Расчет здания городского дома политического просвещения с конференц-залом площадью 488,5 м2

Расчет здания городского дома политического просвещения с конференц-залом площадью 488,5 м2

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Магнитогорский Государственный Технический Университет имени Г.И. Носова»

Кафедра: ТГВ и ГХ

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине "Вентиляция гражданских зданий"

Магнитогорск, 2010

1. Исходные данные

В данном курсовом проекте произведен расчет здания городского дома политического просвещения с конференц-залом площадью 488,5 м2 в городе Челябинске с координатой 56º с.ш. Конференц-зал рассчитан на 489 человек. Высота помещения 6,6 м. Фасад здания ориентирован на юг. Окна расположены на южной и восточной стороне здания. Ориентация окон: северо-восток и юго-запад. Остекление - одинарное в деревянных переплетах с внутренним затемнением из шторы-жалюзи с металлическими пластинами. Освещение люминесцентное. Воздух подается через плафоны эжекционного типа. Схема организации воздухообмена: один приток, одна вытяжка.

2. Расчетные параметры наружного воздуха

В СНиП “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха” приводятся значения температуры  и энтальпии  наружного воздуха для различных климатических районов. В России при проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха приняты параметры А и Б. Для расчета системы вентиляции, кроме особо оговоренных случаев, следует принимать параметры А - для теплого периода года, и параметры Б - для холодного периода года.

Теплый период (ТП): ,

Холодный период (ХП): ,

Переходный период (ПП): , .

3. Расчетные параметры внутреннего воздуха

.1 Параметры внутреннего воздуха

воздухообмен вентиляционный система теплопоступление

Параметры внутреннего воздуха помещений  устанавливают в зависимости от назначения помещения в соответствии с приведенными в СНиП требованиями на проектирование соответствующих зданий.

Допустимые и оптимальные параметры внутреннего воздуха для общественных зданий принимают по [7, прил.4], а также [9].

Температура внутреннего воздуха помещений в теплый период года зависит от температуры наружного воздуха, так как вентиляционные камеры не оборудуются воздухоохладителями. Температура воздуха в помещении не должна превышать 28º С для общественных и административно-бытовых помещений с постоянным пребыванием людей:

(3.1)

Если температура наружного воздуха по параметрам А превышает 25ºС, расчетная температура воздуха в помещении не должна превышать 33ºС, т.е:

(3.2)

ТП: .

В холодный период следует принимать: если в помещении есть теплоизбытки

(3.3)

При отсутствии теплоизбытков:

(3.4)

ХП: .

В переходный период температуру внутреннего воздуха в помещениях можно принять на выше нормируемой в холодный период.

ПП:

3.2 Параметры приточного воздуха

Температура приточного воздуха , подаваемого системой вентиляции в помещение, зависит от периода года. Для общественных и гражданский зданий для ассимиляции тепло - и влагоизбытков рационально принимать:

ТП: (3.5)

ПП: (3.6)

ХП: (3.7)

где - температурный перепад в струе приточного воздуха, ºС

=(2-3)0 при высоте помещений до 3 м;

=(4-6)0 при высоте помещения более 3 м;

=(4-6)0 при подаче воздуха через плафоны эжекционного типа.

ТП: =22,80С

ХП: =130С

ПП: =110С.

3.3 Параметры удаляемого воздуха

Температура удаляемого воздуха из  помещения зависит от многих факторов: от высоты расположения вытяжного отверстия, от теплонапряженности помещения, расположения оборудования и его характеристик, от способа подачи и удаления воздуха. Наиболее распространенной для общественных и гражданских зданий является определение температуры удаляемого воздуха через градиент температур. При этом полагают, что температура внутреннего воздуха в рабочей зоне неизменна, а затем, до вытяжного отверстия, изменяется по линейному закону.

, 0С (3.8)

где  - высота помещения, м, =6,6 м.

- высота рабочей зоны, м, =2 м.

 - градиент температуры воздуха в помещении по высоте, ºС.

Градиент температуры ориентировочно можно принять в зависимости от периода года равным:

ТП: 1,5÷2 ºС

ПП: 0,5÷1,5 ºС

ХП: 0÷0,5 ºС

ТП: = 35 ºС

ПП: =26,6 ºС

ХП: =20 ºС

Все значения расчетных параметров воздуха сведем в таблицу 1

Таблица 1 - Расчетные параметры воздуха

4. Определение количества вредных выделений, поступающих в помещение

К вредным выделениям относят избыточную влагу и теплоту, пары и газы вредных веществ, пыль. В общественных зданиях воздухообмен обычно рассчитывают по избыточной теплоте, влаге и углекислому газу. Источниками этих вредностей могут быть люди, технологическое оборудование, освещение, солнечная радиация, горячая пища и др.

4.1 Теплоизбытки в помещении

Во многих помещениях общественных зданий основной вредностью является избыточная теплота, которую можно определить, составив тепловой баланс помещения, Вт:

,

гдесуммарные теплопоступления, к составляющим которых может относиться теплота, выделяемая людьми, теплота от солнечной радиации, освещения.

суммарные теплопотери, составляющими которых могут быть потери теплоты через ограждающие конструкции в холодный и переходный периоды года, а также потери теплоты на нагрев воздуха, поступающего в помещение за счет инфильтрации.

При выполнении курсового проекта по вентиляции условно принимается, что все потери теплоты  компенсируются теплопоступлениями от приборов систем отопления. В помещениях с выделением влаги необходимо составление баланса по полной теплоте, т.е. с учетом скрытой теплоты, которую содержат поступающие в помещение водяные пары.

4.2 Теплопоступления от людей

Количество теплоты, поступающей от людей, можно определить по формуле

, Вт(4.1)

гдечисло людей в помещении, чел.

полные тепловыделения одним человеком Вт/чел, определяемые по [4, табл.2.2] в зависимости от температуры воздуха в помещении и степени тяжести выполняемой работы.

=489 чел.

 - в состоянии легкого труда в ТП,

- в состоянии легкого труда в ПП,

- в состоянии легкого труда в ХП.

ТП: ;

ПП: ;

ХП: .

4.3 Теплопоступления от искусственного освещения

Количество теплоты, поступающей в помещение от искусственного освещения, при неизвестной мощности светильника определяют по формуле:

,(4.2)

гдеосвещенность, лк, принимаемая согласно СНиП в зависимости от назначения помещений [4, табл.2.3];

площадь помещения, ;

удельный тепловой поток, Вт/м2, на 1 лк освещенности [4, табл.2.4];

доля тепловой энергии, попадающей в помещение.

;

;

;

.

Применяется люминесцентные лампы со светильником отраженного света. Поток света направлен вниз.

.

4.4 Теплопоступления в помещение за счет солнечной радиации

Количество теплоты, поступающей в теплый период года в помещение за счет солнечной радиации  через световые проемы и покрытия, определяют для наиболее жаркого месяца года и расчетного времени суток [24]:

,(4.3)

где поступления теплоты через световые проемы, Вт;

поступления теплоты через покрытие, Вт.

Поступление теплоты от солнечной радиации через световые проемы

Поступление теплоты за счет солнечной радиации и разности температур воздуха через световые проемы  находят по формуле:

(4.4)

где - удельные тепловые потоки, поступающие в июле через одинарное остекление световых проемов, соответственно облучаемых прямой солнечной радиацией и затененных, Вт;

- площади светового проема, соответственно облучаемые и не облучаемые солнечной радиацией, м2;

 - коэффициент теплопропускания солнцезащитных устройств [21,прил.8].

Значение величин  рассчитывают исходя из расчетной географической широты места строительства и ориентации световых проемов.

Для вертикального остекления, частично или полностью облучаемого прямой солнечной радиацией:

(4.5)

где  - поступление теплоты соответственно от прямой и рассеянной солнечной радиации в июле через вертикальное остекление светового проема, принимаемое для расчетного часа суток [24,прил.12, табл.3], Вт/м2;

К1 - коэффициент, учитывающий затенение остекления световых проемов переплетами и загрязнение атмосферы [24,прил.12, табл.4];

К2 - коэффициент, учитывающий загрязнение стекла [24,прил.12, табл.5];

Для вертикального остекления световых проемов в тени или при затенении остекления наружными затеняющими конструкциями или откосами проема:

(4.6)

479 Вт/м2

108 Вт/м2

Расчетное время суток: 15-16ч

Направление ориентации окон: Ю-З

Координата: 560с.ш.

К1=0,48 - для деревянных переплетах одинарного остекления для световых проемов, находящихся в расчетный час облучаемым солнцем;

К1=1,14 - для деревянных переплетах одинарного остекления для световых проемов, находящихся в расчетный час в тени;

56 Вт/м2 для направлении ориентации окон на С-В в расчетный час;

=0,6 - штора-жалюзи с металлическими пластинами;

==6,75 м2.

Поступления теплоты через покрытия

Поступления теплоты через покрытие в различные часы суток определяют по формуле

(4.7)

где среднесуточное поступление теплоты через покрытие, Вт/м²;

коэффициент для определения изменяющихся величин теплового потока в различные часы суток, принимаемый по [24, прил.12, табл.9];

амплитуда колебаний теплового потока, Вт/м²;

площадь покрытия, м².

Величину  можно определить по формуле:

,(4.8)

где сопротивление теплопередаче покрытия, ;

условная среднесуточная температура наружного воздуха, ;

расчетная температура внутреннего воздуха под покрытием, .

Теплотехнический расчет наружных стен

Условную среднесуточную температуру наружного воздуха рассчитывают:

(4.9)

где средняя месячная температура наружного воздуха за июль, , [8, с.52];

коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности покрытия [21, прил.7];

среднее суточное количество теплоты от суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной) на горизонтальную поверхность, Вт/м², [8];

коэффициент теплообмена наружной поверхности покрытия в теплый период года [21, с.12], .

где  максимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль.

переводной коэффициент, ;

Амплитуда колебаний теплого потока находится по зависимости:

,(4.10)

гдекоэффициент, принимаемый равным 0,6 для покрытия с вентилируемыми воздушными прослойками и равным 1 для всх других покрытий [24];

коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности покрытия [21], ;

амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности покрытия, , [21, с.11].

Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности покрытия  не должна превышать требуемой амплитуды .

, (4.11)

Требуемую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности определяют по формуле

 (4.12)

где  - среднемесячная температура наружного воздуха за июль,º С.

=22,8 ºС

Амплитуду колебаний внутренней поверхности ограждений рассчитывают по зависимости

(4.13)

где - расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, ºС;

 - величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха.

Расчетная амплитуда колебаний наружного воздуха:

(4.14)

где максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, принимаемая по СНиП;

коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности покрытия ;

 соответственно максимальное и среднее значения суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной);

Величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждении определяют по формуле:

,(4.15)

где основание натуральных логарифмов;

тепловая инерция покрытия, определяемая по формуле:

,(4.16)

расчетных коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев покрытия;

коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев покрытия;

коэффициент теплообмена на наружной поверхности покрытия в летних условиях;

коэффициент теплообмена на внутренней поверхности покрытия.

Для определения коэффициентов теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции предварительно вычисляют тепловую инерцию каждого слоя, начиная с первого слоя, считая от внутренней поверхности ограждающей конструкции.

Если слой имеет тепловую инерцию , то для этого слоя:

 (4.17)

Для слоев с тепловой инерцией  коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности находят следующим образом:

для первого слоя:

 (4.18)

для i-го слоя:

 (4.19)

Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждении по формуле (4.15) равна:

Для 1-го слоя:

=

>1, то =10,5

Для 2-го слоя:

, то

Для 3-го слоя:

, то =

Амплитуда колебаний внутренней поверхности ограждений равна:

 - наружные стены и покрытия зданий в теплый период удовлетворяют требованиям теплоустойчивости.

Время поступления максимума теплоты, считая от полуночи, в помещения через покрытия определяют по формуле, ч.:

,(4.20)

гдетепловая инерция покрытия [21].

Расчетный час: 15-16чтеплопоступлений: 6-7 ч

Поступление теплоты через покрытие рассчитывается в тот же час, что и для световых проемов. В тепловой баланс помещений вносят наибольшую сумму теплопоступления через световые проемы и через покрытия за те же часы, в течение которых предусматривается занятость помещения людьми.

4.5 Поступление влаги в помещение

В данном курсовом проекте источником влаговыделений являются люди.

4.6 Влаговыделения от людей

Количество влаги выделяемое людьми в помещении, определяют по формуле:

,

гдечисло людей;

количество влаги, выделяемое одним человеком, в зависимости от температуры воздуха в помещении и тяжести выполняемой работы, , [9, табл.2.2].

В состоянии легкого труда:

ТП: , ;

ПП: , ;

ХП: , .

4.7 Поступление в помещение газовых вредностей

Основным вредным газом, выделяющим в помещениях общественных зданий, является углекислый газ, выделяемый людьми. Количество СО2, выделяемое людьми, определяют по формуле:

,

гдечисло людей;

количество углекислого газа, выделяемое одним человеком [18, табл.7.1.] в зависимости от интенсивности выполняемой работы.

В состоянии легкого труда:

ТП, ПП и ХП: , ;

4.8 Сводная таблица газовых вредностей

Количество вредностей, выделяющихся в помещении, рассчитывается для трех периодов: теплого, холодного, переходного.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.

Таблица 2 - Сводная таблица вредных выделений в помещении

5. Расчет воздухообмена в помещении

.1 Определение воздухообмена «по расчету»

При одновременном выделении в помещении значительных количеств теплоты и влаги воздухообмен определяется с использованием графоаналитического метода.

Поскольку воздухообмен зависит от наружных параметров воздуха, то его рассчитывают для трех периодов года.

Схема организации воздухообмена: один приток, одна вытяжка, т.е. отсутствие местной вентиляции.

Уравнение баланса:

 (5.1)

Определение воздухообмена по полной теплоте:

 (5.2)

где  удельная энтальпия удаляемого и приточного воздуха, кДж/кг, определяемые по J-d диаграмме, для каждого периода года:

ТП:  72,6 кДж/кг, кДж/кг;

ПП:кДж/кг,  кДж/кг;

ХП:  кДж/кг,  кДж/кг.

теплоизбытки в помещении, Вт, определяются для каждого периода (табл.2).

Определение воздухообмена по избыточной влаге:

 (5.3)

где - влагосодержание удаляемого и приточного воздуха, г/кг, определяемые по J-d диаграмме для каждого периода:

ТП:  г/кг сух. возд,  г/кг сух. возд;

ПП: г/кг сух. возд, г/кг сух. возд;

ХП:г/кг сух. возд, г/кг сух. возд.

- избыточные влаговыделения, кг/ч, определяются для каждого периода (табл.2).

Определение воздухообмена по газовым вредностям:

= (5.4)

где МСО2- газовыделения, определяемые по таблице для каждого периода;

су, сп- концентрация вредных веществ в удаляемом и приточном воздухе, г/м3,

су=2,0 л/м3, сп=0,5 л/м3;

у, п- плотность удаляемого и приточного воздуха, кг/м3;

(5.5)

,

ТП: ;

;

ПП: ;

;

ХП: ;

;

5.2 Построение процессов изменения состояния воздуха на J-d диаграмме

Параметры приточного и удаляемого воздуха определяются по J-d диаграмме при построении процессов изменения тепловлажностного состояния воздуха для трех периодов.

Для общеобменной вентиляции параметры приточного воздуха в теплый период совпадают с параметрами Знаружного воздуха; в переходный период на (1;1,5)°C выше (при dн=const) температуры наружного воздуха в этот период; в холодный период точка притока П определяется пересечением линии dн=const с изотермой tп. Параметры воздуха в обслуживаемой зоне и удаляемого воздуха из верхней зоны помещения во всех периодах находятся на пересечении лучей процесса с изотермами tв, tу.

Угловой коэффициент луча процесса в помещении определяется, кДж/кг:

 (5.5)

где - соответственно избыточные тепловыделения и влаговыделения.

ТП:  кДж/кг;

ПП:  кДж/кг;

ХП:  кДж/кг.

5.3 Выбор расчетного воздухообмена

Результаты расчета требуемых воздухообменов по периодам сводим в таблицу 3

Таблица 3 - Результаты расчета требуемого воздухообмена

По полученным требуемым воздухообменам принимаем расчетный воздухообмен (производительность механической приточной и вытяжной систем вентиляции):

В помещении возможно проветривание в теплый период года через открытые световые проемы. Производительность механической приточной системы вентиляции для этих помещений принимается равной большему из требуемых воздухообменов для холодного и переходного периодов года. Производительность вытяжной системы принимается равной большему из требуемого воздухообмена для трех периодов года.

Поступление тепла, Вт/м2, от прямой и рассеянной солнечной радиации в июле через вертикальное одинарное остекление световых проемов со стеклом толщиной 2,5-3,5 мм.

5.4 Расчёт воздухообмена по нормативной кратности

Для рядовых помещений расчёт воздухообмена проводят по нормативной кратности:

 (5.6)

где

 - объёмный расход воздуха, м3/ч;

 - кратность воздухообмена, 1/ч;

 - внутренний объём помещения, м3;

Воздухообмен по норме на единицу оборудования, м3/ч, определяют по формуле:

 (5.7)

где

 - воздухообмен на единицу оборудования, м3/(ч∙об).

 - количество единиц оборудования.

Результаты расчётов заносим в таблицу 4

Таблица 4 - Воздушный баланс

6. РАСЧЕТ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ПОМЕЩЕНИИ И ПОДБОР ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ РЕШЕТОК

На вытяжных и приточных каналах в отдельных помещениях устанавливают вентиляционные решетки. Выпуск воздуха в помещениях с теплоизбытками (конференц-зал) предусматривается через потолочные воздухораспределители (плафоны).

Расчет проводится по рекомендуемым скоростям движения воздуха, приведенным в таблице 5.

Таблица 5 - Рекомендуемые скорости движения воздуха

Порядок расчета:

. Определяют ориентировочные размеры вытяжных и приточных отверстий по формуле:

, (6.1)

где:

- количество воздуха, которое необходимого подать или удалить из помещения, м3/ч;

 - величина рекомендуемой скорости, м/с (принимаем по табл.6).

. Количество устанавливаемых решеток определяют исходя из принятого типоразмера жалюзийных решеток:

, (6.2)

где

- площадь живого сечения жалюзийной решетки, принимаемая в зависимости от типоразмера по [9,19,22], м2.

Для основного помещения, в котором расчет воздухообмена проводился по расчету вредных выделений, при подаче приточного воздуха необходимо проводить расчет приточной струи и проверять соответствие температуры и подвижности воздуха в обслуживаемой зоне помещения по допустимым по СНиП значениям.

Расчет воздухораспределения ведется в следующем порядке:

. Выбираем схему распределения приточного воздуха по [9, рис.8.1].

Выбрана схема распределения приточного воздуха с полными веерными, настилающимися на потолок струями. Подобран тарельчатый плафон типа ВУ, конструкции ВНИИГС при опущенном диске.

Расчетная длина струи x=xn+1.