Розрахунок повітрообміну за вологовиділенням

Під час виділення у приміщенні надлишкової вологи кількість припливного повітря визначають за формулою:

, (4)

де ΣW– сумарна кількість надлишкової вологи вприміщенні, кг/год,

L- об¢єм повітря необхідний для зниження відносної вологості до вимог ДСН 3.3.6.042-99 та ГОСТ 12.1.005-88, м³/год (табл 2 Додатку

r - густина повітря при температурі приміщення, (табл 1. Додатку), кг/м³;

, – відповідно вміст вологи у внутрішньому та зовнішньому повітрі при заданій температурі (абсолютна вологість), г/кг.

Причому d=d_макс*j/100,

де d – абсолютна вологість,

j - відносна вологість повітря,

d_макс – максимальний вміст вологи у повітрі при робочій температурі, (таблиця 8 Додатку).

Сумарна кількість надлишкової вологи в приміщенні ΣW складається з вологовиділень від апаратури та інших джерел W_ап та кількості вологи, яку виділяють люди в приміщенні Sw : ΣW= W_ап+ Sw

Кількість вологи, яка виділяється від перебування людей у приміщенні:

Sw = n•W_л,

де n – кількість працюючих;

W_л – кількість вологи, яку виділяє організм людини протягом години (див таблиця 4 Додатку).

4. Розрахунок повітрообміну за кратністю повітрообміну .

Для приміщень, де немає шкідливих виділень (або кількість їх незначна), або в випадку неможливості точного визначення кількості токсичних виділень через різноманітність ймовірних токсичних виділень (фотолабораторії, хімічні і аналітичні лабораторії і т.п), приплив (витяжку) повітря можна визначити за кратністю повітрообміну k (відношення об'єму вентиляційного повітря L до об’єму приміщення V_п)

. (5)

Кратність повітрообміну показує, скільки разів протягом години необхідно замінити весь об'єм повітря у приміщенні для створення оптимального мікроклімату і очищення повітря.

5. Розрахунок повітрообміну за кількістю людей .

При значній кількості людей, які знаходяться в приміщенні (аудиторії, лекційні, спортивні, концертні зали і т.п.) необхідна кількість повітря визначається за формулою:

, (6)

де І – це мінімальна кількість повітря, яка повинна подаватися на одну людину (працівника) відповідно до санітарних норм (якщо на одного працівника припадає до 20 м³ об’єму приміщення , то І = 30 м³/год.; якщо об’єм більше 20 м³ , то І = 20 м³/год);

n_л – кількість людей, яка одночасно знаходиться в приміщенні.

6. Розрахунок повітрообміну для місцевої витяжної вентиляції.

Під час розрахунку місцевої витяжної вентиляції кількість повітря, що вилучається місцевою витяжкою (зонт, панель, шафа), можна обчислити за формулою:

, (7)

де F – площа перерізу повітропроводу, м²,

v – швидкість руху вилученого повітря в цьому повітропроводі (приймається від 0,5 – 1,7 м/с в залежності від токсичності газів та випарів).

7. Розрахунок вентиляційних трубопроводів .

Метою розрахунку вентиляційних трубопроводів є визначення їх розмірів та аеродинамічних характеристик, за якими вибирається вентиляційне обладнання.

Такими аеродинамічними характеристиками вентилятора є його продуктивність та тиск, який він може розвинути (Р_вент). Цей тиск вибирається на основі втрат тиску (напору) при переміщенні повітря в трубопроводах, зумовлених місцевими опорами та тертям.

7.1. Визначивши необхідну нормативну продуктивність вентиляції L для заданих умовз наведених вище формул (1-7) обчислюють поперечний переріз повітропроводу:

, (8)

де v_р - швидкість руху повітря в повітропроводі, м/с (вибирається з довідника, або орієнтовно з діапазону 6-12 м/с)

7.2 Враховуючи розрахункові площі перерізів повітропроводів (f_р), за табличними даними підбирають стандартні діаметри повітропроводів при круглому поперечному перерізі або розміри при прямокутному поперечному перерізі. (табл. 9 Додатку)

7.3. Необхідний тиск для подачі повітря повітропроводами визначають з ураху­ванням втрат тиску на тертя на ділянках повітропроводу і місцевих опорах пристроїв (фільтр, калорифер , вентилятор, насадки, дроселі, засувки, повороти потоку, тощо ) .

Втрати тиску на тертя кожної ділянки та у вітках розраховуються за формулою:

, (9)

де P_тр – втрати тиску на ділянці повітропроводу, Па;

R – питомі втрати тиску на 1 м довжини повітропроводу, Па/м;

l – довжина ділянки або вітки, м.

Питомі втрати тиску можуть бути визначені за табличними даними або за формулою

, (10)

де – коефіцієнт опору тертя, який залежить від шершавості стінок повітропроводу (для сталевих повітропроводів приймається = 0,02);

v_ф – фактична швидкість повітря, м/с;

d – діаметр повітропроводу, м;

– густина повітря, Н/м³;

g – прискорення вільного падіння, м/с²;

Відношення λ/d у формулі (10) – приймають також за табличними даними (таблиця 10 Додатку до методичних вказівок) в залежності від дійсної швидкості повітря та вибраного діаметра повітропроводу

Втрати тиску в місцевих опорах розраховують послідовно для кожної ділянки і у вітках за формулою:

, (11)

де Z – місцеві втрати тиску в пристроях , Па,

– коефіцієнт місцевих опорів, які приймають за довідковими даними (таблиця 11 Додатку).

Загальні втрати тиску на кожній розрахунковій ділянці і у вітках складають

(12)

8. Вибір вентиляційного обладнання

Знаючи необхідний повітрообмін L і загальні втрати тиску Н, вибирають вентилятор за його аеродинамічними характеристиками (Таблиця 12 Додатку).

Необхідна потужність електродвигуна вентилятора визначається за формулою, кВт:

, (13)

де N_вент – потужність електродвигуна вентилятора, кВт;

L – продуктивність вентилятора, м³/год.;

Н – тиск, створюваний вентилятором, Па;

К – коефіцієнт запасу ( К=1,1–1,5 );

– коефіцієнт корисної дії вентилятора ( 0,5–0,8 ).

Визначивши N_вент ,_, за довідником (каталогом), вибирають відповідний тип електродвигуна для цього вентилятора. (див табл. 12 Додатку)

9. Послідовність виконання розрахункової роботи

1. За типом шкідливості, яка виділяється, вибрати одну із схем припливно-витяжної вентиляції з рис 1.

2. Накреслити ескіз схеми витяжної вентиляції з позначенням витяжного трубопроводу, порахувати його довжину l

3. За одним з варіантів шкідливостей визначити за формулами (1-7) подуктивність вентиляційної установки L. Для визначення оптимальних параметрів мікроклімату в робочій зоні, необхідних для розрахунку вентиляції за тепло- і вологовиділеннями користуються таблицею 2 Додатку

4. За формулою (8) визначити переріз трубопроводу при швидкості повітря 6-12 м/с

5. Враховуючи розрахункові площі перерізів повітропроводів (f_р), за табличними даними вибрати стандартні діаметри повітропроводу при круглому поперечному перерізі або розміри при прямокутному поперечному перерізі. (табл 9 Додатку)

6. Визначити фактичну швидкість повітря в перерізі трубопроводу

v_ф= L/(3600•f_p),
де f_p = p • d²/4 (або площа перерізу за табл 9 Додатку)

7. Визначити втрати тиску на тертя в повітропроводі за формулами (9-10)

8. Визначити втрати тиску в місцевих опорахза формулою (11) з використанням довідкових даних з місцевих опорів (таблиця 11 Додатку)

9. Визначити загальні втрати тиску на кожній розрахунковій ділянці і у вітках за формулою (12)

10. Знаючи необхідний повітрообмін L і загальні втрати тиску Н, вибрати вентилятор за його аеродинамічними характеристиками (таблиця 12 Додатку)

11. Визначити необхідну потужність електродвигуна вентилятора за формулою (13)

12. Визначивши N_вент , за довідником (каталогом), вибрати відповідний тип електродвигуна для цього вентилятора

Література:

1. В.Ф.Дроздов Отопление и вентиляция: Учеб. пособие для строит. вузов и факультетов по спец. “Теплоснабжение и вентиляция”. В 2-х ч. –М.: ВШ., 1984.

2. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционирование воздуха. – М, Стройиздат, 1978

10. Контрольні питання

1. Що таке вентиляція? Призначення вентиляції

2. Класифікація систем вентиляції

3. Основні схеми організації загальнообмінної припливно-витяжної вентиляції

4. Вимоги до організації повітрозабору з приміщень.

5. Вимоги до організації повітрозабірних пристроїв для припливної вентиляції

6. Вимоги до викидних каналів витяжної системи вентиляції

7. Види місцевої вентиляції.

8. Завдання розрахунку механічної вентиляції

9. За якими характеристиками вибирають тип вентилятора

10. За якими показниками проводять розрахунок подачі необхідної кількості повітря у приміщення?

11. Як розраховують повітрообмін для приміщень із надлишковим виділенням тепла?

12. Як розраховують повітрообмін для приміщень, в яких виділяються шкідливі гази чи випари ?

13. Як розраховують повітрообмін для приміщень з виділеннями надлишкової вологи?

14. Як розраховують повітрообмін для приміщень, де немає шкідливих виділень (або кількість їх незначна), або в випадку неможливості точного визначення кількості токсичних виділень через різноманітність ймовірних токсичних виділень?

15. Що таке кратність повітрообміну ?

15. Як розраховують повітрообмін при значній кількості людей, які знаходяться в приміщенні (аудиторії, лекційні, спортивні, концертні зали і т.п.)

16. Як розраховують повітрообмін для місцевої витяжної вентиляції ?

17. З яких складових визначають загальні втрати тиску в повітропроводах?

18. Як визначаються втрати тиску в повітропроводах від тертя?

19. Розрахунок втрат тиску на місцевих опорах

20. Визначення потужності електродвигуна вентилятора.

Орієнтовний перелік завдань для розрахунку вентиляції (на вибір викладача)

Завдання 1

Розрахувати необхідний обмін повітря при виділенні шкідливих речовин у робочу зону.

Варі-ант	Об’єм примі-щення, м3	Розміри будівлі, А х В х Н	Речовина	К- сть людей	К-сть речовини кг/год	Граничнодопу-стима концен-трація в робочій зоні, мг/куб м	Граничнодопу-стима концен-трація в повітрі нас пункту, мг/куб м
1-1		5 х 8 х 2,5	Двоокис сірки		0,092		0,05
1-2		3 х 4 х 2,2	Фуран		0,002	0,5	0,05
1-3		4 х 6 х 2,2	Сірководень		0,127		0,008
1-4		5 х 4 х 3,25	Озон		0,0007	0,1	0,016
1-5		4 х 6 х 2,5	Метанол		0,019	5,0	0,5
1-6		3 х 4 х 3	Диоксид вуглецю		1,8	1,75 г/кг	1,0 г/кг
1-7		4 х 7,5х 2,7	Диоксан		0,042	10,0	0,5
1-8		12 х 24 х 6	Формальдегид		0,0039	0,5	0,035
1-9		18 х 36 х 9	Ацетон		0,450		0,35
1-10		9 х 16 х 6	Озон		0,0005	0,1	0,016

Завдання 2

Розрахувати необхідний обмін повітря при виділенні надлишкової вологи, температура припливного (зовнішнього) повітря 15⁰С

Варі- ант	Категорія робіт	К-сть працю­ючих, n	Кількість вологовиділень, кг/год	Відносна вологість зовнішнього повітря, %	Температура повітря в примі­щенні	Розміри будівлі, А х В х Н
2-1	Легка-Іб					5 х 8 х 4
2-2	Важка-ІІІ					6 х 4 х 4
2-3	Середня-ІІа					8 х 6 х 4
2-4	Середня-ІІб					6 х 4 х 3
2-5	Легка-Іб					6 х 8 х 3
2-6	Легка-Іб					4 х 6 х 3
2-7	Легка-Іб		4,5			4 х 8 х 4
2-8	Середня-ІІа					6 х 8 х 4
2-9	Легка-Іа					4 х 6 х 3
2-10	Легка-Іа					3 х 4 х2,5

Завдання 3

Розрахувати повітрообмін за тепловиділеннями у приміщенні.

Варіант	Надлишкові тепловиділення від апаратури, ккал/год	Площа вікон, м2	К-сть робітників, чол	Категорія робіт	Температура повітря зовні	Розміри будівлі, А х В х Н
3-1				Легка-Іб		5 х 8 х 4
3-2				Важка-ІІІ		6 х 4 х 4
3-3				Середня-ІІа		8 х 6 х 4
3-4				Середня-ІІб		6 х 4 х 3
3-5				Важка-ІІІ		4 х 6 х 2,5
3-6				Середня-ІІа		3 х 4 х 3
3-7				Легка-Іб		4 х 7,5х 2,7
3-8				Важка-ІІІ		12 х 24 х 6
3-9				Середня-ІІа		18 х 36 х 9
3-10				Легка-Іб		9 х 16 х 6

Завдання 4

1. Розрахувати необхідний повітрообмін для приміщення L (м³/год), в якому перебуває n людей, в результаті життєдіяльності яких у повітря виділяється диоксид вуглецю (СО₂) та волога (вода Н₂О) Прийняти, що людина вдихає 0,8 м³/год повітря. Кисень споживається на Х %, перетворюючись на Y% у СО₂ та на Z % у Н₂О, які видаляються із тіла людини через легені (видихаються) Вміст СО₂ у чистому повітрі 0,03 об%, кисню О₂ - 21 об.%, відносна вологість повітря φ , температура t ^оС
2. Розрахувати необхідний повітрообмін L_р для приміщення за кількістю людей відповідно до завдання (за формулою 6). Порівняти отриманий результат з розрахованим повітрообміном за п.1
3. Розрахувати систему вентиляції і вибрати необхідне обладнання (п. 7 цих методичних вказівок)

№ п/п	Об’єм приміщен­ня Vпр , м3	Кількість людей, n	Споживан­ня О2, Х, відн. %	Перетворення О2, % відн	Відносна вологість	Температу­ра повітря
в СО2, Y	в Н2О, Z	%, φ	t оС
			20,0
			19,0
			18,0
			20,5
			18,5
			19,5
			18,5
			17,5
			19,5
			18,5
			19,5
			20,0
			18,0
			19,5
			18,5
			20,5
			19,0
			19,5

Порядок розрахунку кількості перетвореного кисню та утворених води та СО₂

1. Кількість спожитого кисню:

2. Кількість утвореного диоксиду вуглецю

3. Кількість утвореної води

4. Кількість диоксиду вуглецю у свіжому повітрі

5. Кількість води у свіжому повітрі

6. За кількістю утворених води та диоксиду вуглецю розрахувати нормоване значення продуктивності вентилятора.

Таблиця 1 Додаток