Вентиляция административного здания в г. Омске

Исходной зависимостью для определения удельного линейного падения в трубопроводе является уравнение Дарси

где λ – коэффициент гидравлического трения (безразмерная величина); v – скорость среды, м/с; ρ – плотность среды, кг/м3; dэ – внутренний диаметр воздуховода, м.
Эквивалентный диаметр для воздуховода прямоугольного сечения:
.
Коэффициент гидравлического трения λ зависит от состояния стенки трубы (гладкая или шероховатая) и режима движения жидкости (ламинарное или турбулентное).
Полученная опытным путем зависимость коэффициента гидравлического трения труб от числа Re и относительной шероховатости хорошо описывается универсальным уравнением, предложенным А.Д.Альтшулем,

Принимаем значение абсолютной эквивалентной шероховатости kэ =  м для воздуховодов из оцинкованной стали.
При наличии на участке воздуховода ряда местных сопротивлений суммарное падение давления во всех местных сопротивлениях, Па, определяется по формуле:

где Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений, установленных на участке; ξ – безразмерная величина, зависящая от характера сопротивления.
Расчеты по приточным и вытяжным системам сведем в таблицы.

Рисунок 3.2 Расчетная схема приточной части системы ПВ1

Рисунок 3.3 Расчетная схема вытяжной части системы ПВ1

Рисунок 3.4 Расчетная схема приточной части системы ПВ2

Рисунок 3.5 Расчетная схема вытяжной части системы ПВ2

Рисунок 3.6 Расчетная схема приточной системы П3

Рисунок 3.7 Расчетная схема вытяжных систем В3 и В4
Таблица 3.1 Аэродинамический расчет систем вентиляции
Уч-к Расход, м3/ч Длина, м Размеры, мм ζ dэ, мм v, м/с рд, Па Rl, Па/м Δp, Па Система ПВ1. Приток. П1.1 2405 3,5 400 400 1,5 400 5,32 17,0 0,69 27,9 П1.2 2405 13,6 400 400 2 400 5,32 17,0 0,69 43,3 П1.3 840 7,1 300 300 1,5 300 3,30 6,5 0,43 12,9 П1.4 648 6 300 300 0,5 300 2,55 3,9 0,27 3,6 П1.5 456 3 200 200 1,2 200 4,03 9,8 1,01 14,8 П1.6 344 1,8 200 200 1 200 3,04 5,6 0,62 6,7 П1.7 275 3 200 200 1 200 2,43 3,6 0,42 4,8 П1.8 116 5,8 200 200 1,2 200 1,03 0,6 0,09 1,3 Суммарные потери давления в системе, Па: 115,2 Система ПВ1. Вытяжка. В1.1 2405 3 400 400 1,5 400 5,32 17,0 0,69 27,5 В1.2 2405 12,7 400 400 2 400 5,32 17,0 0,69 42,7 В1.3 840 9,6 300 300 2 300 3,30 6,5 0,43 17,2 В1.4 648 6 300 300 1,5 300 2,55 3,9 0,27 7,5 В1.5 456 3,4 200 200 1 200 4,03 9,8 1,01 13,2 В1.6 344 1,8 200 200 1 200 3,04 5,6 0,62 6,7 В1.7 275 1 200 200 1 200 2,43 3,6 0,42 4,0 В1.8 116 6 200 200 1,2 200 1,03 0,6 0,09 1,3 Суммарные потери давления в системе, Па: 120,1 Система ПВ2. Приток. П2.1 2643 3,5 400 400 1,75 400 5,85 20,5 0,82 38,7 П2.2 2643 3,5 400 400 1,5 400 5,85 20,5 0,82 33,6 П2.3 1434 15,4 300 300 2 300 5,64 19,1 1,10 55,0 П2.4 979 14,4 300 300 2 300 3,85 8,9 0,56 25,9 П2.5 721 5,4 300 300 1,5 300 2,83 4,8 0,33 9,0 П2.6 463 5,5 200 200 1 200 4,10 10,1 1,04 15,8 П2.7 263 4,7 200 200 2,2 200 2,33 3,2 0,39 9,0 Суммарные потери давления в системе, Па: 187,0 Система ПВ2. Вытяжка. В2.1 2643 2,9 400 400 1,5 400 5,85 20,5 0,82 33,1 В2.2 2643 8,5 400 400 1,5 400 5,85 20,5 0,82 37,7 В2.3 1634 3 300 300 1,2 300 6,42 24,8 1,38 33,9 В2.4 979 4,6 300 300 2 300 3,85 8,9 0,56 20,4 В2.5 721 6,1 300 300 1,5 300 2,83 4,8 0,33 9,2 В2.6 463 2,8 200 200 1 200 4,10 10,1 1,04 13,0 В2.7 200 2,9 200 200 1,7 200 1,77 1,9 0,00 3,2 Суммарные потери давления в системе, Па: 150,4 Система П3 П3.1 1084 3,5 300 300 1,75 300 4,26 10,9 0,67 21,4 П3.2 1084 2,2 300 300 1,5 300 4,26 10,9 0,67 17,8 П3.3 412 4,1 200 200 1,5 200 3,64 8,0 0,85 15,4 П3.4 206 5,4 200 200 1,7 200 1,82 2,0 0,25 4,7 Суммарные потери давления в системе, Па: 59,4 Система В3 В3.1 1041 1 300 300 1,2 300 4,09 10,1 0,63 12,7 В3.2 1041 3 300 300 1 300 4,09 10,1 0,63 11,9 В3.3 526 5,6 200 200 1,5 200 4,65 13,0 1,30 26,8 В3.4 326 0,3 200 200 1 200 2,88 5,0 0,56 5,2 В3.5 226 1,1 150 150 1 150 3,55 7,6 1,16 8,9 В3.6 126 0,9 150 150 1 150 1,98 2,4 0,42 2,7 В3.7 76 0,9 100 100 1 100 2,69 4,3 1,18 5,4 В3.8 26 0,8 100 100 1,7 100 0,92 0,5 0,18 1,0 Суммарные потери давления в системе, Па: 74,6 Система В4 В4.1 157 1 100 100 1 100 5,56 18,5 4,22 22,7 В4.2 157 3 100 100 1 100 5,56 18,5 4,22 31,2 В4.3 12 1,4 100 100 1 100 0,42 0,1 0,05 0,2 Суммарные потери давления в системе, Па: 54,1
3.5 Расчет и выбор оборудования вентиляционных систем
Приточные камеры на вентиляцию помещений здания устанавливаем отечественного производства ЗАО «ВЕНТМАШ», состоящие из функциональных блоков КЦКП.
Для приточно-вытяжных систем ПВ1 и ПВ2, имеющих производительности QПВ1 = 2405 м3/ч и QПВ2 = 2643 м3/ч принимаем приточные камеры КЦКП-3,15.
Для приточной системы вентиляции П3, имеющей производительность QП3 = 1084 м3/ч принимаем приточную камеру КЦКП-1,6.
Далее подробно рассмотрим выбор оборудования камер КЦКП-3,15.
Подберем утепленный клапан.
Для КЦКП-3,15 при расходе воздуха Q = 2643 м3/ч приемный блок с вертикальным клапаном имеет следующие характеристики:
вертикальный клапан
( размеры сечения B×H = 700×800 мм,
( глубина L = 140 мм;
блок приёмный
( сопротивление Рк = 19 Па,
( габариты B×H×L = 700×800×450 мм,
Выберем воздушный фильтр.
В комплекте КЦКП-3,15 поставляется секция фильтрации, которая комплектуется блоками фильтров грубой или тонкой очистки. Фильтрующие элементы устанавливаются в монтажные рамки, которые фиксируются в направляющих корпуса. Такая конструкция позволяет при необходимости производить быструю замену фильтров.
Фильтры состоят из вставленного в стальную рамку фильтрующего материала из синтетических волокон. Фильтрующие элементы имеют толщину 15, 25 или 50 мм. Термостойкость синтетических фильтрующих элементов составляет 80°С.
Фильтрующие элементы ячейкового типа можно выдвигать из корпуса по направляющим для регенерации. Карманные фильтры могут быть двух типов: регенерируемые и разового использования. Фильтрующие элементы изготавливаются из синтетических волокон.
Регенерируемые фильтрующие элементы устанавливаются в направляющие корпуса, что дает возможность извлекать фильтр для осуществления его регенерации или замены.
Технические характеристики фильтра:
- класс фильтрации G4;
- фильтрующая поверхность фильтрующего материала Fф = 4,4 м2;
- начальное аэродинамическое сопротивление 32 Па;
- конечное аэродинамическое сопротивление 250 Па;
- материал фильтра – фильтрующий стекловолокнистый упругий материал ФСВУ;
- эффективность очистки более 90%.
- габариты B×H×L = 700×800×260 мм.
Рассчитаем воздухонагреватель.
Исходные данные для расчета:
начальная температура нагреваемого воздуха, равная температуре наиболее холодной пятидневки tн= - 37ºС;
конечная температура нагреваемого воздуха tк = 17,8ºС;
расход воздуха L = 2643 м3/ч;
Расход тепла Q, Вт, на нагревание воздуха определяется по формуле
Q = 0,278 · L · ρ · сp · (tк - tн),
где L ( объемное количество нагреваемого воздуха, м3/ч;
ρ ( плотность воздуха (при температуре tк), кг/м3,
;
ср – удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кгК), ср = 1,005 кДж/(кг· оС).
Q = 0,278 · 2643 · 1,22 · 1,005 · (17,8((-37)) = 49368 Вт.
Целесообразно устанавливать калориферы, в которых греющим теплоносителем является вода, которая охлаждается со 130 до 70оС.
Расход воды на каждый калорифер рассчитывается по формуле:
,
где Q – тепловая мощность калорифера, кВт;
с – теплоемкость воды, с = 4,19 кДж/кг;
tпр, tобр – температуры прямой и обратной воды, оС.
.
Калориферы выбираются по площади теплообменной поверхности, которая рассчитывается по формуле:
,
где Q – тепловая мощность калорифера, кВт;
k – коэффициент теплопередачи, k = 20 Вт/м2К (принимаем для ребристых труб при теплообмене между воздухом и водой);
Δt – температурный напор, оС.
Температурный напор для перекрестного тока рассчитывается по формуле:
,
где - температурные напоры для прямоточной и противоточной схемы движения теплоносителей, оС.
, ,
где tпр, tобр – температуры прямой и обратной воды, оС;
t1, t2 – температуры воздуха на входе и на выходе из калорифера соответственно, оС.

.

.
Требуемая площадь теплообменной поверхности калорифера 23,7 м2.
Подберем вентилятор.
Необходимое располагаемое давление, создаваемое вентилятором:
,


Выбираем вентилятор ВР 80-75 №2,5. Характеристики вентиляторного блока:
- мощность двигателя 0,75 кВт
- частота вращения 3000 об/мин
- КПД = 80%
- габариты B×H×L = 700×800×850 мм.

Заключение
Данное здание нужно обеспечить инженерными коммуникациями. В работе проектируется система вентиляции и кондиционирования административного здания, расположенного в г. Омске.
Целью проекта являлась разработка систем вентиляции и кондиционирования здания.
Для достижения поставленной цели были поставлены некоторые задачи, которые были решены в ходе разработки проекта.
Поддержание микроклимата в рассматриваемом здании обязательно должно быть искусственным.
В ходе работы рассчитано количество вытяжного и приточного воздуха для каждого помещения, выполнено распределение по системам. Выбрано количество и марки воздухораспределительных систем для всех помещений. Выбрано оборудование вытяжных и приточных систем. Выбрана система холодоснабжения системы кондиционирования. Произведен аэродинамический расчет всех вытяжных и приточных систем.

Список используемой литературы:
СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование :. – СПб., 2004.
СНиП 2.08.02-89* Общественные здания и сооружения: – Изд. с Изм. 1-5. – 2003.
Богословский В. Н., Щеголев В. П., Разумов Н. Н. Отопление и вентиляция. М., Стройиздат, 1980.
Вукалович М. П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М., Машиностроение, 1967.
Гусев В. М. Теплоснабжение и вентиляция. М., Стройиздат, 1975.
Максимов Г. А. Отопление и вентиляция, ч. II. М., Высшая школа, 1966.
Тимофеев К. В. Общая теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. М., Стройиздат, 1969.
Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М.О.Штейнберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992.
Проектирование и эксплуатация установок кондиционирования воздуха и отопления: Учеб. пособие для вузов/Б. Н. Голубков, Т. М. Романова, В. А. Гусев.– М.: Энергоатомиздат, 1988. – 109 с.
Монтаж систем вентиляции и кондиционирования воздуха. С.А Харланов, В.А. Степанов.–4-е изд., перераб. и доп.– М.: Высшая школа, 1991. – 259 с.
















38