Вентиляция производственного здания

-
...

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 2
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЦЕХА 5
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА 6
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЙ 10
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ 20
5. МЕСТНЫЕ ВЫТЯЖНЫЕ И ПРИТОЧНЫЕ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ 28
6. ВОЗДУХООБМЕН И ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ЦЕХЕ 34
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 45

Эффективным средством обеспечения допустимых показателей микроклимата воздуха рабочей зоны, является промышленная вентиляция.
Вентиляциейназывается организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха и подачу на его место свежего.
Вентиляционные установки - устройства, обеспечивающие в помеще-нии такое состояние воздушной среды, при котором человек чувствует себя нормально и микроклимат помещений не оказывает неблагоприятного действия на его здоровье.
Назначение вентиляции - обеспечить санитарно-гигиенические условия для пребывания в помещении человека - температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха (подвижность) и чистоту воздуха, для чего вентиляционные устройства должны ассимилировать или удалять избыточную теплоту, влагу, а также г азы, пары, пыль ссоблюдением при этом определенной подвижности воздуха в помещении.
Для некоторых производственных помещений (например, предприятий текстильной, радиотехнической пищевой промышленности и др.) вентиляционными устройствами должны поддерживаться параметры температуры, относительной влажности, подвижности и чистоты воздуха на определенном уровне, вытекаемом из особенностей технологического процесса, таким образом, одновременнос санитарно-гигиеническими должны обеспечиваться и технологическиетребования, предъявляемые к вентиляции.
Устройства вентиляции должны удовлетворять следующим требованиям: а) площадь для размещения вентиляционного оборудования и каналов должна быть минимальной; размешение вентиляционных каналов, устройств для раздачи и забора воздуха должно сочетаться с архитектурным обликом помещений и не ухудшать интерьеров; б) в промышленных зданиях вентиляционные устройства не должны мешать производственному процессу (например, размещение вентиляционных каналов в цехах, где работают пере- движные подъемные краны, и т. д.) ; в) должна быть обеспечена хорошая вибро и звукоизоляция вентиляционного оборудования от строительных конструкций г) в высшей степени важна эксплуатационная характеристика систем вентиляции, которая, как правило,. должна учитываться при проектировании, возможность надежной наладки и регулирования работы отдельных элементов устройств- систем вентиляции с целью обеспечения или требуемого изменениярасходов воздуха приточных и вытяжных отверстиях (приточных насадок, местных отсосов); регулирование работы калориферов, вентиляторов и других устройств удобство обслуживания и ремонта и др;) минимальная стоимость оборудования и строительно-монтажных работ, максимально возможная экономия электроэнергии и топлива при эксплуатации вентиляционных установок, возможности лёгкого и надёжного регулирования или переключения с одного режима работ на другой при изменении выделения расчётных вредностей.
Движение воздуха в помещение является важным фактором, влияю-щим на тепловое самочувствие человека. Увеличивая отдачу теплоты движение воздуха в жарком помещении улучшает состояние организма, а в холодном помещении оказывает на него неблагоприятное воздействие. Минимальная скорость ощущаемая человеком 0,1 м/с, в зимнее время скорость движения воздуха в помещениях не должна превышать от 0,2 до 0,5 м/с, а в летнее время от 0,2-1 м/с. В горячих цехах допускается увеличение скорости обдува рабочих до 3,5 м/с, на открытых рабочих местах параметры микроклимата не нормируются, поскольку не подлежат управлению. Самочувствие человека в помещении определяется следующими параметрами:
1) температурой воздуха, 0 С;
2) интенсивностью облучения, Вт/м2;
3) скоростью движения воздуха, м/с;
4) относительной влажностью, %;
5) загрязненностью воздуха вредными примесями, мг/м3.
Современные условия жизни человека требуют эффективных искусст-венных средств оздоровления воздушной среды. Этой цели служит техника вентиляции. К факторам, вредное действие которых устраняется с помощью вентиляции, относятся: избыточная теплота (конвекционная, вызывающая повышение температуры воздуха, и лучистая); избыточные водяные пары - влага; газы и пары химических веществ общетоксичного или раздражающего действия; токсичная и нетоксичная пыль; радиоактивные вещества.

2.23);- максимальная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха в июле, принимаемая с коэффициентом 0,5;Для некоторых населенных пунктов значение приведено в табл.2.22 или приближено равно =2(tнА –tм), tм – средняя месячная температура самого жаркого месяца;ν – затухание амплитуды колебания температуры наружного воздуха в покрытии, .(3.14)В этой формуле е=2,718 –основание натуральных логарифмов, для удобства вычислений значения приведены в таблице 2.24;D – характеристика тепловой инерции покрытия;S1,S2,…Sn – коэффициенты теплоусвоения материалов отдельных слоев покрытия, Вт/м2*К.Если слой имеет D=RS≥1, то для него ψ=S, т.е. ψ равно коэффициенту теплоусвоения этого слоя; при D=RS<1Ψ=(RS2+ψ/)/(1+Rψ/),(3.15)где R=δ/λ – сопротивление теплопередаче слоя, м2К/Вт;ψ/ - коэффициент теплоусвоения наружной поверхности предыдущего слоя, вычисляемый по приведенной формуле. Если первый слой ограждения имеет D1<1, для него ψ/=(R1S12+αB)/(1+R1αB),где R1 – сопротивление теплопередаче первого слоя;S1 – коэффициент теплоусвоения материала первого слоя;αB – коэффициент тепловосприятия.Коэффициент ψ определяется последовательно, начиная с первого слоя от внутренней поверхности ограждающей конструкции. Нормируемые значения затухания температуры наружного воздуха ν в ограждающих конструкциях зданий для южных районов приведены в табл.2.25 [6].Определяем теплопоступление от солнечной радиации через покрытие площадью F=336 м2:1) Сборные железо-бетонные крупнопанельные плиты: δ1=0,05м; λ1=1,6Вт/м*К; S1=15,5 Вт/м2*К.2)Утеплитель- пенобетон: объемная масса γ2=400кг/м3; δ2=0,175м; λ2=0,14 Вт/м*К; S2=1,83 Вт/м2*К.3)Асфальтовая стяжка: δ3=0,015м; λ3=0,75 Вт/м*К; S3=12,76 Вт/м2*К.4)Водоизоляционный рубероидный ковер: δ4=0,01м; λ4=0,3 Вт/м*К; S4=3,31 Вт/м2*К.Сопротивление теплопередаче покрытия: R0=0,115+0,05/1,6+0,175/0,14+0,015/0,75+0,01/0,3+0,043=0,741 м2*К/Вт.Определяем затухание амплитуды колебания температуры наружного воздуха в покрытии ν, для чего предварительно находим коэффициенты теплоусвоения ψ наружных поверхностей каждого слоя.Первый слой – железо-бетонная плита: R1=δ1/λ1=0,05/1,6=0,03 м2*К/ВтD1=R1S1=0,03*15,5=0,47 т.е. D<1, поэтому пользуясь формулой ψ1, находимΨ1=(R1S12+αB)/(1+R1αB)=(0,03*15,52+8,7)/(1+0,03*8,7)=12,6 Вт/м2*К.Второй слой-пенобетон:R2=0,175/0,14=1,25 м2*К/Вт;D2=1,25*1,83=2,3, т.е.D>1, следовательно, ψ2=1,83 Вт/м2*К.Третий слой -асфальтовая стяжка:R3=0,015/0,75=0,02 м2*К/Вт;D3=0,02*12,76=0,26 <1 Ψ3==(R3S32+ψ2)/(1+R3ψ2)=(0,02*12,762+1,83)/(1+0,02*1,83)=4,9 Вт/м2*К.Четвертый слой –рубероидный ковер:R4=0,01/0,3=0,03 м2*К/Вт; D4=0,03*3,31=0,1<1;Ψ4=(R4S42+ψ3)/(1+R4ψ3)=(0,03*3,312+4,9)/(1+0,03*4,9)=4,6 Вт/м2*К.Характеристика тепловой инерции покрытия:D=D1+D2+D3+D4=0,47+2,3+0,26+0,1=3,13.По табл.2.24 [6] для D=3,13 находим =9,39. При скорости ветра v=1 м/с αн=8,7+2,6*1=11,3 Вт/м2*К.Подставляя полученные значения в формулу,находимv=0,9·3,3915,5+8,71,83+12,612,76+1,833,31+4,9(11,3+4,6)15,5+12,61,83+1,8312,76+4,9(3,31+4,6)·11,3=35,что удовлетворяет нормируемым требованиям, поскольку 35>25 (см.табл.2.25 [6]).По табл.2.22 [6] находим =0,5*20,3=10,15 ºС.Вычисляем амплитуду колебаний температур наружного воздуха с учетом солнечной радиации=0,9(866-328)/11,3+10,15=53ºС.где 866 и 328 приняты по табл. 2.23 для 480с.ш.Определяем амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности покрытия Aτв=Анусл/ν = 53/35=1,5 ºС.Подсчитываем амплитуду колебаний теплового потока Аq=αвFAτв= 8,7*336*1,5=4385 Вт.Условную среднесуточную температуру наружного воздуха находим по зависимости=25,1+0,9*328/11,3=51 ºС.Среднесуточное теплопоступление от солнечной радиацииq0=F/R0*(tнусл – tух)=336/0,741*(51-35,1)=7210 Втздесь tв=tух=tнА+10(для горячих цехов)=25,1+10=35,1ºС.Теплопоступление от солнечной радиации в цех через покрытиеQ=q0+βAq=7210+1×4385=11595 Вт,где β=1(по табл.2.20 [6]), поскольку расчетный час не задан. 3.7. Теплопоступления от освещенияQосв = ЕFqосв ηосвгде Е – освещенность рабочей поверхности в лкЕ=150 для кузнечных, термических, прессовых, малярных,сборочных цехов и цехов металлопокрытий.Е=200 механические, сборочно-сварочные, деревообрабатывающие и модельные цехи.Е=75 для литейных цеховqосв – это удельные тепловыделения от ламп в Вт/(м2*лк)ηосв – доля теплоты, поступающая в помещение в %ηосв=0,45 для люминесцентных лампηосв=0,15 от ламп накаливания F – площадь цеха (помещения) в м2qосв=0,026Вт/(м2*лк) (табл. 2.5 [6] - лампа прямого света) ηосв=0,45Е=150F=1188 м2Теплопоступления от освещения определяем как:Qосв=Е·F·qосв·ηосв=150·1188·0,026·0,45=1270,1 Вт.3.8 Теплопоступления от людейКоличество теплоты, поступающей от людей, можно определить по формуле, Вт: Qл = n × gч ,где n – число людей в помещении, чел n = 36 чел gч – полные тепловыделения одним человеком Вт/чел, определяемые в зависимости от температуры воздуха в помещении и степени тяжести выполняемой работы [4, табл.2.2]Т.П.: Qл = 36 × 197= 7092 Вт Х.П.: Qл = 36 × 203= 7308 Вт 4. Определение теплопотерь4.1.Определение потерь теплоты через ограждающие конструкции: Qт.п.=kF (tв- tвн)n (4.1)где k-коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м2*К) k= (4.2)F- площадь ограждения цеха, м2.tв- расчётная температура внутреннего воздуха, принимаемая по ГОСТ 12.1.005 – 76 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений,ºС. При выборе tв учитывается распределение температур воздуха по высоте. Для ограждения высотой до 4 м и для пола tв = tр.з. Для ограждений высотой от 4 метров tв= 0,5 (tр.з+tух).(4.3)Для покрытия и фонарей tв= tухtвн -расчётная температура холодного периода года параметры климата Б;n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху;n=1 (для стен и перекрытий, для двери и окон)n=0,4 (для пола)R0 - сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции, которое должно быть не менее требуемого: (4.5)R0≥R0тргде αв- коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции;- нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции. (4.6)Когда стены обращены на северо-восток, северо-запад, северо-восток добавка 10 %; на юго-восток и запад 5%.R0 =0,16 (для стекла); R0 =0,741(для перекрытия); R0 =0,16 (для двери) R0 =0,463 (для стен); R0 =0,36 (для окон)Таблица 4.1Теплопотери через ограждающие конструкцииОграждениеk, Вт/(м2*К)t = tв-tнвQ, ВтДоба-вочные потери теплоты, %Q т..п. , ВтНаименованиеОриентация по сторонам светаРазмеры ab, мF, м2на ориентацию по сторонам света1С18*6611882,164711370,210106401,23Итого: потери по помещению составляютQтп=106401,23 Вт4.2.Потери теплоты на нагрев холодного воздуха, поступающего через открытые проемы ворот (дверей).Определим потери теплоты на нагрев холодного воздуха, поступающего через открытые проемы ворот (дверей):Qх..в.=0,278cG (tв-tнв),(4.7)где с - теплоемкость воздуха, кДж/(кг*К);- время, в течение которого ворота открыты, мин; Q - количество врывающегося воздуха, кг/ч,G=16000 (4.8)Здесь - коэффициент расхода; при угле раскрытия ворот = 90°, = 0,62; F - площадь ворот, м2;h - расстояние между центрами приточных (ворот) вытяжных проемов, м; -плотность сухого наружного и внутреннего воздуха, кг/м3, при Рб = 101,33 КПа.Определим расход теплоты на нагрев врывающегося холодного воздуха через открытый проем ворот размером 34 м, в здании высотой до верха фонаря 8 м. При этом tв= 15°С, tнв =-320С, =15 мин.Находим количество врывающегося воздуха. Расстояние между центрами приточных (ворот) и вытяжных проемов в фонаре h= 5 м. Гравитационное давление P=h·g()=5·9,81·(1,5-1,226)=13,5 Па. G=16000·0,62·12·=170647кг/ч;Qх.в.=0,278·1,005·170647(15+32)15/60 =560205 Вт.4.3. Потери теплоты на нагрев инфильтрационного воздуха.Инфильтрация - неорганизованное поступление в помещение наружного воздуха через неплотности ограждающих конструкций (стены, двери, окна, фонари) вследствие разности давления воздуха снаружи и внутри здания. Инфильтрацию следует рассчитывать таким образом: при наличии ограждающих конструкций и световых проемов с одной стороны - по этой стороне независимо от господствующего направления ветра; то же в двух противоположных стенах -по той стороне, которая дает большее суммарное значение инфильтрации; то же в трех и четырех стенах и для угловых помещений - по стороне с большей суммарной инфильтрацией либо по максимальной сумме инфильтрации в двух смежных стенах с коэффициентом 0,65.В более сложных случаях (многоэтажные здания) расчет ведется по соответствующим инструкциям и, как правило, с помощью ЭВМ.Инфильтрация через наружные стены весьма незначительна, поэтому в тепловом балансе помещения добавочные потери теплоты достаточно учитывать только на нагрев воздуха, инфильтрующегося через окна (световые проемы) по формуле:Qинф.=0,278СA0F0G0 (tв-tнв) (4.9) где с - удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг*К); Ао- коэффициент, учитывающий нагревание инфильтрующегося воздухавстречным тепловым потоком; для окон с раздельными переплетамиА0 = 0,8, со спаренными Ао=1; F0 - расчетная площадь светового проема, м2;G0 - масса воздуха, поступающего в помещение путем инфильтрации через 1м2 окна, кг/(м2 *ч),G0=(;(4.10)где R0-сопротивление воздухопроницанию светового проема, (м2*Па)2/3/кг;∆Р - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па,∆Р=9,81H-hρн-ρв+0,05ρнυ2Cн-Сзk-∆Pм (4.11)где Н - высота здания от поверхности земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или шахты, м;h- высота от поверхности земли до центра той ограждающей конструкции (окно, фонарь), для которой определяется G0, м; - плотности соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м3, при температурах tн и tв , v-расчетная скорость ветра для данной местности в холодный период года, м/с, принимается в соответствии с главой СНиП по строительной климатологии и геофизике; сн,сз-аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и заветренной поверхностей ограждающих конструкций, принимаемые по СНиП 2.01.07-85; в среднем сН = +0,8; сЗ = -0,6; k-коэффициент, учитывающий изменение скоростного давления ветра в зависимости от высоты и характера местности; Рм - разность давлений, Па, возникающая вследствие дебаланса между подаваемым в помещение и удаляемым из него воздухом, кг/(м2*ч), определяется по формуле∆Рм=∆Gн3/2ΣRo3/2(4.12)Добавочные потери теплоты на нагрев наружного воздуха, поступающего путем инфильтрации в производственные здания, при свыше отсутствии данных для расчета допускается принимать равными 30 % основных потерь теплоты, но не менее чем это требуется для нагревания воздуха, поступающего вследствие дебаланса по притоку и вытяжке при вентиляции с механическим побуждением.При учете дополнительных потерь теплоты на инфильтрацию добавочными нормативными потерями теплоты на «ветер» для помещений в зданиях любого назначения пренебрегают.С учетом СНиП принимаем tнв=-320С, v=7,7 м/с, по таблице 2.32 k = 0,88; ρн=1,5, ρв=1,226. Для окон с раздельными переплетами А0=0,8;для фонаря Аф=0,8. По таблице 2.31 R0=0,7 (м2*ч*Па)2/3/кг; Rф= 0,115·1,1 = 0,127 (м2*ч*Па)2/3/кг.Площади окон на северной стороне Fв =37,5 м2; с южной Fз=37,5 м2; площади остекления фонаря Fф=20 м2. Инфильтрацию учитываем с восточной стороны. Находим Р для оконных проемов:Ро =9,81H-hρн-ρв+0,05ρнυ2Cн-Сзk=9,81[(8-4)(1,5--1,226)+0,05·1,5·7,72(0,8+0,6)·0,88]=64,5 Па;для фонаря:∆Рф=9,81[(8-7)(1,5-1,226)+0,05·1,5·7,72(0,8+0,6)·0,88]=56,43 Па.Количество инфильтрующегося воздуха:через окна: G0=(∆P0)2/3 R0-1=(64,5)2/3 ×0.7-1=22,9 кг/(м2·ч);через фонарь: Gф=(∆P0)2/3 R0-1=(56,43)2/3 ×0.127-1= 115,7 кг/(м2·ч).Потери теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха:через окна:Q0 = 0.278cA0F0G0(tв-tнБ)=0,278×1,005×0,8×22,9×75×47=18042 Втчерез фонарь:Qф=0,278×1,005×0,8×20×115,7×47=24309 Вт.Суммарные потери теплоты: Qинф = Q0 + Qф =42351 Вт4.4. Теплота, уносимая с воздухом местной вытяжной вентиляцииТеплоту, уносимую с воздухом местной вытяжной вентиляции, определяем по формуле:Qс.в.=0,278Gм.о.ctр.з.-tпр.,(4.13)здесь Gм.о.- количество воздуха, уносимое местными отсосами кг/ч; с - теплоемкость уносимого воздуха, кДж/(кг*К); tр.з .- температура воздуха в рабочей зоне, ºС; tпр .- температура приточного воздуха, 0С.Gм.о. =(Lз’+Lр.з.) ρ=(72+4144)1,226=5132 кг/чQм.в.= 0,278· 5132· (15+32) = 67054 Вт.4.5. Теплота, уносимая с воздухом вытяжной общеобменной вентиляции.Теплоту, уносимую с воздухом вытяжной общеобменной вентиляции определяют по формуле:Qо.в.= 0,278Gв.з.с(tух.-tпр) (4.14) где Gв.з- количества воздуха удаляемое из верхней зоны помещения, кг/ч;с - его теплоемкость, кДж/(кг*К);tпр .- температура приточного воздуха, 0С;tух- температура уходящего воздуха, 0С.tух= tр.з+(H-2); (4.15)tух=15+3=180СGв.з. =6(м3 воздуха)×336=2016×1,226 (ρ при 150С)=2472 кг/чQо.в.= 0,2782472·1,005(18+32)=34532,6 Вт.4.6. Потери теплоты на нагрев транспортаПотери теплоты на нагрев транспорта определим по формуле:Qтр.=qBτ60,(4.16)где q – расход теплоты на нагрев транспорта от температуры tн и tв, принимаемый по таблице 2.34.q=20,33 МДж;В – коэффициент учитывающий интенсивность поглощения теплоты.Время пребывания машины в цехе τ=15 минут.Принимаем для первого часа В=0,5; по таблице 2.34 q=18,0 МДж.Расход теплоты на нагрев машины Qтр=18,0×0,5×15/60=2,25 МДжСуммарные потери теплоты приведены в таблице 4.2Таблица 4.2Потери теплоты, ВтЧерез ограждающие конструкциина инфильтрацию воздухана нагрев транспорта, МДжна нагрев холодного воздухатеплота, уносимая местной вытяжной вентиляциейтеплота, уносимая общеобменной вытяжной вентиляциейсумма106401,23423512,255602056705434592,6810543,835. Местные вытяжные и приточные системы вентиляции5.1.Расчет воздушной завесыВоздушные завесы предназначены для предотвращения поступления наружного воздуха через открытые проемы ворот и дверей производственных и общественных зданий. Кроме того, они служат препятствием перетеканию загрязненного воздуха из одного помещения в другое. Согласно СНиП 2.04.05-86 воздушные или воздушно-тепловые завесы надлежит устраивать в таких случаях: у постоянно открытых проемов в наружных стенах помещений, а также у ворот и проемов в наружных стенах, не имеющих тамбуров и открывающихся более пяти раз или не менее чем на 40 мин в смену в районах с расчетной температурой наружного воздуха минус 15 °С и ниже (параметры Б); у ворот и технологических проемов для любых расчетных температур и любой продолжительности открывания при соответствующем обосновании.При прорыве части холодного воздуха во время открывания ворот, дверей и технологических проемов, температура воздуха на рабочих местах в районе ворот не должна быть ниже 14 ОС - при легкой физической работе, 12 ОС - при работе средней тяжести; 8 ОС - при тяжелой работе и 5 ОС - при отсутствии постоянных рабочих мест.