Выбор вентиляции

1. Исходные данные 
 
1.1. Описание проектируемого здания  
 
Целью настоящего курсового проекта является проектирование и расчет приточно-вытяжной вентиляции административного здания для обеспечения нормативных параметров микроклимата в помещениях здания. Здание двухэтажное с чердаком и подвалом.  
 
Основанием для выполнения проекта являются планы этажей здания и разрез. 
 
Место строительства здания – г. Борисов. 
 
Ориентация главного фасада – запад. 
 
Высота помещений здания – 3,5 м. В качестве теплоносителя принимаем воду с параметрами 140-70˚С. 
 
 
^ 1.2. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха 
 
1.2.1. Расчетные параметры наружного воздуха 
 
Расчетные параметры наружного воздуха при проектировании систем вентиляции данного административного здания расположенного в г. Борисове принимаем в соответствии с приложением Е [1] для теплого периода года по параметрам А, для холодного периода – по параметрам Б. Для переходных условий независимо от места расположения здания принимаем температуру наружного воздуха t = 8˚C, энтальпию I = 22,5 кДж/кг (согласно п. 5.17а [1]). 
 
Расчетная географическая широта 54° с.ш.; 
 
таблица 1

 
 
- 
 
^ 1.2.2. Расчетные параметры внутреннего воздуха 
 
Допустимые параметры (температура, относительная влажность, подвижность) воздуха в рабочей зоне помещений, отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям, принимаются в зависимости от периода года и назначения помещений. 
 
Температуру внутреннего воздуха для холодного и переходного периодов года принимаем в соответствии с требованиями [3]. Для теплого периода года tв=tнА+3=21,6+3=24,6 °С. 
 
таблица 2

 
 
 
^ 2. Определение вредностей поступающих в помещение. 
 
В административных зданиях, связанных с пребыванием людей, к вредностям относятся: избыточное тепло (теплопоступления от людей, искусственного освещения, солнечной радиации и т.д.), влага, углекислый газ, выделяемый людьми. 
 
 
^ 2.1. Расчет теплопоступлений 
 
2.1.1. Теплопоступления от людей 
 
Зависят от выделяемой людьми энергии при работе и температуры окружающего воздуха в помещении. 
 
Теплопоступления от людей определяем по формуле: 
 
Qлюд.=n∙qя∙kл , (2.1) 
 
где n – количество людей; 
 
- 
 
q_я – тепловыделения одним взрослым человеком (мужчиной) Вт,  
 
принимается в зависимости от температуры внутреннего воздуха и  
 
категории работ по табл. 2.3 [5]; 
 
k_л – коэффициент (k_л=1 – для мужчин, k_л=0,85 – для женщин, k_л=0,75 – для  
 
детей). 
 
Расчет теплопоступления от людей 
 
таблица 3 
 
 
^ 2.1.2. Тепловыделения от искусственного освещения 
 
Если суммарная мощность источников освещения неизвестна, то тепловыделения от источников искусственного освещения определяем по формуле: 
 
Qосв=EFqосв∙ηосв , (2.2) 
 
где ^ Е – нормируемая освещенность помещения, Лк (табл. Г.1) [6]; 
 
q_осв – удельные тепловыделения от ламп, Вт/(м²Лк) (табл. 2.6) [5]; 
 
F – площадь пола помещения, м²; 
 
η_осв – доля теплоты, поступающей в помещение (для ламп пустановленных на  
 
некотором расстоянии от потолка η_осв = 1, для встроенных в подвесной потолок 
 
η_осв = 0,4). 
 
- 
 
Нормируемая освещенность для зала заседаний Е = 300 Лк, q_осв = 0,2 Вт/(м²Лк), F = 85,12 м², η_осв = 0,4 
 
 
Т.о.:  
 
Qосв=300∙85,12∙0,2∙0,4=2050 Вт 
 
 
^ 2.1.3. Теплопоступления через заполнение световых проемов 
 
Теплопоступления через заполнение световых проемов складываются из теплопоступлений за счет солнечной радиации и за счет теплопередачи: 
 
Q║=Q║p+Q║m=q║pF║+q║mF║ (2.3) 
 
Теплопоступления за счет солнечной радиации для вертикального заполнения световых проемов: 
 
Q║p=q║pF║, (2.4) 
 
где F_║ - площадь световых проемов; 
 
q_║p – теплопоступления за счет солнечной радиации через 1 м² вертикального  
 
заполнения световых проемов.  
 
q║p=qnвKинс+qpвKоблKотнτ2 , (2.5) 
 
где qnв , qpв – количество теплоты прямой и рассеянной солнечной радиации, Вт/м²,  
 
поступающей в помещение в расчетный час через одинарное вертикальное 
 
остекление световых проемов, принимаются в зависимости от географической 
 
широты и ориентации световых проемов по табл. 2.7 [5] (за расчетный 
 
принимается час, для которого значения qnв , qpв являются максимальными); 
 
К_отн – коэффициент относительного проникания солнечной радиации через 
 
заполнение светового проема, отличающееся от обычного одинарного остекления 
 
табл. 2.8 [5]; 
 
τ₂ – коэффициент, учитывающий затенение светового проема переплетами  
 
табл. 2.9 [5]; 
 
К_инс – коэффициент инсоляции; 
 
К_обл – коэффициент облучения. 
 
Коэффициент инсоляции для вертикального светового проема: 
 
Kинс=1-Lгctgβ-aH1-LвtgAс.о-cB , (2.6) 
 
- 
 
где L_г , L_в – размеры вертикального и горизонтального выступающих элементов 
 
затенения (откосов); 
 
^ Н, В – высота и ширина светового проема; 
 
a, с – соответственно расстояния от горизонтального и вертикального элементов 
 
затенения до откоса светового проема;  
 
A_c – азимут солнца, принимаемый в зависимости от географической широты по 
 
табл. 2.10 [5]; 
 
A_c.о – солнечный азимут остекления по табл. 2.11 [5]; 
 
β – угол между вертикальной площадью остекления и проекцией солнечного луча 
 
на вертикальную плоскость, перпендикулярную рассматриваемой плоскости  
 
остекления.  
 
Угол β находится по формуле: 
 
β=arctgсtg h∙cosAс.о (2.7) 
 
Коэффициент облучения: 
 
Kобл=Kобл г∙Kобл в , (2.8) 
 
где K_{обл г}, K_{обл в} – соответственно коэффициенты облучения для горизонтальной и 
 
вертикальной солнцезащитной конструкции, принимаемые в зависимости от 
 
углов β₁ и γ₁ по рис. 1: 
 
рис. 1 
 
Угол γ₁: 
 
γ1=arctgLвB+c , (2.9) 
 
Угол β₁: 
 
β1=arctgLгH+a . (2.10) 
 
- 
 
Т.к. в заданном помещении окна расположены с нескольких сторон, то находим расчетный час суток, когда суммарные теплопоступления максимальны, и для этого часа проведем расчеты по вышеприведенным формулам для окон каждой ориентации, а затем найдем общие теплопоступления через все окна. 
 
При расчетах необходимо учитывать, что часть теплоты, поступающей в помещение через заполнения световых проемов, аккумулируется ограждающими конструкциями. Расчетные теплопоступления определяются: 
 
Qостекл=Q║p∙an , (2.11) 
 
где a_n – показатель поглощения теплового потока солнечной радиации внутренними 
 
ограждениями. Определяется в соответствии с методикой изложенной в [7] 
 
(a_n = 0,39). 
 
Величина теплопоступлений через заполнения световых проемов за счет теплопередачи невелика, поэтому ею пренебрежем при выполнении данного проекта. 
 
Определим количество теплоты, поступающей в помещение, через заполнения световых проемов (тройное остекление в деревянных переплетах с внутренними светлыми жалюзи) размерами Н = 1,5 м, В = 1,8 м, общей площадью 5,4 м², ориентированных на запад и размерами Н = 1,5 м, В = 1,4м, общей площадью 4,2 м², ориентированных на север. Расчетная географическая широта г. Борисова 54˚ с.ш. (табл. Е.1 [1]). Солнцезащитных устройств на ограждающих конструкциях нет (а = 0, с = 0). 
 
Определим величины входящие в расчетные формулы:  
 
таблица4 
 
Ориентация 
 
Величина 
 
Запад 
 
(расчетный час 16-17) 
 
Север 
 
(расчетный час 16-17) 
 
1 
 
2 
 
3 
 
^qnв , Вт/м² 
 
545 
 
- 
 
qpв , Вт/м² 
 
129 
 
71 
 
- 
 
1 
 
2 
 
3 
 
К_отн 
 
0,48 
 
0,48 
 
τ₂ 
 
0,5 
 
0,5 
 
h, ˚ 
 
30 
 
30 
 
A_c , ˚ 
 
85 
 
85 
 
A_c.о , ˚ 
 
5 
 
95 
 
β, ˚ 
 
60 
 
-9 
 
К_инс 
 
0,83 
 
11,45 
 
γ₁, ˚ 
 
12,5 
 
16 
 
β₁, ˚ 
 
15 
 
15 
 
К_{обл г} 
 
0,82 
 
0,82 
 
К_{обл в} 
 
0,96 
 
0,94 
 
К_обл 
 
0,79 
 
0,77 
 
 
Aс.о=90-Aс=90-85=5° (для западной ориентации окон) 
 
Aс.о=180-Aс=180-85=95° (для северной ориентации окон) 
 
β=arctg ctg 30∙cos5=60° (для западной ориентации окон) 
 
β=arctg ctg 30∙cos95=-9° (для северной ориентации окон) 
 
для западной ориентации окон: 
 
Kинс=1-0,4ctg60-01,51-0,4tg5-01,8=0,83  
 
для северной ориентации окон: 
 
Kинс=1-0,4ctg(-9)-01,51-0,4tg95-01,4=11,45  
 
γ1=arctg0,41,8+0=12,5° (для западной ориентации окон) 
 
γ1=arctg0,41,4+0=16° (для северной ориентации окон) 
 
β1=arctg0,41,5+0=15˚  
 
Kобл=0,82∙0,96=0,79 (для западной ориентации окон) 
 
Kобл=0,82∙0,94=0,77 (для северной ориентации окон) 
 
- 
 
Таким образом теплопоступления за счет солнечной радиации через 1 м² вертикального заполнения световых проемов:  
 
q║p=qnвKинс+qpвKоблKотнτ2=545∙0,83+129∙0,79∙0,48∙0,5= 133 Вт/м2 , (для западной ориентации окон) 
 
q║p=qnвKинс+qpвKоблKотнτ2=0∙11,45+71∙0,77∙0,48∙0,5= 13 Вт/м2 , (для северной ориентации окон) 
 
Теперь найдем теплопоступления от солнечной радиации через заполнения световых проемов как сумму теплопоступлений через западные и северные окна: 
 
Q║p=(q║pF║)з+(q║pF║)с 
 
Q║p=133∙5,4+13∙4,2=770 Вт 
 
Qостекл=770∙0,39=300 Вт 
 
 
^ 2.1.4. Избытки явной теплоты в помещении 
 
Избыточная теплота определяется как сумма всех теплопоступлений за вычетом теплопотерь помещения. Принимаем, что теплопотери через ограждающие конструкции компенсируются поступлением теплоты от отопительных приборов системы отопления. 
 
Результаты расчетов сводим в таблицу: таблица 5 
 
 
- 
 
^ 2.2. Поступления влаги в помещение 
 
Поступления влаги в помещение от людей зависят от категории работ и от температуры окружающего воздуха в помещении. 
 
Поступление влаги от людей, г/ч: 
 
M=n∙m∙kл , (2.12) 
 
где n – количество людей; 
 
m – количество влаги, выделяемой одним взрослым человеком (мужчиной) г/ч, 
 
принимается в зависимости от температуры внутреннего воздуха и категории 
 
работ по табл. 2.3 [5]; 
 
k_л – коэффициент (k_л=1 – для мужчин, k_л=0,85 – для женщин, k_л=0,75 – для  
 
детей). 
 
Расчет сведем в таблицу: 
 
таблица 6 
 
 
^ 2.3. Поступления углекислого газа (СО₂) в помещение 
 
Основным вредным веществом в помещениях административных зданий, является углекислый газ (СО₂), выделяющийся при дыхании людей. 
 
Количество углекислого газа, г/ч: 
 
mСО2=n∙m1СО2, (2.13) 
 
- 
 
где n – количество людей; 
 
m1СО2 – количество углекислого газа, выделяемое одним человеком, г/ч, 
 
принимается в зависимости от категории работ. 
 
В состоянии покоя один человек выделяет 40 г/ч углекислого газа. Значит, в помещение зала заседаний на 35 человек поступит: 
 
mСО2=35∙40=1400 г/ч 
 
 
^ 3. Расчет воздухообмена в помещениях. 
 
3.1. Расчет воздухообмена по вредностям в назначенном помещении 
 
Расход приточного воздуха, м³/ч, в помещениях зданий, где отсутствуют местные отсосы, определяется для теплого, холодного периода и переходных условий: 
 
а) по избыткам явной теплоты: 
 
L=3,6Qизбc∙ρ∙(tух-tпр) , (3.1) 
 
б) по избыткам влаги (водяного пара): 
 
L=Mρ∙(dух-dпр) , (3.2) 
 
в) по массе выделяющихся вредных веществ 
 
L=miqух-qпр , (3.3) 
 
где ∑Q_изб – избытки явной теплоты в помещении, Вт; 
 
с – теплоемкость воздуха, с = 1,005 кДж/(кг·˚С); 
 
ρ – плотность воздуха, ρ = 1,2 кг/м³; 
 
t_ух – температура воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой 
 
или рабочей зоны, ˚С; 
 
t_пр – температура приточного воздуха, ˚С; 
 
^ M – избытки влаги в помещении, г/ч; 
 
d_ух – влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения за пределами  
 
обслуживаемой или рабочей зоны, г/кг; 
 
d_пр – влагосодержание приточного воздуха, г/кг; 
 
m_i – расход каждого из вредных или взрывоопасных веществ, поступающих в 
 
- 
 
воздух в помещения, мг/ч; 
 
q_ух – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, удаляемом 
 
за пределами обслуживаемой или рабочей зоны помещения, мг/м³; 
 
q_пр – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, подаваемом 
 
в помещение, мг/м³. 
 
За расчетный воздухообмен принимается большая из полученных величин. 
 
Температуру уходящего воздуха для данного административного здания с высотой помещений 3,5 м принимаем: 
 
t_ух = t_в, d_ух = d_в, q_ух = q_в, 
 
где t_в – температура воздуха в рабочей зоне помещения, ˚С; 
 
d_в – влагосодержание воздуха в рабочей зоне помещения, г/кг; 
 
q_в – концентрация вредного или взрывоопасного вещества в рабочей зоне 
 
помещения, мг/м³. 
 
Температуру приточного воздуха, ˚С, подаваемого системами вентиляции при переходных условиях (эту же температуру принимаем для холодного периода) определяем по формуле: 
 
tпр=tн+0,001P , (3.4) 
 
где t_н – расчетная температура наружного воздуха, ˚С; 
 
P – полное давление развиваемое вентилятором, Па.  
 
Температура приточного воздуха в теплый период принимается равной расчетной температуре наружного воздуха для проектирования вентиляции (параметр А): 
 
tпр=tнА (3.5) 
 
В системах приточной вентиляции применяются в основном вентиляторы низкого давления (Р ≤ 1000 Па), поэтому для переходных условий: 
 
tпр=8+0,001∙1000=9° 
 
При температуре приточного воздуха t_пр = 9˚С невозможно обеспечить нормируемые параметры воздуха в рабочей зоне помещения. Поэтому при - 
 
разработке данного проекта будем принимать температуру приточного воздуха для переходных условий и холодного периода 13˚С. 
 
На основании вышеприведенных формул произведем расчет воздухообмена для 3-х периодов года. 
 
а) воздухообмен для разбавления избыточной теплоты: 
 
- в теплый период (при t_ух = t_в = 24,6˚С; tпр=tнА=21,6 ˚С): 
 
L=3,6∙25051,005∙1,2∙(24,6-21,6)=2500 м³/ч 
 
- в холодный период и при переходных условиях при (t_ух = t_в = 18˚С; t_пр = 13˚С): 
 
L=3,6∙56201,005∙1,2∙(18-13)=3360 м³/ч 
 
б) воздухообмен для разбавления избыточной влаги: 
 
- в теплый период (t_ух= t_в =24,6˚С; φ_в = 65%; d_ух= d_в = 13,5 г/кг с.в.; при t_пр= tнА =21,6˚С; I_пр= I_н=47,5 кДж/кг, d_пр = 10,4 г/кг с.в.): 
 
L=17151,2∙(13,5-10,4)=470 м³/ч 
 
- для переходных условий (t_ух= t_в =18˚С; φ_в = 60%; d_ух = d_в = 8,3 г/кг с.в.; при t_н=8˚С; I_пр= I_н=22,5 кДж/кг, d_пр = 5,4 г/кг с.в.): 
 
L=12601,2∙(8,3-5,4)=370 м³/ч 
 
- в холодный период (t_ух= t_в =18˚С; φ_в = 60%; d_ух = d_в = 8,3 г/кг с.в.; при t_н=-24˚С; I_пр= I_н=-23,2 кДж/кг, d_пр = 0,4 г/кг с.в.): 
 
L=12601,2∙(8,3-0,4)=140 м³/ч 
 
(влагосодержания d_ух и d_пр определены по i-d диаграмме) 
 
в) воздухообмен для разбавления углекислого газа: 
 
- для теплого, холодного периодов и переходных условий: 
 
L=1400(3,7-0,91)=510 м³/ч 
 
Допустимая концентрация углекислого газа в помещениях с кратковременным пребыванием людей q_ух= q_в=3,7 г/м³; концентрация углекислого газа в наружном воздухе крупных городов q_пр= 0,91 г/м³. 
 
- 
 
Результаты расчета воздухообменов сводим в таблицу: таблица 7 
 
 
Анализ данной таблицы показывает, что наибольший воздухообмен получается для разбавления избыточной теплоты в холодный период года и при переходных условиях 3360 м³/ч.  
 
 
^ 3.2. Расчет воздухообмена по нормативной кратности для остальных помещений 
 
Для остальных помещений административного здания воздухообмен определяем по нормативным кратностям: 
 
- 
 
L=n∙Vn , (3.6) 
 
где n – нормативная кратность воздухообмена в 1 час; зависит от назначения  
 
помещения и приводится в соответствующих нормативных документах;  
 
V_n – объем помещения, м³. 
 
Воздухообмен для помещений по кратностям определяем в соответствии СНБ [3]. 
 
Результаты расчета сводим в таблицу: 
 
таблица 8 
 
 
^ 4. Определение количества и площади сечения вытяжных и приточных каналов, подбор жалюзийных решеток 
 
Вентиляционные вертикальные каналы (размерами 140х140 мм и 140х270 мм) размещаем во внутренних кирпичных стенах здания. 
 
Площадь поперечного сечения каналов, воздуховодов, живого сечения воздухораспределителей, м²: 
 
A=Lϑрек∙3600 , (4.1) 
 
где L – расход воздуха, м³/ч, 
 
ϑрек - рекомендуемая скорость движения воздуха в канале,  
 
воздуховоде, распределителе, м/с. 
 
Принимаются к установке каналы, воздуховоды, воздухораспредели-тели с близкой по значению площадью сечения А_о и определяется их количество: 
 
nкан.(реш.)=AA0 , (4.2) 
 
Определяем действительную скорость движения воздуха в каналах, воздуховодах, воздухораспределителях, м/с: 
 
ϑ0=Lnкан.(реш.)∙A0∙3600, (4.3) 
 
Рекомендуемые значения скорости принимаем по таблице 2.16 [5]. 
 
Рассчитаем площадь сечения вертикальных каналов и жалюзийных решеток, устанавливаемых на них. Расчет производим по вышеприведенным формулам, а результаты сводим в таблицу: 
 
 
- 
 
таблица 9 
 
 
* - тип принятых решеток СЕЗОН ВР-Г с горизонтальным расположением индивидуально регулируемых жалюзи. 
 
 
Определим суммарные воздухообмены по притоку и по вытяжке. Разницу между вытяжкой и притоком (дисбаланс) подаем в общий коридор. 
 
таблица 10

 
 
Разницу между вытяжкой и притоком (дисбаланс) подаем в общий коридор. Для первого этажа принимаем  кирпичный канал 140х140 с решеткой ВР-Г 150х200h. Для второго этажа канал 140х270 с решеткой ВР-Г 250х200h. 
 
 
^ 5. Определение производительности приточных и вытяжных установок. Описание принятых решений приточно-вытяжной вентиляции. 
 
В данном проекте приняты следующие конструктивные решения приточной и вытяжной вентиляции: 
 
а) вытяжная система вентиляции с естественным побуждением  
 
Воздухообмен происходит за счет гравитационного и ветрового давлений. Такая система состоит из приемной решетки, размещенной в стене, и внутренних кирпичных каналов, которые выходят на чердак здания, где объединяются в сборный вытяжной воздуховод из асбестоцементных коробов, из которого воздух поступает в вертикальную кирпичную шахту, выходящую на крышу здания и заканчивающуюся зонтом. 
 
б) приточная неорганизованная система вентиляции 
 
Осуществляется через неплотности окон, ограждений, через переточные решетки устанавливаемые в нижней части дверей (для санузлов). 
 
в) приточная система вентиляции с механическим побуждением 
 
- 
 
Состоит из воздухоприемного устройства, а также оборудования для нагрева и очистки приточного воздуха.  
 
Приток воздуха осуществляется вентиляционной установкой П1. Расчётное количество воздуха, подаваемое системой П1, составляет L= 7930 м³/ч. 
 
Забор воздуха осуществляется через воздухозаборную шахту, установленную у наружной стены здания. Приточные решетки металлические, установлены на высоте не менее 2м от пола. В приточной камере располагается модульная приточная установка в подвесном исполнении, состоящая из заслонки, фильтра, водяного воздухонагревателя (калорифера), вентилятора, шумоглушителя. Далее воздух по металлическим воздуховодам, смонтированным под потолком подвала, поступает в вертикальные каналы и через решётки типа ВР-Г в помещение. 
 
Приточная камера расположена под коридором.  
 
При объединении вытяжных каналов на чердаке и выборе расположения вытяжных каналов надо учитывать рекомендации из [2], согласно которым радиус действия системы вентиляции с естественным побуждением –не более 10м, с механическим –не более 30м. Сборные каналы на чердаке выполнены из асбестоцементных плит. Вытяжная шахта кирпичная.  
 
 
^ 6. Расчет раздачи приточного воздуха в назначенное помещение. 
 
Размер расчетного помещения 11,2х7,6х3,5м. Расчетный воздухообмен L = 3360 м³/ч. Нормируемая температура воздуха в помещении t_в = 18˚С, нормируемая скорость движения воздуха в помещении 0,2 м/с. Избыточная температура на выходе из распределителя: 
 
∆tо=tв-tпр=18-13=5℃ 
 
Определяем требуемую площадь живого сечения воздухораспределителей по формуле (4.1), исходя из рекомендуемой скорости υ_рек = 3 м/с: 
 
- 
 
A=Lϑрек∙3600=33603∙3600=0,31 м² 
 
Принимаем к установке потолочные воздухораспределители СЕЗОН ВР-Г 200х400h с площадью живого сечения 0,0625 м², определяем их количество по формуле (4.2): 
 
nреш=AA0=0,310,0625=5  
 
Определяем действительную скорость на выходе из воздухораспределителей по формуле (4.3): 
 
ϑ0=Lnкан.(реш.)∙A0∙3600=33605∙0,0625∙3600=2,99 м/с 
 
Расход воздуха через одну решетку: 
 
Lo=Lnреш=33605=672 м³/ч 
 
Скорость воздуха и избыточная температура воздуха при входе струи в рабочую зону определяем по формулам для осесимметричных струй: 
 
ϑx= mϑoAox∙KcKвKн , (6.1) 
 
∆tx= n∆toAox∙KвKcTKн , (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: 
 
h=Hпом-hпт=3,5-0,3=3,2 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: 
 
Xотр=0,5∙H , (6.4) 
 
где H – геометрическая характеристика струи, рассчитываемая по 
 
формуле: 
 
H=5,45∙m∙ϑ0∙4A0n∙∆t0 , (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:  
 
H=5,45∙1,8∙2,99∙40,06251,4∙5=5,54 м 
 
Xотр=0,5∙5,29=2,77 м 
 
Расчетную дальность струи определим по формуле: 
 
x=Xотр+Hпом-hр.з. (6.6) 
 
x=2,77+3,5-2=4,27 м 
 
Коэффициент KcT определяем по табл. 2.20 [5] в зависимости от величин A=AoAp и x=xmAp , где A_р – площадь помещения перпендикулярная потоку воздуха, приходящаяся на один воздухораспределитель, м².  
 
Aр=lпом∙Hпомn , (6.7) 
 
где l_пом, H_пом – длина и высота помещения соответственно; 
 
n – количество приточных каналов в помещении. 
 
Aр=11,2∙3,55=7,84 м² 
 
Теперь находим: 
 
A=0,06257,84=0,008  
 
x=4,271,87,84=0,85  
 
Т.о. из таблицы находим KcT=0,65 
 
Коэффициент стеснения Kc: 
 
Kc=KcT+0,9LconmLo∙xAp∙AoAp (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. 
 
Kc=0,65+0,9∙672672∙0,85∙0,06257,84=0,72 
 
Коэффициент взаимодействия Kв определяем по табл. 2.21 [5] в зависимости от отношения xl, где l – расстояние между струями.  
 
xl=4,272,3=1,9 
 
По таблице находим Kв=1,2. 
 
Коэффициент неизотермичности Kн при горизонтальной подаче охлажденного воздуха принимается равным 1. 
 
Скорость струи на входе в рабочую зону определяем по формуле (6.1): 
 
ϑx= 1,8∙2,990,06254,27∙0,72∙1,2∙1=0,27 м/с 
 
∆tx= 1,4∙50,06254,27∙1,20,65∙1=0,76℃  
 
- 
 
Воздух входит в рабочую зону с температурой на 0,76°С ниже, чем температура воздуха рабочей зоны, т.е. с температурой: 
 
tx=18-0,76=17,24℃  
 
И скоростью 
 
ϑx= 0,27 м/с 
 
Скорость и избыточная температура на оси струи при входе в рабочую зону должны соответствовать следующим требованиям: 
 
ϑx≤kϑнорм≤1,4∙0,2≤0,28 м/с  
 
∆tx≤∆tнорм.≤1,5℃  
 
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: 
 
Pгр=kзh(ρн-ρв)∙9,81 ,  
 
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: 
 
ρн=353(273+tн)=353(273+5)=1,27 кг/м³ 
 
Плотность внутреннего воздуха ρв=1,2 кг/м³ 
 
Гравитационное давление, действующее в вертикальных каналах первого этажа: 
 
Pгр1=0,9∙9,05∙1,27-1,2∙9,81=5,59 Па 
 
Гравитационное давление, действующее в вертикальных каналах второго этажа: 
 
Pгр2=0,9∙5,25∙1,27-1,2∙9,81=3,24 Па 
 
Для того, чтобы выбрать расчетное направление, определяем удельное располагаемое давление в направлении через канал 1 этажа (Rуд1) и 2 этажа (Rуд2), наиболее удаленные от вытяжной шахты участки 1 и 9. 
 
Rуд=Pгрl , 
 
где l – длина участка, м. 
 
Rуд1=Pгр1l17,1-5=5,594,6+0,28∙3+2,21+3,2=5,5910,85=0,52 Па/м 
 
Rуд2=Pгр2l5-10=3,243,2+2,17+0,28∙3+0,8=3,247,01=0,46 Па/м 
 
За расчетное принимаем направление через канал 2-го этажа, т.к. удельные потери давления на этом направлении имеют минимальную величину (Rуд2<Rуд1). 
 
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):  
 
F=2001,5∙3600=0,037 м² (принимаем воздуховод сечением 250х150). 
 
ϑ=2000,038∙3600=1,46 м/с 
 
участок 5 (вытяжная шахта):  
 
F=4001∙3600=0,11 м² (принимаем воздуховод сечением 500х250). 
 
ϑ=4000,125∙3600=0,89 м/с 
 
Эквивалентный диаметр (d_э) находим по формуле: 
 
dэ=2aba+b  
 
где a,b – стороны прямоугольного воздуховода или канала, мм.  
 
Расчет воздуховодов сводим в таблицу: 
 
 
- 
 
^ таблица 11 
 
 
- 
 
Участок 10: Кирпичный канал 140х140; d_э=140мм; ϑ10=500,02∙3600=0,69 м/с 
 
Местные сопротивления: решетка ζ=2; два поворота квадратного сечения (90˚) ζ=1,2.  
 
ζ10=2+2∙1,2=4,4  
 
Участок 9: ϑ10=500,038∙3600=0,37 м/с; абсолютная шероховатость для асбестоцементных каналов k_э=0,11мм, поэтому n=1 
 
тройник на проход LоLс=50100=0,5; fпfс=0,03750,0375=1; f0fc=0,020,0375=0,53 
 
ζ=0,7 
 
Участок 8:  
 
тройник на проход LоLс=50150=0,3; fпfс=0,03750,0375=1; f0fc=0,020,0375=0,53 
 
ζ=0,35 
 
Участок 7:  
 
тройник на проход LоLс=50200=0,25; fпfс=0,03750,0375=1; f0fc=0,020,0375=0,53 
 
ζ=0,27 
 
Участок 6:  
 
тройник на проход LоLс=200400=0,5; fпfс=0,03750,125=0,3; f0fc=0,03750,125=0,3 
 
ζ=0 
 
Участок 5: сечение шахты 500х250; зонт ζ=1,3 
 
Участок 11: поворот квадратного сечения (90˚) ζ=1,2; 
 
тройник ответвление LоLс=50100=0,5; fпfс=0,03750,0375=1; f0fc=0,020,0375=0,53  
 
ζ=0,8 
 
ξ11=1,2+0,8=2  
 
Участок 12: поворот квадратного сечения (90˚) ζ=1,2; 
 
тройник ответвление LоLс=50150=0,3; fпfс=0,03750,0375=1; f0fc=0,020,0375=0,53  
 
- 
 
ζ= -0,15 ξ12=1,2-0,15=1,05  
 
Участок 13: поворот квадратного сечения (90˚) ζ=1,2; 
 
тройник ответвление LоLс=50200=0,25; fпfс=0,03750,0375=1; f0fc=0,020,0375=0,53  
 
ζ= -0,15 
 
ξ13=1,2-0,15=1,05  
 
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); 
 
При помощи программы подбора предоставленной производителем к установке принимаем воздухонагреватель WH 100-5/3. Потеря давления на калорифере составляет 166,0 Па. 
 
Поскольку при подборе приточной установки, был учтен запас 10%, то характеристики калорифера отличаются от требуемых (результат подбора см. в приложении). 
 
 
8.3. Вентилятор 
 
Подоберем вентилятор для приточной системы общественного здания при следующих данных: расход воздуха L_сети =7930 м³/ч. Потери давления в - 
 
сети, определенные на основании аэродинамического расчета воздуховодов, ∆Р_сети = 250 Па, потери давления в фильтре – 189,5 Па, потери давления в калорифере – 166 Па. 
 
Производительность вентилятора: 
 
, м³/ч 
 
Развиваемое полное давление вентилятора 
 
Па 
 
Принимаем вентилятор VR 100-50/63.4D, частота вращения рабочего колеса n=1432 об/мин, N=3,667 кВт. 
 
 
^ 9. Акустический расчет приточной установки 
 
Основными источниками шума в вентиляционных установках является работающий вентилятор, электродвигатель, воздухораспределители, воздухозаборные устройства. При работе вентилятора возникает аэродинамический и механический шум. 
 
Ближайшее помещение со стороны нагнетания вентилятора является зал заседаний размером 11,2х7,6х3,5м, объёмом 293 м³, воздух поступает через 5 жалюзийных решеток типа ВР-Г размером 250х400h мм. Скорость выхода воздуха не превышает 3 м/с. Приточные решетки установлены на 0,3 м от потолка. Воздух из решетки выходит параллельно потолку (угол q » 0^о). В приточной камере установлен радиальный вентилятор VR 100-50/63.4D с параметрами: производительность L = 8720 м³/ч, развиваемое давление Р_в= 667 Па, частота вращения n = 1432 об/мин. Необходимо определить октавный уровень громкости в помещении, от приточной вентиляционной установкой, выявить требуемое снижение уровня шума и подобрать глушитель.  
 
Расчёт ведется для октавной полосы частотой 125 Гц.  
 
- 
 
Для административных зданий скорость выхода воздуха из приточных решеток следует принимать не более 3 м/с. В этом случае шумом, генерируемом в самой решетке, можно пренебречь.  
 
1. Допустимый уровень звукового давления устанавливаем по табл.2.31[5]. Для залов заседаний дБ. 
 
2. Определяем октавный уровень звуковой мощности аэродинамического шума вентилятора, излучаемого в вентиляционную сеть со стороны нагнетания, дБ.: 
 
 
где - критерий шумности вентилятора на стороне нагнетания; длявентилятора типа 
 
ВР280 – 46 при диаметре рабочего колеса 100 мм на стороне нагнетания 
 
=33 дБ, (табл.2,32[5]);  
 
Р_в - полное давление вентилятора. Па, Р_в = 667 Па; 
 
Q - производительность вентилятора, м³/ч, Q = 8720/3600 = 2,42 м³/с; 
 
d - поправка на режим работы вентилятора; если вентилятор подобран с  
 
максимальным КПД или отклонение от h_max не > 10 %, то d =0; если отклонение от 
 
h_max до 20%Þ d =3 дБ; 
 
DL₁ - поправка, учитывающая распределение звуковой мощности по октавным  
 
полосам, дБ, DL₁= 5 дБ (125) (табл.2,33[5]); 
 
DL₂ - поправка, учитывающая присоединение воздуховода, дБ, 125гц: DL₂ = 2 дБ,  
 
(табл.2,34[5]). 
 
Для 125 Гц: 
 
дБ 
 
3. Определяем снижение звуковой мощности в элементах вентиляционной сети, дБ: 
 
 
где - сумма снижений уровня звукового давления в различных элементах сети 
 
воздуховода до входа в расчетное помещение. 
 
- 
 
Снижение октавных уровней звуковой мощности в ответвлении определяем по формуле: 
 
, дБ 
 
где m_п — отношение площадей сечений воздуховодов m_n = F_маг./åF_отв.i; 
 
F_отв.i- площадь сечения воздуховода ответвления м²; 
 
F - площадь сечения воздуховода перед ответвлением, м²; 
 
åF_отв.i - суммарная площадь поперечных сечений воздуховодов ответвлений, м²; 
 
Для тройника-поворота: 
 
Тогда: , дБ 
 
Для тройника-поворота: 
 
Тогда: , дБ 
 
Поворот размером 270х140 мм под прямым углом DL_п=0 (табл.2.36 [5]). Потерю звуковой мощности в кирпичном канале можно не учитывать. Потеря звуковой мощности в результате отражения звука от приточной решетки для частоты 125 Гц-15дБ (табл.2.37[5]), тогда суммарное снижение уровня звуковой мощности в элементах вентиляционной сети до расчётного помещения в октавной полосе 125 Гц:  
 
= 4+6,4+15=25,4 дБ, 
 
3. Определяем октавные уровни звукового давления в расчётной точке помещения. Для помещений объёмом более 120 м³ проникании шума в помещение через несколько распределителей одной вентиляционной системы, октавный уровень звукового давления определяем по формуле: 
 
, дБ 
 
где ^ В - постоянная помещения, м², 
 
Постоянную помещения в октавных полосах частот следует определять по формуле:  
 
В = B₁₀₀₀ ·m 
 
где В₁₀₀₀ - постоянная помещения, м² ,на среднегеометрической частоте 1000 Гц,  
 
для общественных зданий определяется в зависимости от объёма V, м³, и типа 
 
помещения; 
 
m - частотный множитель, m=0,62 (для 125 Гц). 
 
Объём расчётного помещения V = 297 м³, тогда В₁₀₀₀=V/6=293/6=49 м² 
 
Для октавной полосы 125Гц: 
 
В=49·0,62=30,4 м² 
 
Ф_i – коэффициент направленности, определяется по рис. 2.18 [5]. 
 
r_i – расстояние от геометрического центра источника шума до расчетной точки для  
 
i-ого воздухораспределительного устройства (решетки). Для первой по ходу решетки 
 
r_i=3м. 
 
, дБ 
 
Требуемое снижение октавного уровня звукового давления в полосе частот 125 Гц: 
 
дБ 
 
где n_с - в нашем случае число вентиляционных систем с механическим побуждением, обслуживающих расчётное помещен