5.14 Расчет общеобменной вентиляции

Вытяжная или приточно-вытяжная общеобменная вентиляция позволяет удалять загрязнённый и перегретый воздух из всего объема помещения. Количество воздуха, необходимого для обеспечения требуемых параметров среды в рабочей зоне, определяется по количеству вредных веществ, избыточных влаговыделений и тепловыделений (за расчетную величину требуемого объемного расхода воздуха принимают наибольшую из полученных для каждого вида производственных вредностей).

Задачей расчета вентиляции является определение мощности электродвигателя вентилятора N, кВт:

(5.22)

где V – объемный расход воздуха, м³/с;

∆ρ – полное гидравлическое сопротивление сети, Па;

η – общий КПД вентиляционной установки;

β – коэффициент запаса мощности.

При расчете общеобменной вентиляции необходимо учесть все факторы, ухудшающие качество воздуха рабочей зоны (избыточная теплота, избыточная влажность, выделение вредных веществ).

Количество воздуха V, которое надо подать в помещение для поглощения избыточной теплоты, определяется формулой:

(5.23)

где – количество выделяющегося избыточного тепла, Вт;

c – удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг×°C;

ρ – плотность поступающего (наружного) воздуха, кг/м³;

– температура удаляемого воздуха, °C;

– температура наружного воздуха, °C.

Плотность поступающего воздуха при 20 °C равна 1,205 кг/м³.

Удельная теплоемкость воздуха равна 1005 .

Температура удаляемого воздуха t_уд, определяется по формуле:

(5.24)

где t_рз – температура рабочей зоны, определяемая с учетом категории работы и времени года по СНиП 41-01-2003, °C;

Δt – температурный градиент по высоте помещения, от 0,5 до 1,5 °C/м;

Н – расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м;

h_рз – высота рабочей зоны, м.

Таким образом, температура удаляемого воздуха равна:

Температура поступающего воздуха t_нар принимается равной 26 °C, что составляет среднюю температуру июля для Тамбова.

Избыточная теплота определяется теплом, излучаемым от людей Q_люд, электрооборудования Q_обор, осветительных приборов Q_осв, солнечной радиации Q_рад.

Упрощенно теплоизбытки от солнечной радиации определяются по формуле:

(5.25)

где Q_w – удельные теплоизбытки от солнечной радиации, принимаемые в зависимости от освещенности помещения;

V_п – объем помещения, м³.

Значение Q_w принимается равным 30 Вт, если нет солнца в помещении. Среднее значение принимается равным 35 Вт/м³, а для солнечной стороны используется значение 40 Вт/м³.

Q_wср равно 35 Вт/м³, так как используется среднее значение.

Тогда объем помещения равен:

Теплоизбытки от солнечной радиации будут равны:

Тепловыделения от электрооборудования

(5.26)

где η – коэффициент полезного действия;

n_эл – число единиц электрооборудования;

P_эл – мощность одной единицы, Вт.

Избыточная теплота от электрооборудования принимается с коэффициентом 0,3 от установленной мощности.

Установленная мощность для одного компьютера 500 Вт. Количество компьютеров – 1 ед.

Тогда избыточная теплота от электрооборудования равна:

Теплоизбытки от людей в зависимости от того, находятся ли они в состоянии покоя или занимаются физическими упражнениями, колеблются соответственно от 100 до 300 Вт:

Тепловыделения от осветительных приборов определяют по формуле:

, (5.27)

где η – коэффициент полезного действия (от 0,02 до 0,05 для ламп накаливания и от 0,2 до 0,3 для люминесцентных ламп);

N_осв – число осветительных приборов, ед;

n – число ламп в осветительном приборе, ед;

P_осв – мощность одного осветительного прибора, Вт.

Таким образом, тепловыделения от осветительных приборов равны:

.

Суммарное тепловыделение определяется по формуле:

, (5.28)

где Q_люд – теплоизбытки от людей;

Q_обор – теплоизбытки от электрооборудования;

Q_осв – теплоизбытки от осветительных приборов;

Q_рад – теплоизбытки от солнечной радиации.

Таким образом, суммарное тепловыделение будет равно:

Тогда количество воздуха, которое необходимо подать в помещение:

Для расчета полного гидравлического сопротивления необходимо произвести следующие вычисления:

1) С учетом оптимальной скорости движения воздуха в воздуховоде (от 5до 12 м/с) рассчитать его поперечное сечение по формуле:

(5.29)

где V – количество воздуха, подаваемого в помещение, м³/с;

W_b – оптимальная скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с.

Поперечное сечение будет равно:

2) Вычислить гидравлическое сопротивление вентиляционной установки по формуле:

, (5.30)

где – скоростной напор, Па;

– потери напора на трение, Па;

– потери напора на местные сопротивления, Па.

Скоростной напор определяется по формуле:

(5.31)

где ρ – плотность поступающего (наружного) воздуха, кг/м³;

W_b – оптимальная скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с.

Тогда скоростной напор равен:

Потери напора на трение определяются по формуле:

, (5.32)

где L – длина воздуховода, м;

– скоростной напор, Па;

d_в – поперечное сечение воздуховода, м;

λ – коэффициент гидравлического трения.

Значение коэффициента потери на трение зависит от критерия Рейнольдса, который определяется по формуле:

, (5.33)

где W_b – оптимальная скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с;

d_в – поперечное сечение воздуховода, м;

ρ – плотность поступающего (наружного) воздуха, кг/м³;

μ_с – динамическая вязкость воздуха.

Таким образом, коэффициент Рейнольдса равен:

Для турбулентных потоков, при 15×10³<Re<20×10³ коэффициент гидравлического трения будет рассчитываться по формуле:

(5.34)

Таким образом, коэффициент будет равен:

Тогда потери напора на трение будут равны:

Потери напора на местные сопротивления можно определить с помощью формулы:

(5.35)

где – скоростной напор, Па.

Потери напора на местные сопротивления равны:

Тогда гидравлическое сопротивление вентиляционной установки равно:

Общий КПД вентиляционной установки η определяется по формуле:

(5.36)

где η_в – КПД вентилятора;

η_п – КПД передачи;

η_д – КПД двигателя.

Таким образом, общий КПД вентиляционной установки будет равен:

.

Тогда мощность электродвигателя вентилятора без учета коэффициента запаса мощности будет равна:

При N<2 коэффициент запаса мощности β равен 1,5, тогда с учетом коэффициента мощность будет равна: