8.3 Расчет вентиляции

Системы отопления и системы кондиционирования следует устанавливать так, чтобы ни теплый, ни холодный воздух не направлялся на людей. На производстве рекомендуется создавать динамический климат с определенными перепадами показателей. Температура воздуха у поверхности пола и на уровне головы не должна отличаться более, чем на 5 градусов. В производственных помещениях помимо естественной вентиляции предусматривают приточно-вытяжную вентиляцию. Основным параметром, определяющим характеристики вентиляционной системы, является кратность обмена, т.е. сколько раз в час сменится воздух в помещении [2].

Произведем расчет вентиляции по исходным данным:

– объем рабочего помещения – 151,263 м³;

– длина – 7,35 м;

– ширина – 4,9 м;

– высота потолков – 4,2 м;

Необходимый для обмена объем воздуха V_вент определим, исходя из уравнения теплового баланса:

, (8.1)

где С – удельная теплопроводность воздуха , Дж/кг К;

t_уход – температура уходящего воздуха, ⁰С;

t_приход – температура приходящего воздуха, ⁰С;

Y– плотность воздуха, мг/см;

Q_избыт – избыточная теплота, Вт.

Удельная теплопроводность воздуха равна 1000 Дж/кг К, плотность воздуха 1,2 мг/см. Температуру приходящего воздуха примем равной 18 ⁰С.

Температура уходящего воздуха рассчитывается по формуле:

, ⁰С , (8.2)

где t_р.м.– температура на рабочем месте, ⁰С;

Н – высота помещения, м;

t – превышение температуры на 1м высоты помещения, ⁰С.

Оптимальная температура на рабочем месте 25 ⁰С. Допускаем превышение температуры 2 ⁰С. Подставив в формулу (8.2) выбранные коэффициенты, получим:

⁰С.

Для определения избыточной теплоты воспользуемся формулой:

Q_избыт = Q_изб.1 + Q_изб.2 + Q_изб.3 , Вт, (8.3)

где Q_изб.1 – избыток тепла от электрооборудования и освещения, Вт;

Q_изб.2 – теплопоступление от солнечной радиации, Вт;

Q_изб.3 – тепловыделения людей, Вт.

Избыток тепла от электрооборудования и освещения рассчитывается по формуле:

Q_изб.1 = Е  р , Вт, (8.4)

где Е – коэффициент потерь электроэнергии на теплоотвод ;

р – мощность.

Подставив коэффициент потерь Е=0,55 и мощность р = 600 Вт, по формуле (8.4) вычислим Q_изб.1 . Избыток тепла от электрооборудования и освещения равен 330 Вт.

Для расчета теплопоступлений от солнечной радиации воспользуемся формулой:

Q_изб.2 =m  S  k  Q_c , Вт, (8.5)

где m – число окон;

S – площадь окна;

k – коэффициент, учитывающий остекление.

Q_c – теплопоступление от окон.

В помещении 4 оконных проема, каждый площадью 4,6 м². Каждое окна имеет двойное остекление. Для двойного остекления k = 0,6. Теплопоступление от окон примем равным 127 Вт/м.

Подставив значения в формулу (8.5), получим:

Q_изб.2 = 4  4,6 0,6 127 = 1402 Вт

Тепловыделения людей определим, воспользовавшись формулой:

Q_изб.3 = n  q , Вт (8.6)

где q – 80 Вт/чел.;

n – число людей.

Принимая n = 15, а тепловыделения от 1 человека равными 80 Вт/чел, получим по формуле (8.6) Q_изб.3 = 1200 Вт.

Рассчитанные значения подставим в формулу (8.3), получим:

Q_избыт = 330 +1402 + 1200 = 2932 Вт

Из уравнения теплового баланса (8.1) следует:

Оптимальным вариантом является кондиционирование воздуха, т.е. автоматическое поддержание его состояния в помещении в соответствии с определенными требованиями (заданная температура, влажность, подвижность воздуха) независимо от изменения состояния наружного воздуха и условий в самом помещении.

Вентиляционная система состоит из следующих элементов:

1. Приточной камеры, в состав которой входят вентилятор с электродвигателем, калорифер для подогрева воздуха в холодное время года и жалюзная решетка для регулирования объема поступающего воздуха;

2. Круглого стального воздуховода длиной 1,5 м;

3. Воздухораспределителя для подачи воздуха в помещение.

Потери давления в вентиляционной системе определяются по формуле:

, Па, (8.7)

где R - удельные потери давления на трение в воздуховоде, Па/м;

l - длина воздуховода, м;

V - скорость воздуха;

- плотность воздуха.

Необходимый диаметр воздуховода для данной вентиляционной системы рассчитывается по формуле (8.8):

,м. (8.8)

Скорость воздуха равна 3 м/с, плотность воздуха 1,2 кг/м. Рассчитываем диаметр воздуховода по формуле (8.8):

Принимаем в качестве диаметра ближайшую большую стандартную величину – 0,45 м, при которой удельные потери давления на трение в воздуховоде R=0,24 Па/м.

Местные потери возникают в железной решетке (=1,2), воздухораспределителе (=1,4) и калорифере (=2,2). Отсюда, суммарный коэффициент местных потерь в системе:

 = 1,2 +1,4 + 2,2 = 4,8

Тогда потери давления в вентиляционной системе определим, подставив полученные значения в формулу (8.7):

С учетом 10 %-го запаса:

V_вент = 110%  1442 = 1586,2 м/ч

По каталогу выбираем вентилятор осевой серии МЦ4: расход воздуха - 1600, давление – 40 Па, КПД - 65% , скорость вращения - 960 об/мин, диаметр колеса - 400 мм, мощность электродвигателя – 0,032 кВт.