Расчет вентиляции по тепловыделениям
2. Расчёт потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции Общие сведения
Вентиляция – организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха, загрязнённого вредными примесями (газами, парами, пылью), и подачу в него свежего воздуха.
По способу подачи в помещение свежего воздуха и удалению загрязнённого системы вентиляции подразделяют на естественную, механическую и смешанную. По назначению вентиляция может быть общеобменной и местной.
Методика расчёта
При общеобменной вентиляции потребный воздухообмен определяют из условия удаления избыточной теплоты и разбавления вредных выделений свежим воздухом до допустимых концентраций. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны устанавливают по ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
(2.1)
гдеQизб– избыточное количество теплоты, кДж·ч;с– теплоёмкость воздуха, Дж/кг·К;с= 1,2 кДж·кг К;р– плотность воздуха, кг/м3; t уд– температура воздуха, удаляемого из помещения, принимается равной температуре воздуха в рабочей зоне,t пр– температура приточного воздуха,оС.
Расчётное значение температуры приточного воздуха зависит от географического расположения предприятия; для Москвы её принимают равной 22,3оС.
Температуру воздуха в рабочей зоне принимают на 3…5оС выше расчётной температуры наружного воздуха.
Плотность воздуха, поступающего в помещение.
(2.2)
Избыточное количество теплоты, подлежащей удалению из производственного помещения, определяют по тепловому балансу.
Q изб = Q пр - Qрасх (2.3)
гдеQ пр – теплота, поступающая в помещение от различных источников, кДжч,Qрасх - потери теплоты в помещении через конструкции зданий, кДж/ч.
К основным источникам тепловыделений в производственных помещениях относятся:
1. Горячие поверхности оборудования (печи, сушильные камеры, трубопроводы и др.)
2. Оборудование с приводом от электродвигателей;
3. Солнечная радиация
4. Персонал, работающий в помещении;
5. Различные остывающие массы (металл, вода и др.)
Поскольку перепад температур воздуха внутри и снаружи здания в тёплый период года незначительный (3…5 С), то при расчёте воздухообмена по избытку тепловыделений потери теплоты через конструкции зданий можно не учитывать. При этом некоторое увеличение воздухообмена благоприятно влияет на условия труда работающих в наиболее жаркие дни тёплого периода года.
С учётом изложенного формула (2.3) принимает следующий вид:
Qизб= Q пр (2.4)
В настоящем расчётном задании избыточное количество теплоты определяется только с учётом тепловыделений электрооборудования и работающего персонала.
Qпр =Qэ.о. + Qр (2.5)
гдеQэ.о.- теплота, выделяемая при работе электродвигателей оборудования, кДж/ч, Qр – теплота, выделяемая работающим персоналом, кДж/ч
Теплота, выделяемая электродвигателями оборудования.
Qэ.о.= 3528· ·N (2.6)
где - коэффициент, учитывающий загрузку оборудования, одновременность его работы, режим работы;= 0,25… 0,35;N– общая установочная мощность электродвигателей, кВт.
Теплота, выделяемая работающим персоналом,
Qр = n ·Kp(2.7)
гдеn– число работающих человек;Кр– теплота, выделяемая одним человеком, кДж/ч, принимается равной при лёгкой работе 300 кДж/ч, при работе средней тяжести 400 кДжч; при тяжёлой работе 500 кДжч.
Расход приточного воздуха, м3ч, необходимый для поддержания концентрации вредных веществ в заданных пределах,
(2.8)
гдеG– количество выделяемых вредных веществ, мг/ч,qуд – концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, которая не должна превышать предельно допустимую, мг/м3, т.е.qудqпдк;qпр– концентрация вредных веществ в приточном воздухе, мг/м3.
qпр0,3qуд (2.9)
Определение потребного воздухообмена.
Для определения потребного воздухообмена L необходимо сравнить величины L1 и L2, рассчитанные по формулам (2.1) и (2.8) и выбрать наибольшую из них.
Кратность воздухообмена, 1/ч:
(2.10)
гдеL– потребный воздухообмен, м3ч;Vc– внутренний свободный объём помещения, м3
Кратность воздухообмена помещений обычно составляет от 1 до 10 (большие значения для помещений со значительными выделениями теплоты, вредных веществ или небольших по объёму).
Для машино- и приборостроительных цехов рекомендуемая кратность воздухообмена составляет 1…3, для литейных, кузнечно-прессовых, термических цехов, химических производств – 3…10.
Расчет воздухообмена
Основными расчетами воздухообмена являются расчет за санитарными нормами, расчет за нормированной кратностью, расчет за компенсацией местных вытяжек. Также существует воздухообмен на ассимиляцию явной и полной теплоты, на удаление влаги, на разбавление вредоносных веществ в воздухе. Для каждого из этих критериев существует своя методика расчета воздухообмена.
Перед началом расчета воздухообмена нужно знать такие данные:
- количество вредных выбросов в помещение(теплоты, влаги, газов, паров) за один час;
- количество вредных веществ на один кубометр воздуха в помещении.
Расчет по кратности
Воздухообмен за кратностью определяется по формуле:
Lk=k•V (м3/час),
где k – нормированная кратность воздухообмена;
V- объем помещения, м3.
Показатель k для разных помещений и подробности расчета по кратности представлены в статье Кратность воздухообмена и Таблицы кратности воздухообмена по СПиПам.
Воздухообмен по теплоизбыткам
Воздухообмен по тепловыделениям определяется в том случае, если в помещении присутствует большое количество теплоты, которую нужно удалить.
Расчет воздухообмена по теплоизбыткам ведут по формуле:
L=3,6•Qизл/(ρ•c•(tуд–tпр)) (м3/час),
где Qизл – количество теплоты, которая выделяется в помещение, Вт;
ρ — плотность воздуха в помещении, кг/м3;
с – массовая теплоемкость воздуха;
tуд – температура воздуха, который удаляется вентиляцией, ºС;
tпр – температура воздуха,что подается, ºС.
Расчет воздухообмена по влаговыделениям
Нужный воздухообмен по избыткам влаги в помещении можно рассчитать за формулой:
L= W/(ρ(dyд–dпр) (м3/час),
где W – выделение влажности в помещении, ;
ρ — плотность воздуха в здании, кг/м3;
dуд – содержание влаги в воздухе, что удаляется системой вентиляции;
dпр – содержание влаги в воздухе, который подается.
Воздухообмен по газовыделениям
Воздухообмен по газовым выделениям в помещение рассчитывают за формулой:
L=K/(Kгдк–Kпр) (м3/час),
где К – весовое количество газов, что выделяются в помещение;
Кгдк – предельно допустимая концентрация газов;
Кпр – концентрация газов в подающемся воздухе.
Воздухообмен по санитарным нормам
Расчет воздухообмена в помещении по санитарным нормам (по количеству людей) определяется с условия обеспечения человека необходимым количеством свежего воздуха. Для общественных зданий санитарные нормы предусматривают подачу 20 м3/час•чел при временном пребывании человека в помещении, 40 м3/час•чел при длительном пребывании и 80м3/час•чел для спорт зала.
Формула расчета воздухообмена:
L= n•l (м3/час),
где n — количество людей, чел;
l — санитарная норма подачи воздуха, м3/час•чел.
Расчетный воздухообмен
За расчетное значение воздухообмена принимают максимальное значение из расчетов по теплопоступлениям, влагопоступлениям, поступлением вредных паров и газов, по санитарным нормам, компенсации местных вытяжек и нормативной кратности воздухообмена.
Воздухообмен жилых и общественных помещений обычно рассчитывают по кратности воздухообмена или по санитарным нормам.
После расчета требуемого воздухообмена составляется воздушный баланс помещений, подбирается количество воздухораспределителей и делается аэродинамический расчет системы. Поэтому советуем вам не пренебрегать расчетом воздухообмена, если хотите создать комфортные условия вашего пребывания в помещении.
Читайте также:
Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции
Вентиляция — организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха, загрязненного вредными примесями (газами, парами, пылью), и подачу в него свежего воздуха.
По способу подачи в помещение свежего воздуха и удалению загрязненного системы вентиляции подразделяют на естественную, механическую и смешанную. По назначению вентиляция может быть общеобменной и местной.
Общеобменная вентиляция – это система вентиляции, которая предназначена для подачи чистого воздуха в помещение, удаления избыточной теплоты, влаги и вредных веществ из помещения. В последнем случае она применяется, если вредные выделения поступаю непосредственно в воздух помещения, а рабочие места не фиксированы и располагаются по всему помещению.
Обычно объем воздуха Lпрподаваемого в помещение при общеобменной вентиляции, равен объему воздухаLв, удаляемого из помещения. Однако в чистых цехах электровакуумного производства для которых большое значение имеет отсутствие пыли, объем притока воздуха делается больше объема вытяжки, за счет чего создается некоторые избыток давления в производственном помещении, что исключает попадание пыли из соседних помещений. В общем случае разница между объемами приточного и вытяжного воздуха не должна превышать 10…15%.
В системах с механическим побуждением перемещения воздуха по воздуховодам осуществляется вентиляторами, которые создают значительно большее давление по сравнению с естественным побуждением. Это дает возможность увеличить скорость движения воздуха, подавать воздух на большее расстояние и предусматривать воздуховоды меньшего сечения.
Подбор вентилятора осуществляется по аэродинамическим характеристикам, которые составлены для каждого номера и типа вентилятора и выражают зависимость между его производительностью по воздуху, давлением и числом оборотов рабочего колеса. При этом из различных типов и номеров вентиляторов выбирается тот, чей КПД больший при одинаковых производительности и давлении. Следует помнить, что КПД выбранного вентилятора должен быть не менее 0,85 ήмакс(ήмакс- максимальный КПД вентилятора по его аэродинамической характеристики). Окружная скорость рабочего колеса центробежного вентилятора по условию бесшумности должна быть не более 25 м/с для жилых зданий и 17 м/с для клубов и кинотеатров; окружная скорость рабочего колеса осевых вентиляторов – не более 35 м/с для жилых зданий и 25 м/с для клубов и кинотеатров.
2. Методика расчета
При общеобменной вентиляции потребный воздухообмен определяют из условия удаления избыточной теплоты и разбавления вредных выделений свежим воздухом до допустимых концентраций [2, 3]. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны устанавливают по ГОСТ 12.1.005-88.
2.1.Расчетное значение температуры приточного воздуха зависит от географического расположения предприятия принимают равной 22,3 °С.
Температуру воздуха в рабочей зоне принимают на 3...5 °С выше расчетной температуры наружного воздуха. Плотность воздуха, кг/м3, поступающего в помещение,
.(1)
Избыточное количество теплоты, подлежащей удалению из производственного помещения, определяют по тепловому балансу:
,(2)
где —теплота, поступающая в помещение от различных источников, кДж/ч;
—теплота, расходуемая (теряемая) стенами здания и уходящая с нагретыми материалами, кДж/ч.
К основным источникам тепловыделений в производственных помещениях относятся:
горячие поверхности оборудования (печи, сушильные камеры, трубопроводы и др.);
оборудование с приводом от электродвигателей;
солнечная радиация;
персонал, работающий в помещении;
различные остывающие массы (металл, вода и др.).
Поскольку перепад температур воздуха внутри и снаружи здания в теплый период года незначительный (3...5 °С), то при расчете воздухообмена по избытку тепловыделений потери теплоты через конструкции зданий можно не учитывать. При этом некоторое увеличение воздухообмена благоприятно влияет на условия труда работающих в наиболее жаркие дни теплого периода года.
С учетом изложенного формула (2) принимает следующий вид:
.(3)
В настоящем расчетном задании избыточное количество теплоты определяется только с учетом тепловыделений электрооборудования и работающего персонала:
,(4)
где , —теплота, выделяемая при работе электродвигателей оборудования, кДж/ч;
, — теплота, выделяемая работающим персоналом, кДж/ч.
Теплота, выделяемая электродвигателями оборудования,
,(5)
где β — коэффициент, учитывающий загрузку оборудования, одновременность его работы, режим работы; β = 0,25...0,35; N—общая установочная мощность электродвигателей, кВт.
Теплота, выделяемая работающим персоналом,
(6)
где n—число работающих, чел.; Кр—теплота, выделяемая одним человеком,КДж/ч (принимается равной при легкой работе 300 кДж/ч; при работе средней тяжести 400 кДж/ч; при тяжелой работе 500 кДж/ч).
2.2.Расход приточного воздуха, м3/ч, необходимый для отвода избыточной теплоты,
(7)
где Qиз6 — избыточное количество теплоты, кДж/ч; с — теплоемкость воздуха, Дж/(кг-К);с= 1,2кДж/(кг·К); ρ —плотность воздуха, кг/м3;tуд — температура воздуха, удаляемого из помещения, принимается равной температуре воздуха врабочей зоне, °С; tпр — температура приточного воздуха, °С.
Расход приточного воздуха, м3/ч, необходимый для поддержания концентрации вредных веществ в заданных пределах,
,(8)
где G— количество выделяемых вредных веществ, мг/ч (см. таблицу); qуд —концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, которая не должна превышать предельно допустимую, мг/м3, т. е.qуд < qпдк;qпр—концентрация вредных веществ в приточном воздухе, мг/м3.
(9)
2.3.Определение потребного воздухообмена.
Для определения потребного воздухообмена L необходимо сравнить величиныL1 иL2, рассчитанные по формулам (1) и (8), и выбрать наибольшую из них.
2.4. По номограмме (рис. 1) подобрать вентилятор ЦАГИ серия Ц4-70 № 6 и определить его основные характеристики: окружная скорость колеса ω, м/с, число оборотов n, об/мин, КПД η, полное давление H кгс/м2 ( мм вод ст)
2.5. Кратность воздухообмена, 1/ч,
(10)
где L—потребный воздухообмен, м3/ч;Vc—внутренний свободный объем помещения, м3.
Кратность воздухообмена помещений обычно составляет от 1 до 10 (большие значения для помещений со значительными выделениями теплоты, вредных веществ или небольших по объему).
Для машино- и приборостроительных цехов рекомендуемая кратность воздухообмена составляет 1...3, для литейных, кузнечно-прессовых, термических цехов, химических производств — 3...10.
6.2. Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции
Вентиляция – организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха, загрязненного вредными примесями (газами, парами, пылью), и подачу в него свежего воздуха.
По способу подачи в помещение свежего воздуха и удалению загрязненного системы вентиляции подразделяют на естественную, механическую и смешанную. По назначению вентиляция может быть общеобменной и местной.
При ощеобменной вентиляции потребный воздухообмен определяют из условия удаления избыточной теплоты и разбавления вредных выделений свежим воздухом до допустимых концентраций. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны устанавливают по ГОСТ 12.1.005-88 [55].
Методика расчета.
Расход приточного воздуха, м/ч, необходимый для отвода избыточной теплоты, определяют по зависимости
L=, (3)
где Q- избыточное количество теплоты, кДж/ч; с – теплоемкость воздуха, Дж/(кг К); с=1,2 кДж/(кг К);
- плотность воздуха, кг/м
;t
- температура воздуха, удаляемого из помещения, принимается равной температуре воздуха в рабочей зоне,
С;t
-температура приточного воздуха,
С.
Расчетное значение температуры приточного воздуха зависит от географического расположения предприятия; для г. Ижевска ее принимают равной 22,3С.
Температуру воздуха в рабочей зоне принимают на 3…5С выше расчетной температуры наружного воздуха.
Плотность воздуха, кг/м, поступающего в помещение,
. (4)
Избыточное количество теплоты, подлежащей удалению из производственного помещения, определяют по тепловому балансу:
Q=, (5)
где - теплота, поступающая в помещение от различных источников, кДж/ч;
- теплота, расходуемая стенами здания и уходящая с нагретыми материалами, кДж/ч.
К основным источникам тепловыделений в производственных помещениях относятся:
горячие поверхности оборудования;
оборудование с приводом от электродвигателя;
солнечная радиация;
персонал, работающий в помещении;
различные остывающие массы (металл, вода и др.).
Поскольку перепад температур воздуха внутри и снаружи здания в теплый период года незначительный (3…5С), то при расчете воздухообмена по избытку тепловыделений потери теплоты через конструкции зданий можно не учитывать. С учетом этого формула (6) принимает следующий вид:
Q=
. (6)
Избыточное количество теплоты будем определять только с учетом тепловыделений электрооборудования и работающего персонала:
, (7)
где Q- теплота, выделяемая при работе электродвигателей оборудования, кДж/ч; Q
- теплота, выделяемая работающим персоналом, кДж/ч.
Теплота, выделяемая электродвигателями оборудования,
Q=3528
, (8)
где - коэффициент, учитывающий загрузку оборудования, одновременность его работы, режим работы;
=0,25…0,35;N – общая установочная мощность электродвигателей, кВт.
Теплота, выделяемая работающим персоналом,
Q=nK
, (9)
где n – число работающих, чел.; К- теплота, выделяемая одним человеком, кДж/ч (принимается равной при легкой работе 300 кДж/ч; при средней тяжести 400 кДж/ч; при тяжелой работе 500 кДж/ч).
Расход приточного воздуха, м/ч, необходимый для поддержания концентрации вредных веществ в заданных пределах,
L=
, (10)
где G – количество выделяемых вредных веществ, мг/м, определяется проектной документацией на объект (по ацетонуG=20000…60000 мг/м
, по древесной пыли – 70000…14000 мг/м
, по аэрозоли свинца – 30…60 мг/м
);q
- концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, мг/м
,q
q
; q
- концентрация вредных веществ в приточном воздухе, мг/м
.
q0,25 q
. (11)
Для определения потребного воздухообмена L необходимо сравнить величины L и L, рассчитанные по формулам (3) и (10), и выбрать наибольшую из них.
Кратность воздухообмена, 1/ч,
K=L/V, (12)
где L – потребный воздухообмен, м/ч;V
- внутренний свободный объем помещения, м
.
Кратность воздухообмена помещений обычно составляет от 1 до 10 (большие значения для помещений со значительными выделениями теплоты, вредных веществ или небольших по объему).
Для машино- и приборостроительных цехов рекомендуемая кратность воздухообмена составляет 1…3, для литейных, кузнечно-прессовых, термических цехов, химических производств – 3…10.