Расчет элементов системы приточно-вытяжной вентиляции двухсветного зала 101.

1. Необходимый воздухообмен по теплоизбыткам для зимнего и переходного периодов L^зимн_Q, м³/ч,

L^зимн_Q = 3,6Q^зимн_изб/c_вρ_в(t^зимн_уд – t^зимн_пр),

где Q^зимн_изб – теплоизбытки в помещении в зимний и переходный периоды, Вт;

c_в - средняя массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении, в интервале температур t^зимн_уд ÷ t^зимн_пр, кДж/(кгK);

ρ_в – плотность воздуха, поступающего в помещение, кг/м³ (при t_пр);

t^зимн_уд – температура воздуха, удаляемого из помещения, ºC;

t^зимн_пр – температура приточного воздуха, ºC.

Величину Q^зимн_изб определяем из уравнения теплового баланса помещения:

Q^зимн_изб = Q_вых – Q_расх,

где Q_вых – тепловыделения в помещении, Вт;

Q_расх – потери тепла помещением, Вт.

В общественных помещениях основным источником тепловыделений (кроме системы отопления) являются люди, т.е.

Q_выд = Q_явн + Q_от,

где Q_явн – тепловыделения от людей, Вт;

Q_от – тепловая мощность системы отопления, Вт.

Потери тепла в жилых и общественных помещениях – это в основном потери тепла через наружные ограждения

Q_расх = ΣQ_огр = Q_полн.

Тогда

Q^зимн_изб = Q_явн + Q_от – ΣQ_огр

Так как при проектировании системы отопления помещения 101 не учитывались явные тепловыделения от людей и принимались, что Q_от = ΣQ_огр, то тепловыделения от людей являются теплоизбытками

Q^зимн_изб = Q^зимн_явн

Q_явн учитывают, если объем помещения на одного человека не превышает 50 м³,

Q^зимн_явн = q_явн n_чел,

где q_явн – явные тепловыделения от одного человека в состоянии покоя, Вт/чел.;

n_чел – число людей в зале, чел.(см. задание).

Значения q_явн при различных характерах работы и в зависимости от внутренней температуры помещения t_в приведены в справочниках.

В состоянии покоя при t_в = 18 ⁰C, q_явн = 102 Вт/чел.

Найдем Q^зимн_явн:

Q^зимн_явн = 102110 =12240 Вт

Значение изобарной теплоемкости воздуха можно принять

c_в ≈ 1,0 кДж/(кгС).

Плотность воздуха ρ_в, поступающего в помещение (приточного), следует определить из уравнения состояния:

ρ_в = B/R_вT_пр.

Здесь B – атмосферное давление воздуха, Па;

R_в = 287 Дж/(кгK);

T_пр = t_пр +273, K.

При B  1×10⁵ Па и t_пр = 10 ⁰C, ρ_в ≈ 1,24 кг/м³.

Температуру воздуха, удаляемого из помещения, t^зимн_уд, ºC, определяем в зависимости от места забора удаляемого воздуха. При извлечении воздуха из нижней зоны t^зимн_уд = t_в, при извлечении воздуха из верхней зоны

t^зимн_уд  t_в + 0,5 (H - 2)

здесь H – высота помещения, м.

Извлечение воздуха идет из верхней зоны помещения:

t^зимн_уд = 18 + 0,5(7,1 - 2) = 20,55 ⁰C

Температуру приточного воздуха t_пр, ºC, определяем в зависимости от периода года и места подачи воздуха в помещение.

Так, для зимнего и переходного периодов, при подаче воздуха в верхнюю зону принимаем t^зимн_пр = t_в – (5-10) ⁰C.

Можно принять

t^зимн_пр = 18 – 8 = 10 ⁰C.

Найдем необходимый воздухообмен по теплоизбыткам для зимнего и переходного периодов:

L^зимн_Q = 3,612240 / 1,01,24(20,45 - 10) = 3400,52 м³/ч.

2. Необходимый воздухообмен по влагоизбыткам L_д, м³/ч, находят для переходного периода (t_пр = 5 ⁰C).

L_д = D₁n_чел / ρ_в(d_уд – d_пр),

где D₁ – количество влаги, выделяемой одним человеком в зависимости от характера работы и температуры воздуха в помещении, г/ч;

d_уд – влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг сухого воздуха;

d_пр – влагосодержание приточного воздуха, г/кг сухого воздуха;

ρ_в – плотность поступающего в помещение воздуха, кг/м³.

Значение D₁ приведены в справочниках. В состоянии покоя при

t = 18 ⁰C

D₁ = 37 г/ч.

Значение d_уд определяем по Id – диаграмме влажного воздуха ([3]стр.22) при t_уд и φ_доп (φ_доп = 55% принимаем по заданию, t^зимн_уд = t_уд = 20,45)

d_уд = 5,2 г/кг.

Значение d_пр определяем по Id – диаграмме влажного воздуха при t_пр = 5 ⁰C и φ_пр. Здесь φ_пр – средняя относительная влажность воздуха для района строительства в переходной период. Принимаем φ_пр ≈ 70%.

d_пр = 1,8 г/кг.

Значение ρ_в находим при t_пр =5 ⁰C из (III.8 [3] стр.18):

ρ_в = 219/T

Откуда:

ρ_в = 219 / 278 = 0,79 кг/м³

Найдем необходимый воздухообмен по влагоизбыткам:

L_д = 37120/ 0,79(5,2– 1,8) = 1653,015 м³/ч.

3. Необходимый воздухообмен по избыткам CO₂

L_CO = G₁n/(b_уд – b_пр),

где G₁ – количество углекислоты, выделяемой одним человеком, л/ч;

b_уд – предельно допустимое содержание углекислого газа в удаляемом воздухе, л/м;

b_пр – содержание углекислого газа в приточном воздухе, л/м.

Заданные значения равны из задания:

b_уд = 0,7 л/м³;

b_пр = 0,3 л/м³.

Для человека в спокойном состоянии G₁ ≈ 23 л/ч.

L_CO = 23110 / (0,7– 0,3) = 3066,66 л/ч.

4. Расчетный воздухообмен по притоку

L_пр = 1,1L_расч,

где L_расч – расчетный воздухообмен, м³/ч.

За величину L_расч принимаем наибольшее из найденных значений: L_q^зимн, L_д, L_CO.

L_расч = L_q^зимн = 3400,52 м³/ч,

L_пр = 1,13400,52 = 3740,57 м³/ч.

Расчетный воздухообмен по вытяжке L_выт, м³/ч,

L_выт = L_расчT_уд / T_пр,

здесь T = t + 273.

L_выт = 3740,57 291 / 278 = 3915,49 м³/ч.

5. Секундный расход тепла на нагрев приточного воздуха в калорифере Q_кф, кВт, (расчетная тепловая мощность калорифера)

Q_кф = L_прρ_вc_в(t_пр – t_вент^р)/3600,

где ρ_в – плотность воздуха при t_пр, кг/м³ при t_пр = 10 ⁰C);

t_вент^р – расчетная температура для проектирования вентиляции

t_вент^р = -26 ⁰C;

Q_кф = 3740,571,241(10– (-27))/3600 = 47,67 кВт.

6. Годовой расход тепла и топлива на нагрев приточного воздуха в калориферной установке системы вентиляции:

Q_вент^год = φ_кфQ_кфτ_кф, кВт·ч/год = 3,6φ_кфQ_кфτ_кф, МДж/год;

φ_кф = 0,3;

τ_кф = 1200 ч/год;

отсюда:

Q_вент^год = 3,612000,3×47,67 = 61780,32 МДж/год,

B_вент^год = Q_вент^год /Q_н^рη_куη_тс, т/год, - для твердого топлива.

Найдем годовой расход топлива зная, что η_куη_тс = 0,75;Q_н^р = 29330 кДж/кг

B_вент^год = 61780,32 / 29,3300,75×0,75 = 3745 т/год.