Аналитический способ расчета воздухообмена в зрительном зале (летний период).

Составляем уравнение воздушно – теплового баланса.

G_ПР = G_ВЫТ (1)

G_ПР  J_ПР + Q=G_ВЫТ  J_ВЫТ (2)

G_ПР  d_ПР + W = G_ВЫТ  d_ВЫТ (3)

[ ^г/_{кг.сух.воз}.]

d_ПР – влагосодержание приточного воздуха [ ^г/_{кг.сух.воз}.]

J_ПР – энтальпия приточного воздуха J_ПР = 11,98 [^ккал/_{кг сух. воз}] (/2/ для города Тула)

t_ПР – температура приточного воздуха (для летнего периода эта температура равна температуре наружного воздуха т.к. в помещение подается наружный воздух без предварительной подготовки) t_ПР = 22,2 ⁰С

Из уравнения (3) выразим влагосодержание удаляемого из помещения воздуха с учетом уже посчитанного влагосодержания приточного воздуха:

Запишем уравнение для определения теплосодержания (энтальпии) влажного воздуха. Энтальпия влажного воздуха складывается из энтальпии сухой его части с t и энтальпии водяного пара (597+0,43 t)  (^d/₁₀₀₀)

[^ккал/_{кг сух. воз}]

c – теплоемкость сухого воздуха c = 0,24 [^ккал/_кг 0_С]

t – температура воздуха в [ ⁰С ]

d – влагосодержание воздуха [ ^г/_{кг.сух.воз}.]

Подставим в данную формулу температуру верхней зоны t_В.З = t_УХ = 30,16 ⁰С и получим уравнение для энтальпии удаляемого из помещения воздуха J_ВЫТ :

С учетом равенства (1) и подставляя полученные значения в уравнение (2) запишем:

G_ПР  J_ПР + Q = G_ВЫТ  J_ВЫТ =11,98 G_ПР + 38901,4 = G_ПР (7,238+0,609)

11,98 G_ПР + 38901,4 = 7,238 G_ПР + 6,894 G_ПР + 8207,42

-2,152 G_ПР = - 30693,9

G_ПР = G_ВЫТ = 14262,9 [^кг/_ч]

[м³/ч]

[м³/ч]

Холодный период.

Необходимо помнить следующее: производительность приточного вентилятора подающего воздух в зрительный зал, остаётся неизменной, т.е. [м³/ч].

В целях экономии тепла в зимний период в зрительном зале следует применять рециркуляцию, при этом часть воздуха удаляемая из зрительного зала, смешивается с наружным воздухом перед калориферной установкой и возвращается обратно в зрительный зал.

Основной вредностью в зимний период в зрительном зале является углекислый газ СО₂, т.к. теплоизбытки в этом случае значительно меньше. Поэтому количество наружного воздуха, подаваемого в зрительный зал в зимний период, должно быть определено из условия разбавления углекислого газа до предельно допустимой концентрации (ПДК – С_ПДК = 1,65 [ ^г/_кг ] ), но не менее 20 [м³/ч] на 1-го зрителя:

1. Для определения минимального количества наружного воздуха, подаваемого в зрительный зал необходимо знать плотность наружного воздуха в зимний период [ ^кг/_м3 ] и условие, что на одного зрителя должно подаваться не менее 20 [м³/ч]:

[^кг/_ч]

2. Газовыделения:

[^кг/_ч]

–количество выделяемого зрителями углекислого газа =14398,6 [^Г/_Ч]

С_ПДК – предельно допустимая концентрация углекислого газа в воздухе зрительного зала С_ПДК = 1,65 [ ^г/_кг ]

С_Н – содержание углекислого газа в наружном воздухе С_Н =0,3[ ^г/_кг ] (принимается из исходных данных для проектирования)

Из расчётов видно, что необходимо принять:

G_Н = 11140,2 [^кг/_ч], так как: G_Н = 11140,2 [^кг/_ч] > =10665,6 [^кг/_ч].

При организации воздухообмена в зрительном зале с рециркуляцией воздуха в холодный период уравнение воздушного баланса зрительного зала выразится следующим образом:

G^З_ПР = G_Н + G_РЕЦ

G^З_ПР – количество воздуха, подаваемого в зрительный зал в холодный период года. Для того, чтобы определить количество приточного воздуха в зимний период необходимо узнать температуру приточного воздуха. Для этого зададимся первоначальной температурой t_ПР = 10 ^оС. При данной температуре определим плотность приточного воздуха:

^З_ПР = 1,293= 1,293= 1,223 [^кг/_м3 ], тогда G^З_ПР = L^Л_ПР  ^З_ПР = 12169,8 1,223 = 14883,7 [^кг/_ч]

G_Н - количество удаляемого воздуха из верхней зоны помещения равное количеству подаваемого наружного воздуха в зрительный зал.

G_Н = 11140,2 [^кг/_ч]

G_РЕЦ – количество воздуха, отбираемого на рециркуляцию из нижней зоны зрительного зала

Определим из этого уравнения значение G_РЕЦ:

G_РЕЦ = G^З_ПР – G_Н = 14883,7 – 11140,2 = 3743,5 [^кг/_ч]

Определим объемное количество внутреннего воздуха на рециркуляцию, для чего в первую очередь определим плотность рециркуляционного воздуха т.е. плотность воздуха рабочей зоны ^З_В.В = 1,293= 1,293= 1,189 [^кг/_м3 ]:

[м³/ч]

Проверим удовлетворяет ли объемный расход воздуха на рециркуляцию условию L_РЕЦ  0,5L^Л_ПР : 3148,4  0,512169,8  2953,9 < 6084,9  данное условие выполняется

Определим температуру уходящего воздуха в зимний период:

t_УХ = t_Р.З + grad t  (Н_ПОМ – h_Р.З.)

t_Р.З. – температура в зоне размещения зрителей, t_Р.З. = 18 ^оС

Н_ПОМ – разность отметок уровня пола и центра вытяжных отверстий Н_ПОМ = 5,5 [м]

h_Р.З. – высота рабочей зоны (принимаем по нормам для сидящего человека h_Р.З. =1,5 м).

grad t – градиент температуры (коэффициент нарастания температуры) по высоте помещения (определяется по эмпирическим данным). Значения градиента температуры определяем в зависимости от удельных избытков явного тепла (q_уд^я) и периода года по графику Рис. 2.

Q^Я_Т.И. – явные теплоизбытки в зрительном зале Таблица №1 Q ^Я_Т.И. = 36299,2 [^ккал/_ч]

V_ВН – внутренний строительный объём зрительного зала. V_ВН = 4571,4 [м³]

q ^Я_УД. = 29,84 => grad t = 1,4 [ ^С/_м ]

t_УХ = t_Р.З + grad t  (Н_ПОМ – h_Р.З.) = 18 + 1,4 (5,5 – 1,5) = 23,6 ⁰С

Определим объемный расход воздуха удаляемого из верхней зоны помещения предварительно определив плотность воздуха верхней зоны помещения в зимний период:

^З_ВЫТ = 1,293= 1,293= 1,167 [^кг/_м3 ]

G_Н = G_ВЫТ = 11140,2 [ ^кг/_ч ]

[м³/ч]

Дальнейшие расчеты сводятся к определению с помощью J – d диаграммы параметров приточного (t^З_ПР; J^З_ПР) и смеси наружного с рециркуляционным (t_СМ; J_СМ) воздуха для чего необходимо определить:

Определим угловую характеристику луча процесса поглощения вредностей:

[ ^ккал/_г ]

W^З_ВЛ – полные влаговыделения в зрительном зале в зимний период W^З_ВЛ = 15,84 [ ^кг/_час]

Q^З_ТИ – полные тепловыделения в зрительный зал в холодный период года Q^З_ТИ = 47783,7 [ ^кг/_ч ]

Определим приращение влагосодержания воздуха после его подачи в зрительный зал:

[ ^г/_{кг.сух.воз}.]

W^З_ВЛ – полные влаговыделения в зрительном зале в зимний период W^З_ВЛ = 15840 [ ^г/_ч]

G^З_ПР – количество воздуха подаваемого в зрительный зал в холодный период года G^З_ПР = 14883,7 [ ^кг/_ч ]

Определим влагосодержание наружного воздуха из уравнения энтальпии 0,22[ ^г/_{кг с.в.}]

Определим влагосодержание смеси наружного с рециркуляционным воздухом:

G_РЕЦ – количество воздуха, отбираемого на рециркуляцию из нижней зоны зрительного зала G_РЕЦ = 3743,5 [^кг/_ч]

G_НАР – количество удаляемого воздух из верхней зоны помещения равное количеству подаваемого наружного воздуха в зрительный зал.

G_Н = 11140,2 [^кг/_ч]

d^З – приращение влагосодержания воздуха после его подачи в зрительный зал d = 1,064 [ ^г/_{кг.сух.воз}.]

d_НАР – влагосодержание наружного воздуха

d_НАР = 0,22 [ ^г/_{кг.сух.воз}.]

0,578 [ ^г/_{кг.сух.воз}.]

Рассчитаем влагосодержание воздуха в зоне размещения зрителей:

[ ^г/_{кг сух воз} ]

На J – d диаграмме наносим т. Н характеризующую параметры наружного воздуха, строится изотерма t_Р.З = 18 ⁰С . Затем на пересечении линии влагосодержания d_Р.З. = 1,642 [^г/_{кг сух воз} ]

Отмечаем т. В, характеризующую параметры воздуха в зоне размещения зрителей. Соединяем т. Н с т. В , на пересечении данной прямой с линией влагосодержания d_СМ = 0,578 [ ^г/_{кг.сух.воз}.] находим т. С характеризующую параметры смеси наружного и рециркуляционного воздуха. Из т. С строится линия подогрева воздуха в калориферах, а из т. В луч процесса ассимиляции тепла и влаги в зимний период с угловым коэффициентом  = 3016,6. На их пересечении находим т. П, характеризующую параметры приточного воздуха.

Данные, полученные с графического построения на J – d диаграмме.

РБАР = 745 [мм рт ст]
tПР = 9,8 0С	d Р.З = 1,642 [ г/кг сух. воз]
dПР = 0,578 [ г/кг сух. воз]	J Р.З = 5,2 [ккал/кг сух. воз]
JПР = 2,7 [ккал/кг сух. воз]