферной установке последовательно по воздуху, шт. Воздушная обводная заслонка для калориферов подбирается с достаточной для практики точностью из условия ƒз = 0,7ƒd, (9.17) где ƒз – площадь живого сечения воздушной обводной заслонки, м2; ƒв – площадь живого сечения калориферной установки для прохода воздуха, м2. Основные данные воздушных обводных заслонок для калориферов типа П (без подогрева) приводятся в прил. 19. Пример. Подобрать калориферную установку для нагревания 14000 кг/ч наружного воздуха от –250С до 120С. Теплоноситель – перегретая вода с температурой в подающей магистрали 1500С и в обратной 700С. Количество теплоты Q, кДж/ч, необходимой для нагревания воздуха, определяем по формуле (9.2): Q = 1400 х 1 (12 + 26) = 53200. Принимаем к установке пластинчатые калориферы. Тогда живое сечение калориферной установки при ориентировании массовой скорости 8 кг/м2 с по формуле (9.5) 14000 ƒ= = 0,486 м2. 3600 х8 По справочнику /18, табл. IIY.26, с.122/ с учетом необходимого живого сечения выбираем калориферы средней модели КВС-9П и большой – КВП-9П. Живое сечение калориферов по воздуху ƒк , м2, средней и большой моделей – 0,2376; живое сечение ккалорифнров по теплоносителю ƒтр.к, м2, для средней модели — 0,001159, для большой модели – 0,001544; поверхность нагрева калорифера Fк , м2, для
средней модели – 19,56, для большой –26. Устанавливаем параллельно по воздуху 2 калорифера, тогда действительное живое сечение для его прохода, м2, по формуле (9.6) ƒd = 0,2376 х 2 = 0,4752. Уточняем действительную массовую скорость воздуха по формуле (9.7): 14000 ωρd = = 8,18 . 3600 х0,4752 В дальнейшем расчет ведут раздельно для каждой выбранной модели калорифера. Расчет калориферов средней модели КВС-9П Скорость движения воды в трубках калориферов (при последовательном соединении калориферов по воде ƒmp = ƒmp.к = 0,001159м2) По формуле (9.8) 532000 ωв = = 0,38м/с > 0,12м/с. 3600 х 4,19 х1000 х0,001159(150 − 70) По справочнику /18, табл.VII.33, с.128/ при ωρ = 8,18 2 кг/м с и ωв = 0,38 м/с находим, что коэффициент теплопередачи калориферной установки К = 30,9 ккал/(м2 ч 0С), или К = 1,16х30,9 = 35,8 Вт/(м2 0С). Необходимая поверхность калориферной установки, м2, по формулам (9.9) – (9.11) 0,28 х532000 F= = 35,56 м2. 150 + 70 12 − 26 35,8( − ) 2 2 Необходимое число калориферов в установке шт., по формуле (9.13) 35,56 = 1,8 . N= 19,56 Принимаем к установке 2 калорифера. Тогда число рядов калориферов, установленных последовательно по воздуху, nмуле (9.14)
2 = 1/ 2 Определяем действительную теплоотдачу калориферной установки, кДж/ч, по формуле (9.15): 150 + 70 12 х 26 − Qку = 3,6х35,8х19,56х2 = 589888 кДж/ч. 2 2 Запас теплоотдачи калорифеорной установки Qку по сравнению с необходимым расходом теплоты на нагрев воздуха Q Qку 589888 = = 1,1 , т.е. 10%. 532000 Q Так как требования по запасу теплоотдачи калориферной установки при калориферах средней модели КВС-9П удовлетворяется, то расчет калориферов большой модели не выполняется. Сопротивление калориферной установки по воздуху, Па, по формуле (9.16) Рку = 63х1=63, Где 63 – сопротивление одного калорифера КВС-9П /18, табл.VII.33/. Подбор обводной заслонки для калориферной установки Площадь живого сечения обводной заслонки, м2, по формуле (9.17) ƒз = 0,7х0,4752 = 0,33м2. По прил. 19 пособия выбираем воздушную заслонку без подогрева с живым сечением 0,6м2; ширина заслонки 1000мм, высота – 600 мм. 9.1.4. Вентиляторы Вентиляторы подбираются по сводным графикам и индивидуальным характеристикам /17, прил.1;18/. Здесь же имеются примеры подбора вентиляторов и приводятся их установочные размеры. n′ =
Рабочий режим вентиляторов рекомендуется выбирать так, чтобы его коэффициент полезного действия отличался не более чем на 10% от максимального значения /4.п.4.120/. Производительность вентилятора приточных установок согласно требованиям СниП /4, п.4.89/ следует принимать с учетом потерь воздуха через неплотности в воздуховодах после вентилятора, исключая участие воздуховодов систем общеобменной вентиляции, прокладываемых в пределах обслуживаемых ими помещений. Производительность вентилятора, м3/ч, (9.18) Vв = Vвент + ∆Vпот, где Vвент – количество необходимого вентиляционного воздуха, м3/ч; ∆Vпот– потери воздуха через неплотности в воздуховодах, м3/ч. Потери воздуха через неплотности воздуховодов определяются по /4,п.4.134/, при этом применяют для систем общеобменной вентиляции при статическом давлении у вентилятора до 1400 Па воздуховоды класса Н (нормальные). Давление вентилятора, Па, Рв = 1,1Р = 1,1(Рж.р + Рш + Рф + Рку + Рсв), (9.19) где Рж.р – сопротивление воздухозаборной решетки; Рш – воздухозаборной шахты; Рф – фильтров; Рку – калориферной установки; Рсв – сети приточных воздуховодов. Определяя давление вентилятора, при рециркуляции в выражении (9.19) учитывают большую величину из суммарного сопротивления воздухозаборной решетки, воздухозаборной шахты и сопротивления рециркуляционного воздуховода. Пример Подобрать вентилятор для приточной установки. Количество вентиляционного воздуха равно 11400 м3/ч. Общее расчетное сопротивление вентиляционного оборудова-
ния и вентиляционной сети Р составляет 440Па. Приточные воздуховоды после вентилятора, прокладываемые вне пределов обслуживаемых помещений, имеют длину 20м и размеры 500 х 800 мм. Класс воздуховодов – нормальный. Давление вентилятора , Па, по формуле (9.19) Рв = 1,1 х 440 = 484. Развернутая площадь воздуховодов , м2, F = (0,5 + 0,8) 2 х 20 = 62 Потери в воздуховодах ∆VF, м3/ч м2, по /4,п.4.134, табл.2/ при Рв = 484 Па и классе воздуховодов нормальном (Н) составляют табл.6,7 (данные в таблице по потерям воздуха интерполируем). Тогда потери по всей площади воздуховода прямоугольного сечения ∆Vпот = 1,1 ∆VF F = 1,1 х 6,7 х 52 = 380 м3/ч, где 1,1 – коэффициент, который вводится для воздуховодов прямоугольного сечения /4,п.4.134, табл.2/. Производительность вентилятора Vв, м3/ч, по формуле (9.18) Vв = 11400 + 380 = 11780. По сводному графику для подбора вентиляторов /18, лист VII.22 и табл. VII/44/ подбираем вентагрегат А8-4, вентилятор Ц4-70 №8 (к.п.д. равен 0,8); схема исполнения 6, число оборотов вентилятора 710 об/мин. 9.2. Вытяжные установки Вытяжная шахта рассчитывается исходя из скорости движения воздуха в шахте 5-6 м/с. Зонты, как правило, устанавливают круглые на выхлопных шахтаха от вытяжных вентиляторов, прямоугольные и квадратные – на вытяжных укрепланных шахтах. Коэффициенты местных сопротивлений и основные размеры круглых, прямоугольных, квадратных зонтов приведены в справочнике /19/.Производительность вытяжных вентиля-
торов по СниП /4,п.134/ рассчитывают с учетом подсосов воздуха через неплотности воздуховодов до вентилятора. Производительность вентилятора, м3/ч, (9.20) Vв = Vвент + ∆Vпот, где Vвент – количество вентиляционного воздуха, м3/ч; Vпод –подсосы воздуха через неплотности вытяжных воздуховодов, м3/ч. Подсосы, как и потери, в воздуховодах определяют по СниП /4, п.4134/, принимая вытяжные воздуховоды класса Н (нормальные). Давление вентилятора, Па, Рв = 1,1(Рсв + Рш ), (9.21) где Рсв – сопротивление сети вытяжных воздуховодов; Рш – вытяжной шахты. Остальные рекомендации и указания по подбору вентилятора остаются прежними (п.9.1.4). 10. Технико-экономические показатели систем Годовой расход тепла на вентиляцию, ГДж, ч Qвент (tпр − tср.от.пер )(n − a)m г Qвент = , (tпр − tн. р.в. )106
где Qвентч – максимальный часовой расход теплоты на вентиляцию, кДж/ч; tпр – температура приточного воздуха, 0С; tн.р.в – температура наружного воздуха для вентиляции в холодный период, 0С; n – продолжительность отопительного периода,0С; а – общее количество воскресных и праздничных суток, приходящееся на отопительный период (принимаить ориенировочно); m одолжительность работы вентустановок в сутки, ч; принимается из условий эксплуатации отдельных помещений, например зала кинотеатра, клуба, кружковых, кухни, столовой, торгового зала и т.д. Годовой расход электроэнергии, кВт ч, ω = Σ (0,7 N τв), (10.2)
где 0,7 – среднее значение коэффициента использования оборудования за год; N – суммарная номинальная мощность электродвигателей, имеющих одинаковый режим работы в часах (по проекту),кВт; τ — продолжительность работы электродвигателей в сутки, ч; в – число рабочих дней в году; Σ — знак суммы показывает, что суммируется расход электроэнергии всеми двигателями вентустановок при различном режиме работы. Стоимость годового расхода теплоты на вентиляцию, тыс.р/год, Qг (10.3) Т = вент Ц т10 − 3 , 4,19 где Qвентг – годовой расход теплоты на вентиляцию, ρ; Цm — цена тепловой энергии, р., за 4,19 Гдж. Для экономических расчетов по данному проекту можно принять стоимость тепла, представляемого в виде горячей воды, 4,0 р. За 4,19 ГДж. Стоимость годового расхода электроэнергии на вентиляцию, тыс.р/год, WЦ э Э= , (10.4) 1000 где W – годовой расход электроэнергии, кВт ч; Цэ – цена 1 кВт ч электроэнергии, р.; для проекта принимать Цэ = 0,02р. за 1 кВт ч. Годовой фонд заработной платы персонала, обслуживающего вентустановки здания, тыс.р./год, З = 100 П х 12 х 1,3 х 10-3, (10.5) где 100 – средний должностной оклад на единицу обслуживающего персонала, р., в месяц; П — количество персонала, чел.; 12 – число месяцев в году; 1,3 – коэффициент, учитывающий средний размер премий и отчислений на – социальное страхование.
Количество персонала, обслуживающего вентустановки в одну смену, чел., П = 0,04 К Z (10.6) где 0,04 – норма обслуживающего персонала по эксплуатации приточных и вытяжных вентустановок, чел. на одну установку; К – коэффициент, учитывающий автоматизацию вентустановок; К = 1 при наличии автоматических устройств; Z – общее число приточных и вытяжных вентиляционных установок в здании. Примечания: 1. Полученная величина П округляется до целого числа. 2. При двухсменной работе величина П удваивается. В итоге определяется ориентировочная стоимость годовой эксплуатации систем вентиляции здания, тыс.р./год, С = Т + Э + З. (10.7)
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Максимов Г.А. Отопление и вентиляция. М.: Высшая школа, 1968. Ч.2. Вентиляция. 463с. 2. Отопление и вентиляция / В.Н.Богословский, В.М.Новожилов, В.Д.Симаков, В.П. Титов; Под ред. В.Н.Богословского. М.: Стройиздат, 1976. Ч.2. Вентиляция. 439с. 3. Сенатов И.Г. Санитарная техника в общественном питании: Учебник для вузов. М.:Экономика, 1973. 214с. 4. СниП 2.04.05-86. Отопление, вентиляция и кондиционирование*/Госстрой СССР. М., 1988. 5. Снип 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. М.: Стройиздат, 1983. 6. Снип П-08.02-89. Общественные здания и сооружения: Нормы проектирования /Госстрой СССР, М., 1989. 7. ВСН 50-86. Общеобразовательные школы и школыинтернаты: Нормы проектирования/Госстрой СССР.М., 1988. 8. СниП-68-78. Высшие учебные заведения: Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1978. 9. СниП П-Л.8-71. Предприятия общественного питания: Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1972. 10. СниП П-73-76. Кинотеатры: Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1978. 11. СниП П-Л.16-71. Клубы: Нормы проектирования.М.: Стройиздат, 1972. 12. СниП П-79-78. Гостиницы: Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1978. 13. СниП П-66-78. Профессионально-технические и средние специальные учебные заведения: Нормы проектирования. М.:Стройиздат, 1978. 14. СН 548-82. Инструкция по проектированию библиотек. М.: Стройиздат, 1983. 31с.
15. ГОСТ 21.601-79. Система проектной документации для строительства. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: М.: Изд-во стандартов, 1980. 9с. 16. Справочник проектировщика: Внутренние санитарнотехнические устройства: В 2-х ч ./ Под ред. И.Г.Староверова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1975. Ч.1. Отопление, водопровод, канализация. 429с. 17. Справочник проектировщика: Внутренние санитарнотехнические устройства: В 2-х ч ./ Под ред. И.Г.Староверова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат , 1978. Ч.2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. 509с. 18. Справочник по теплоснабжению и вентиляции: В 2-х кн./ Р.В.Щекин. 4-е изд., перераб. и доп. Киев: Будивельник, 1976. Кн.1. 414с. Кн. 2. 351с. 19. Справочник по специальным работам: Монтаж вентиляционных систем / Под ред. И.Г.Староверова. М.: Стройиздат, 1978. 509с. 20. Журавлев Б.А. Справочник мастера-вентиляционника. М.: Стройиздат, 1983. 336с. 21. Отопление и вентиляция жилых и гражданских зданий. Проектирование: Справочник / Г.В.Русланов и др. Киев: Будивельник, 1983. 271с. 22. АЗ-669. Рекомендации по выбору и расчету систем воздухораспределения / ГПИСантехпроект. М., 1979. 68с. 23. Курсовое и дипломное проектирование по вентиляции гражданских и промышленных зданий / В.П.Титов, Э.В.Сазонов, Ю.С.Краснов, В.И.Новожилов. М.: Стройиздат, 1985. 208с. 24. Рекомендации по расчету воздухораспределения в общественных зданиях / ЦНИИЭП инженерного оборудования. М.: Стройиздат, 1988. 96с.
25. Стефанов е,в, Вентиляция и кондиционирование воздуха /ВВИТКУ. Л., 1970. 543с. 26. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях. М.: Стройиздат, 1980. 164с. ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 Таблица перепада единиц измерения некоторых физических величин в систему СИ Физическая велиЕдиница измереСоотношение мечина ния в системе жду единицами МКГСС измерения и размерность в системе СИ Кол-во теплоты Ккал 4,19 кДж Ккал/ч Тепловая мощность 1,16 Вт 1Вт – 3,6 кДж/ч 1 кДж/ч-0,28 Вт Удельная теплоемкость Коэффициент теплопередачи Давление
Приложение 2 Допустимое содержание СО2 Помещения СО2 Места постоянного пребывания людей (жилые комнаты, школы) 1,5 Больницы и детские комнаты 1,0 Места переодического пребывания людей (учреждения) 1,9 Места кратковременного пребывания людей (залы кинотеатров, клубов) 3,0 Наружный воздух Город: малый 0,6 большой 0,75 Выделение тепла, влаги и углекислого газа Одним человеком Температура внутреннего воздуха, 0С Усло- qсо2 вия 15 20 25 30 выдел. г/ч qя q qвл qя q qвл qя q qвл qя q qвл вредн Физичработа ср.тяж ести 70 То же легкая 50 Работа умств. (учрежд.,
Покой (театры,ки но и пр.) 45 Примечания: 1. qя – тепло явное, Вт; q – тепло полное, Вт; qвл – влаговыделение, г/ч; qсо2 – выделение СО2, г/ч. 2. Полное тепловыделение одинаково при 25 и 300С. 4. Характеристика выполняемой работы: в зрительных залах – покой; в читальных залах, классах школ – умственная работа; в обеденных залах: посетители – физическая легкая работа; обслуживающий персонал – физическая работа средней тяжести. Приложение 3 Форма для составления воздушного баланса по зданию Размеры, объем поКратность Расч.возд № Наиме мещения воздухооб ухооб. в новапомещен. ние шири- Дли Высо Внут При Вытя При Вытя поме- на, на, та, объем ток жка ток жка щений м м м м3/ч м3/ч м 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Приложение 4 Основные показатели воздухораспределителей Коэф.из- КоэфТип воздухоСхема воздухорасменения распределитепределителя. фиц. ля Форма струи ск- тем сопрот ти пер 1 2 3 4 5 Решетки, сетки с коэффициентом живого сечения 1,8 4,2 Компактная струя 6 Ко = 0,8 – 0,5 Решетки с параллельными направляющими лопатками Компактная струя:lo/а0