Вентиляция общественного здания

 

Определяем требуемую площадь живого сечения воздухораспределителей по формуле (4.1), исходя из рекомендуемой скорости υ_рек = 3 м/с:

 м²

Принимаем к установке  потолочные воздухораспределители СЕЗОН ВР-Г 200х400h с площадью живого сечения 0,0625 м², определяем их количество по формуле (4.2):

 

Определяем действительную скорость на выходе из воздухораспределителей по формуле (4.3):

 м/с

Расход воздуха через  одну решетку:

 м³/ч

Скорость воздуха и  избыточная температура воздуха  при входе струи в рабочую  зону определяем по формулам для осесимметричных  струй:

,   (6.1)

,       (6.2)

где      m – скоростной коэффициент воздухораспределителя;

n – температурный коэффициент воздухораспределителя;

ν – скорость струи на выходе из воздухораспределителя, м/с;

Δt_о – избыточная температура на выходе из воздухораспределителя, °С,

(Δt_о=t_в- t_пр);

A_o – расчетная площадь живого сечения воздухораспределителя, м²;

x – расстояние, которое проходит струя до входа в рабочую зону, м;

К_с – коэффициент стеснения;

К_в – коэффициент взаимодействия;

К_н – коэффициент неизотермичности.

Проверим, настилается ли струя на потолок. Горизонтальные струи настилаются на потолок, если решетка находится на расстоянии h ˃ 0,65H_пом, где h – расстояние от пола до оси воздухораспределителя, H_пом – высота помещения, м.

Размещаем ось приточной  решетки на расстоянии 0,3 м от потолка  помещения, т.е. h_пт = 0,3 м.

Найдем расстояние h:

 м      (6.3)

Проверяя условие h ˃ 0,65H_пом находим 3,2 ˃ 2,28, а значит приточная струя настилается на потолок.

Струя воздуха, настилающегося на потолок, на некотором расстоянии от начала истечения (Х_отр) отрывается от потолка. Место отрыва струи при горизонтальной подаче воздуха в помещение для осесимметричных струй составляет:

 ,      (6.4)

где      H – геометрическая характеристика струи, рассчитываемая по

формуле:

 ,      (6.5)

где:     m = 1,8; ν_о = 2,99 м/с; A_о = 0,0625 м²; n = 1,4; Δt_о = 5°С.

Значит:                    

 м

 м

Расчетную дальность струи определим по формуле:

    (6.6)

 м

Коэффициент определяем по табл. 2.20 [5] в зависимости от величин и , где A_р – площадь помещения перпендикулярная потоку воздуха, приходящаяся на один воздухораспределитель, м².

 ,         (6.7)

где      l_пом, H_пом – длина и высота помещения соответственно;

n – количество приточных каналов в помещении.

 м²

Теперь находим:

 

 

Т.о. из таблицы находим 

Коэффициент стеснения :

   (6.8)

где     L_con – расход воздуха удаляемого в конце развития струи, м³/ч.

При подаче воздуха в верхнюю  зону горизонтальными струями за L_con принимается расход воздуха, удаляемого через вытяжные отверстия для ячейки помещения, обслуживаемой одним воздухораспределителем [9 стр.119]. Т.о. L_con=672 м³/ч.

 

Коэффициент взаимодействия определяем по табл. 2.21 [5] в зависимости от отношения , где l – расстояние между струями.

 

По таблице находим .

Коэффициент неизотермичности при горизонтальной подаче охлажденного воздуха принимается равным 1.

Скорость струи на входе  в рабочую зону определяем по формуле (6.1):

 м/с

 

Воздух входит в рабочую  зону с температурой на 0,76°С ниже, чем температура воздуха рабочей зоны, т.е. с температурой:

 

И скоростью

  м/с

Скорость и избыточная температура на оси струи при  входе в рабочую зону должны соответствовать  следующим требованиям:

м/с 

 

Очевидно, что воздухораспределители  подобраны правильно, раздача воздуха  осуществляется таким образом, что  скорость и избыточная температура  при входе струи в рабочую  зону соответствуют требуемым параметрам.

 

7. Аэродинамический  расчет систем вентиляции.

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

Рассчитаем сеть воздуховодов вытяжной системы (ВЕ1) с естественным побуждением.

Схема воздуховодов, нагрузки на участках и их длина приведены  на рис.1.

Гравитационное давление, Па, определяем по формуле:

,

где      h – высота воздушного столба, м;

ρ_н – плотность наружного воздуха кг/м³, для общественных зданий

при t_н = 5°С;

ρ_в – плотность воздуха в помещении;

k_з – коэффициент запаса на неучтенные потери, k_з = 0,9.

Рис.1

Определяем величины h₁ = 9,05м, h₂ = 5,25м (от середины высоты помещения до устья вытяжной шахты, т.к. в здании проектируется приточная вентиляция с механическим побуждением).

Плотность наружного воздуха  при t_н = 5°С:

 кг/м³

Плотность внутреннего воздуха  кг/м³

Гравитационное давление, действующее в вертикальных каналах первого этажа:

 Па

Гравитационное давление, действующее в вертикальных каналах  второго этажа:

 Па

Для того, чтобы выбрать  расчетное направление, определяем удельное располагаемое давление в  направлении через канал 1 этажа () и 2 этажа (), наиболее удаленные от вытяжной шахты участки 1 и 9.

 ,

где      l – длина участка, м.

 Па/м

 Па/м

За расчетное принимаем  направление через канал 2-го этажа, т.к. удельные потери давления на этом направлении имеют минимальную  величину .

Пользуясь таблицей 2.22 [5], по значениям действительной скорости и d_э, определяем R. Так как в нашем случае вертикальные каналы кирпичные, а сборный воздуховод из асбестоцементных коробов, то полученную величину R умножаем на поправочный коэффициент n, учитывающий шероховатость материала. Значение этого коэффициента берем из таблицы 2.23 [5].

Сечение и скорость в воздуховодах находим следующим образом:

участок 6 (сборный воздуховод):

 м² (принимаем воздуховод сечением 250х150).

 м/с

участок 5 (вытяжная шахта):

 м² (принимаем воздуховод сечением 500х250).

 м/с

Эквивалентный диаметр (d_э) находим по формуле:

 

где       a,b – стороны прямоугольного воздуховода или канала, мм.   

Расчет воздуховодов сводим в таблицу:

 

таблица 11

 

 

 

Участок 10:  Кирпичный канал 140х140; d_э=140мм; м/с

Местные сопротивления: решетка ζ=2;  два поворота квадратного сечения (90˚) ζ=1,2.

 

Участок 9:  м/с; абсолютная шероховатость для асбестоцементных каналов k_э=0,11мм, поэтому n=1

тройник на проход 

ζ=0,7

Участок 8: 

тройник на проход 

ζ=0,35

Участок 7: 

тройник на проход 

ζ=0,27

Участок 6: 

тройник на проход 

ζ=0

Участок 5: сечение шахты 500х250; зонт ζ=1,3

Участок 11: поворот квадратного сечения (90˚) ζ=1,2;

тройник ответвление 

ζ=0,8

 

Участок 12: поворот квадратного сечения (90˚) ζ=1,2;

тройник ответвление 

ζ= -0,15               

Участок 13: поворот квадратного сечения (90˚) ζ=1,2;

тройник ответвление 

ζ= -0,15

 

Аналогичным образом увязываются  и остальные участки.

 

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

В системах с механическим побуждением за расчётное принимают  направление через наиболее протяжённую и нагруженную ветвь.

Аэродинамический расчет вентиляционной системы состоит  из двух этапов: 1) расчет участка основного  направления магистрали.2) увязка всех остальных участков системы.

Потери давления в системах вентиляции складываются из потерь давления на трение и потерь давления в местных  сопротивлениях, Па

Потери давления на трение, Па

где       R – удельные потери на трение, Па/м;

l – длина участка воздуховода, м;

n – поправочный коэффициент, который зависит от абсолютной эквивалентной

шероховатости воздуховодов.

 

Удельные потери давления на трение, Па/м, в круглых воздуховодах определяем по табл. 2.22 [5].

Динамическое давление, Па

Потери давления в местных  сопротивлениях, Па

где         - сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке

воздуховода, коэффициенты на границе двух участков относят  к участку с меньшим 

расходом и определяем по табл. 22.16-22.43 [9].

Для воздуховодов прямоугольного сечения за расчетную величину d принимаем эквивалентный диаметр d_э, мм, при котором потери давления в круглом воздуховоде при той же скорости будут равны потерям давления в прямоугольном воздуховоде

где       a, b – стороны прямоугольного воздуховода или канала, мм.

При расчете желательно, чтобы скорости движения воздуха  на участках возрастали по мере приближения  к вентилятору.

При невозможности увязки потерь давления по ответвлениям воздуховодов в пределах 10% следует устанавливать  диафрагмы. Диафрагма (металлическая  пластина с отверстием) – местное  сопротивление, на котором гасится  избыточное давление. Коэффициент местного сопротивления диафрагмы определяется по формуле:

где       Р_д – динамическое давление на участке, на котором устанавливается

диафрагма, Па;

- располагаемые потери  давления на ответвление, Па;

- потери давления на увязываемом  ответвлении, Па.

По значению и по размерам воздуховода, на котором устанавливается диафрагма, подбирают размер диафрагмы по табл. 22.48, 22.49 [9].

Расчеты сводим в табл. 9.

 

таблица 12

 

 

 

 

 

 

В проеме воздухозабора устанавливаем жалюзийные решетки типа с нерегулируемыми жалюзи типа ВР-ГН z_реш=1,8, не более 3 м/с.

Принимаем =8 м/с, тогда суммарное живое сечение для прохода воздуха:

      

Принимаем к установке  3 решеток типа ВР-ГН 450x300h.

 

8. Подбор вентиляционного оборудования: фильтра, калорифера, вентилятора

Приточная установка для организации механической вентиляции помещений поставляется в виде отдельных элементов, собираемых в установку на площадке монтажа.

8.1. Фильтр

Подберем фильтр для очистки  приточного воздуха, подаваемого в  административное здание в количестве L = 7930 м³/ч. Режим работы односменный (8 часов). Здание расположено в жилом районе крупного города.

Степень очистки (эффективность) фильтра, %, определяется отношением количества уловленной пыли к количеству поступающей

1. Требуемое число ячеек фильтра  n:

n = L/L_n

2. Действительная удельная воздушная нагрузка фильтра:

УФ = L/F_ф

3. Количество пыли, оседающей на фильтрах за сутки (за 8 часов работы) будет:

G_с=С_н·L·E·t

При помощи программы подбора  предоставленной производителем к установке принимаем фильтр кассетный FRC 100-50 G3. Потеря давления на фильтре составляет 189,5 Па.

 

8.2. Калорифер

На основании расчета  воздухообмена подбираем калорифер для нагревания L = 7930 м³/ч воздуха от температуры t_н^Б= -21,6 ^оС до                       t_пр =13-1=12 ^оС.

1. Количество теплоты, необходимой  для подогрева приточного воздуха:

 кВт

2. Задаемся массовой скоростью  vr = 7 кг/(м²с). Находим площадь фронтального сечения калориферной установки для прохода воздуха:

, м²

3. Находим расход воды в калориферной установке:

G_ж=

кг/ч

где         с_ж – удельная теплоёмкость воды, с_ж=4,19кДж/(кг^оС);