Проект системы отопления и кондиционирования воздуха спорткомплекса СГУ им. Шакараима в г.Семей

0

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА

 

Инженерный факультет

 

Кафедра «Техническая физика»

 

 

Допущено к защите

Заведующий кафедрой Бекушева М. К.

«_______» ___________2010 г.

 

 

 

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему

«Проект системы отопления и кондиционирования воздуха спорткомплекса

СГУ им. Шакараима в г.Семей »

 

 

 

Выполнил:         студент группы ТЭ-602 Оспанов А.Т.             _____________

                                                                                                                    (подпись)

 

Руководитель:   Иванов М. В.,                                                      ___________

                                                                                                                                                                    (подпись)

 

 

 

Семей

2010

 

Аннотация

 

Дипломный проект содержит 4 листа чертежей формата А1, пояснительную записку на 70 листах формата А4, включающую 9 рисунков, 48 таблиц, 14 литературных источника,4приложений.

Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха приняты в соответствии с действующими нормами.

 

 

 

 

Содержание

 

Введение……………………………………………………..…………..……4

1 Исходные данные………………………………………………………......5

2 Выбор расчетных параметров воздуха……………………………………7

3 Расчет количества вредных выделений в помещениях…………….........8

4 Определение нормируемого воздухообмена в помещениях…………...16

5 Описание принятых конструктивных решений по системам отопления и кондиционирования…………………………...…………………..…..……20

6 Расчет кондиционирования и воздушного отопления помещений спорткомплекса ……………………………………………………………...22

7 Аэродинамический расчет систем отопления ………………………......48

8 Подбор оборудования для систем отопления и кондиционирования….51

9 Охрана труда и окружающей среды …………………………………… 57

10 Технико-экономическое сравнение вариантов технических решений.70

Литература…………………………………………………………………...86

Приложение А. План подвального помещения

Приложение Б. План 1 этажа

Приложение В. I-d-диаграмма для системы К1

 

 

Введение

 

Потребление энергии в нашей стране, неуклонно возрастает и, прежде всего для теплообеспечения зданий и сооружений.

Основными среди теплозатрат на коммунально-бытовые нужды в зданиях (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, горячего водоснабжения) являются затраты на отопление. Это объясняется условием эксплуатации зданий в холодное время года, когда теплопотери через ограждающие конструкции зданий значительно превышают внутренние тепловыделения, поэтому используют отопительные установки для поддержания необходимой температуры.

Отопление – искусственное обогревание помещений зданий, является отраслью строительной техники. Монтаж стационарной отопительной установки проводится в процессе возведения зданий, её элементы при проектировании со строительными конструкциями и сочетаются планировкой и интерьером помещений. Так же отопление – один из видов технологического оборудования здания. Для создания и поддержания теплового комфорта требуется технически совершенные и надежные отопительные приборы

Эффективность действия отопительных установок обеспечивается путём оптимизации проектных решений с применением ЭВМ, придания установке надежности в эксплуатации автоматического поддержания необходимой температуры теплоносителя. Исследуются режимы эксплуатации, способы управления отопительной установкой для экономии тепловой энергии.

 

 

 

1 Исходные данные

 

1.1  Характеристика объекта

Спортивный комплекс СГУ им. Шакарима расположен по адресу: г.Семей, ул. Физкультурная, 460. Ориентация главного фасада ­- на юг.

Район строительства – I B.

 

1.2 Источник теплоснабжения

Источником теплоснабжения являются наружные тепловые сети. Расчетный температурный график теплоносителя-воды – 90-70 оС, перепад давления на вводе 196,2 кПа (20 м в.ст.). Ввод – со стороны ул. Физкультурная двумя трубами Ø125×3,5.

Подключение магистралей теплоснабжения систем вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления – в узле управления ИТП по зависимой схеме.

 

1.3 Численность посещаемости спортивных залов

Большой зал (пом. №1) – 40 чел.;

Гимнастический зал (пом. №2) –10 чел.;

Основные характеристики объекта проектирования представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1 – Основные характеристики здания

Область

ВКО

Город

Семей

Район

Жанасемей

Год постройки

1973

Ориентация главного фасада

На ЮГ (Приложение А)

Строительный объем здания, м3

29297

Общая площадь здания, м2

4230

Число этажей

2 этажа, технический этаж (подвал), цокольный этаж

Число помещений, шт.

95

 

2 Выбор расчетных параметров воздуха

 

2.1 Выбор расчетных параметров наружного воздуха

 

Выбор расчетных параметров наружного воздуха определяется климатическими условиями местности строительства согласно /1/.

 

Таблица 2.1 – Расчетные параметры наружного воздуха

Наименование

города

Расчетная географическая

широта, ºс.ш.

Барометрическое давление, гПа

Период года

Параметры

Температура воздуха

tн,ºС

         Энтальпия   Iн,

Скорость ветра

vн,

Средняя суточная амплитуда tн,

ºС

Семей

56

985

Теплый

А

26,8

48,4

3,5

11

Б

30,7

52,6

3,5

Холодный

А

-23

-20,4

5

Б

-39

-33,7

5

 

 

2.2 Выбор расчетных параметров внутреннего воздуха

 

В помещении спортивного зала расчетные параметры внутреннего воздуха для теплого и холодного периодов в соответствии с /2/:

  • температура внутреннего воздуха – 15˚С;
  • относительная влажность – 55%.

В других помещениях, где воздухообмен определяется по расчету, согласно таблице В.1 /3/ температура внутреннего воздуха определяется как температура наружного воздуха по параметрам А плюс 3˚С. Относительная влажность воздуха – максимальная в пределах допустимых норм (по таблице В.1 /3/) – 65%.

 

 

3 Расчет количества вредных выделений в помещениях

 

В зависимости от назначения помещений и технологических процессов, осуществляемых в них, меняется характер вредных выделений. В административных и общественных зданиях источниками вредных выделений являются в основном люди. Они выделяют теплоту, влагу и двуокись углерода. Кроме того, значительная доля тепла поступает в помещения от искусственного освещения и от солнечной радиации через светопрозрачные ограждения, а для системы кондиционирования I класса также необходимо учитывать тепловой поток через массивные наружные ограждения.

 

3.1 Расчет поступлений теплоты

 

Задача расчёта состоит в определении максимума избытка теплоты в помещении при расчётных параметрах наружного воздуха для тёплого и холодного периодов года, так как эта величина служит основанием для расчета воздухообмена в помещении, выбора производительности систем вентиляции, кондиционирования.

 

3.1.1 Поступление теплоты от людей

 

Расчеты представлены для большого зала, для других помещений расчет сводится в табличную форму и представлен в таблице 4.1.

От людей в помещения поступает явная теплота (за счет лучисто-конвективного теплообмена с воздухом и поверхностями помещения) и скрытая теплота, выделяемая с влагой выдыхаемого воздуха и за счет испарений с поверхности кожи. Полная теплота равна сумме явной и скрытой теплоты. Теплопоступления от людей зависят от тяжести выполняемой работы, температуры и влажности окружающего воздуха, теплоизолирующих свойств одежды.

Применительно к помещениям библиотеки трудовая деятельность находящихся в них людей относится к категории легкой работы.

Количество тепла, выделенное одним взрослым мужчиной, принимается по таблице 2.2 /3/. Теплопоступления от женщины считаются равными 85%.

Количество полного тепла, выделенного людьми, находится по формуле

 

Qл.п = N · qп,                                                 (3.1)

 

где N – количество человек;

qп, –количество полного тепла, выделенного одним человеком, Вт.

Количество явного тепла, выделенного людьми, находится по формуле

 

Qл.я = N · qя,                                                   (3.2)

 

где N – то же, что в формуле (4.1);

qя, –количество явного тепла, выделенного одним человеком, Вт.

Считается, что зал заполнен на 100%. Расчет производится из допущения, что 50% посетителей и персонала – мужчины, а 50% – женщины. Расчет теплопоступлений от людей производится при внутренней температуре, определяемой по формуле

tв=26,9+3=29,9 оС,

 

где 26,9 оС – температура наружного воздуха в теплый период по параметрам А.

 

 

Таблица 3.1- Поступление теплоты от людей



Наименование помещения

Кол. поситителей и сотруд-

ников

Теплопоступ. (лето), Вт

Теплопоступ. (зима), Вт

Теплоп-оступление принятое в качестве расчетной

явные

полные

явные

полные

1

2

4

5

6

7

8

9

летний период tв=26,8+3=29,9 оС ,q=59,74, q=94,38

зимний период tв=15оС ,q=98,6, q=127,6

первый этаж

1

Большой зал

40

2210

3492

3648

4721

 

2

Гимнастический зал

10

553

873

912

1180

 

                 

 

3.1.2 Тепловыделения от искусственного освещения

 

Принимается, что во время наибольшей солнечной активности искусственное освещение во всех рассчитываемых помещениях за исключением основного книгохранилища будет отключено, поэтому при расчете теплопоступлений не будет учитываться.

 

3.1.3 Поступление теплоты от солнечной радиации

 

Через заполнение световых проемов

Световые проемы залов ориентированы на север, запад, юг, восток. Расчет проводится для часов максимального теплопоступления от солнечной радиации по методике, изложенной в /6/.

Количество теплоты, Вт, поступающей в каждый час расчетных суток через заполнение световых проемов, площадью FII

 

,                                                   (3.4)

 

где qIIp – теплопоступления от солнечной радиации, Вт/м2, для вертикального

               заполнения световых проемов;

qIIТ – теплопоступления, обусловленные теплопередачей, Вт/м2.

 

,                                     (3.5)

 

где – количество теплоты прямой и рассеянной солнечной радиации. (табл. 2.3 /4/).

Котн = 0,8 - коэффициент относительного проникания солнечной радиации через заполнение светового проема, отличающегося от обыкновенного одинарного остекления, принимается по табл. 2.4 /4/;

t2 = 0,9 – коэффициент, учитывающий затенение светового проема переплетами, принимается по табл. 2.5 /4/.

Коэффициент облучения Кобл , входящий в формулу (2.5), определяется по формуле

Кобл = Кобл. г × К обл. в,                                             (3.6)

 

где Кобл.г, Кобл.в – соответственно, коэффициенты облучения для горизонтальной и вертикальной солнцезащитной конструкции, зависящие от углов Кобл. в = f (g1),         Кобл. г = f (b1) и определяются по рис. 2.6 /4/;

 

; ,                                   (3.7)

 

где Н – высота проема, м;

В – ширина проема, м;

а, с - расстояние от горизонтальных и вертикальных затемнений до откоса проема, м, принимаем а = 0,1 м, с = 0,1 м;

Lг, Lв - размер горизонтальных и вертикальных выступающих элементов затенения, м, принимаем Lг = 0,1м, Lв = 0,1м.

, тогда Кобл. в =1;

, тогда Кобл.г =1;

Кобл = 1 × 1 = 1.

Коэффициент инсоляции для вертикального заполнения световых проемов, Кинс. в, определяется по формуле

 

,                           (3.8)

 

где Ас.о – солнечный азимут остекления, град, (табл. 2.6 /5/), Ас – азимут солнца

     (табл. 2.8 /4/).

b - угол, град, между вертикальной плоскостью остекления и проекцией солнечного луча на вертикальную плоскость, перпендикулярную плоскости остекления

 

,                                        (3.9)

 

где h – высота стояния солнца, град, табл. 2.8 /5/.

Теплопоступления, обусловленные теплопередачей

,                                               (3.10)

 

где RII=0,34 м2×0С/Вт – сопротивление теплопередаче заполнения световых проемов, принимается по таблице 2.4

,               (3.11)

где tн.ср =18,4 – средняя температура наружного воздуха.

Аtн = 10,7оС– суточная амплитуда температуры наружного воздуха за июль принимается согласно таб.2 /5/.

b2 - коэффициент, учитывающий гармоническое изменение температуры наружного воздуха, принимается по табл. 2.9 /4/.

Sв, Dв - количество теплоты соответственно прямой и рассеянной радиации в каждый час расчетных суток на вертикальную поверхность, принимается по табл. 2.10 /4/.

rII – приведенный коэффициент поглощения солнечной радиации заполнением светового проема, принимается по табл. 2.4 /4/.

aн - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, Вт/(м2/0С), зависящий от скорости ветра, wн

,                                                 (3.12)

 

Таблица 3.2 – Количество теплоты, поступающей в помещение через заполнения световых проёмов

Рассчитываемая величина

Время суток

сторона света юго-восточная

5 - 6

6-7

7-8

8-9

9-10

10-11

11-12

12-13

1

2

3

4

5

6

7

8

9

qЕП, Вт/м2

433

523

547

504

378

193

37

-

q в р, Вт/м2

74

115

122

114

91

76

67

63

13

21

29

37

45

51

54

54

Aс°

108

95

82

69

53

33

12

0

Aс.о°

18

5

8

21

37

57

78

90

76

69

60

51

38

24

8,6

0,00

Sв , Вт/м2

482

594

621

579

461

283

105

-

Dв , Вт/м2

101

156

165

155

121

102

91

85

b2

-0,79

-0,60

-0,38

-0,13

0,13

0,38

0,6

0,79

Размер окна 2,7 х 3м

Kинс.в

1,07

1,08

1,07

1,05

1,00

0,92

0,6

-

qIIр, Вт/м2

386,8

489

509

463

337

182

64

45

tн.усл, °С

22,55

25

25,4

24,5

27

24

22

21,7

qIIт, Вт/м2

2,5

9,7

10,88

8,23

15,58

17,13

0,88

0

qIIр + qIIт, Вт/м2

389,3

498,7

519,88

471,23

352,58

199,13

64,88

45

QII, Вт

1644

2106

2195

1990

1488

840

274

17

 

Таблица 3.3 – Количество теплоты, поступающей в помещение через заполнения световых проёмов

Рассчитываемая величина

Время суток

сторона света западно-северная

12-13

13-14

14-15

15-16

16-17

 

 

 

qЕП, Вт/м2

37

193

378

504

547

 

 

 

q в р, Вт/м2

67

76

91

114

122

 

 

 

37

45

51

54

54

 

 

 

Aс°

69

53

33

12

12

 

 

 

Aс.о°

21

37

57

78

78

 

 

 

51

38

24

8

8

 

 

 

Sв , Вт/м2

105

283

461

579

621

 

 

 

Dв , Вт/м2

91

102

121

155

165

 

 

 

b2

-0,13

0,13

0,38

0,6

0,79

 

 

 

Размер окна 2х 5,43м

Kинс.в

0,97

0,95

0,92

0,8

0,8

 

 

 

qIIр, Вт/м2

74

186

315

372

403

 

 

 

tн.усл, °С

21,7

24,8

30

34

37

 

 

 

qIIт, Вт/м2

0

9

24

36

45

 

 

 

qIIр + qIIт, Вт/м2

74

195

339

408

448

 

 

 

QII, Вт

290

765

1550

1601

1758

 

 

 

                                    

3.2 Влаговыделения в помещении

 

3.2.1 Поступление влаги от людей

 

М люд = m×N,                                                  (3.13)

 

где m – количество влаги, выделяемой человеком, г/ч, (таблица 2.2 /4/);

N – то же, что в формуле (3.1).

 

 

 

3.3 Поступление двуокиси углерода от людей

 

Млюд=mСО2×N,                                     (3.14)

где mСО2 – количество влаги, выделяемой человеком, г/ч, (таблица 2.2 /4/);

N – то же, что в формуле (2.1).

 

Таблица 3.4- Поступление двуокиси углерода от людей





Наименование помещения

Кол. поситителей и сотрудников

m,г/ч

mСО2,г/ч

летом

зимой

 

1

2

 

5

6

 

летний период tв=26,8+3=29,8оС , m=49,4,г/ч , mСО2=23,г/ч

зимний период tв=15оС , m=40,г/ч , mСО2=23,г/ч

первый этаж

1

Большой зал

40

1936

1600

920

2

Гимнастический зал

10

400

400

230

             

 

 

Таблица 3.4- Количества вредных выделений в помещениях




Наименование помещения

Тепло. от солнеч-

ной радиации

Суммарные

теплопоступ. (лето), Вт

Суммарные

теплопоступ. (зима), Вт

Теплоп-оступление принятое в качестве расчетной

явные

полные

явные

полные

1

2

3

4

5

6

7

8

 

 

1

Большой зал

10975

2210

3492

3648

4721

 

2

Гимнастический зал

5274

553

873

912

1180

 

                   

 

4 Определение нормируемого воздухообмена в помещениях

 

Большинство помещений здания характеризуется постоянным составом и интенсивностью вредных выделений, поэтому для них установлены кратности воздухообмена. Нормативные кратности воздухообмена в различных помещениях приняты в соответствии с /2/, /4/. Значения воздухообмена по установленным кратностям представлен в приложении А. Количество воздуха, подаваемого в лекционные и читальные залы, принимается равным расходу воздуха с наибольшими теплоизбытками, определяется расчетом. В качестве расчетного воздухообмена принимается максимальный воздухообмен из полученных расходов по вредностям, кратности или санитарным нормам.

В рассчитываемых помещениях количество вентиляционного воздуха рассчитывается из условия разбавления тепловых и газовых выделений до допустимых в рабочей зоне температур и концентраций.

 

4.1 Расчет воздухообмена по избыткам тепло- и влаговыделений

 

Основной характеристикой изменения параметров воздуха в помещении является отношение избыточного тепла к влаговыделениям, называемое угловым коэффициентом луча процесса в помещении, кДж/кг:

     ,                                                               (4.1)

где Qп – избытки полной теплоты в помещении, ВТ;

Мвл. – количество влаги, выделяемой людьми, кг/ч.

Если e меньше 10000 , то воздухообмен в помещении рассчитывается по избыткам тепла и влаги, если e больше 10000 - по избыткам только явного тепла.

В помещениях с тепло - и влаговыделениями воздухообмен определяется по I-d-диаграмме.

Воздухообмен в помещении из условия разбавления избыточного явного тепла определяется по формуле

     ,                                     (4.2)

 

где Qя – избыточная явная теплота, отводимая из помещения вентиляцией, Вт,   см. данные таблицы 4.1;

с – удельная массовая теплоемкость воздуха, с=1,0 кДж / (кг · К);

tуд – температура удаляемого воздуха, 0С;

tпр – температура приточного воздуха, 0С.

Температура удаляемого воздуха определяется по формуле

tуд=tн+qср×ρnн,                                                  (4.3)

 

Воздухообмен в помещении из условия разбавления избыточного полного тепла определяется по формуле

,                                 (4.4)

 

где Qп – избыточная полная теплота, отводимая из помещения вентиляцией, Вт, см. данные таблицы 4.1;

с – удельная массовая теплоемкость воздуха, с=1,0 кДж / (кг · К);

Iуд – энтальпия удаляемого воздуха, кДж/кг;

Iпр – энтальпия приточного воздуха, кДж/кг;

Требуемый воздухообмен общеобменной вентиляции по вредным газам (по СО2) определяется по формуле

,                                      (4.5)

где MСО2 – количество углекислоты, выделяющейся в помещении, л/ч, см. данные таблицы 4.2;

Сп. – концентрация СО2 в наружном (приточном) воздухе, согласно /4/,

Сп.= 0,5 л/м3;

Су. – допустимая концентрация СО2 в воздухе помещения, согласно /5/,

Су = 2 л/м3.

ρ – плотность воздуха в зависимости от температуры воздуха, кг/м3, определяется по формуле

,                                                     (4.6)

Объемный расход воздуха определяется по формуле

L=G/ ρ                                                     (4.7)

 

 

Воздухообмены определяются по вышеописанной методике, результаты расчетов сведены в таблицу 4.2.

 

Таблица 4.1- Избыточная полная теплота





Наименование помещения

Влага m,г/ч

Суммарные

теплопоступ. (лето), Вт

Суммарные

теплопост. (зима), Вт

Угловой коэффициент луча процесса ε, кДж/кг

 

летом

зимой

 

летом

зимой

 

яв-

ные

пол-ные

яв-

ные

пол-ные

 

1

Большой зал

365

296

6198

6454

2529

2744

63655

33372

 

2

Гимнастический зал

319

259

4787

5011

848

1036

63655

33372

 

1.                  Луч процесса меньше значения 10000 кДж/кг, поэтому расчет воздухообмена будет производиться по избыткам полного тепла

2.                  Угловой коэффициент рассчитан для помещений с неочевидным значением коэффициента

 

 

Приточная система рассчитывается по санитарной норме наружного воздуха, которая согласно /3, приложение М.1/ составляет: 20 м3/ч на человека – для всех залов.

Значение количества приточного воздуха по санитарным нормам, подаваемого в залы в зимний и летний периоды, сводятся в таблицу.

Из таблицы видно, что рассчитанный по избыткам вредностей воздухообмен в помещениях намного превышает воздухообмен по санитарным нормам. Расходы, рассчитанные по вредностям, требуют прокладки дополнительных воздуховодов достаточно больших сечений. Это невозможно по конструктивным (ширина плит 400мм, ослабленные стены), так и по архитектурным соображениям.

Исходя из вышеизложенного и в соответствии с Техническим заданием на проектирование было принято решение о создании систем вентиляции, расходы для которых рассчитаны по санитарно-гигиеническим нормам и нормативным кратностям.

 

Таблица 4.2-Расчет воздухообмена по избыткам тепло- и влаговыделений






Наименование помещения

q,

Вт/м3

gradt, оС/м

 

Температура удаляемого воздуха, оС

кол.

людей

МСО2, л/ч

Lпр, м3

по МСО2,

Воздухообмен по избыткам тепла, м3

санитарным

нормам, м3

 

Lпр.

Lуд.

 

летом

зимой

 

1

2

3

4

 

 

7

8

9

10

11

12

 

Первый этаж

 

1

Большой зал

46

1,5

28,7

22,1

28

595

 

2520 / 1081

2580

560

 

2

Гимнастический зал

29

0,9

27,1

20,4

7

148

 

2649

332

2697

140

 

1. числитель - лето, знаменатель - зима

 

 

5 Описание принятых конструктивных решений по системам  

вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления

 

В залах основного книгохранилища согласно техническому заданию запроектирована система кондиционирования воздуха и воздушного отопления, совмещенная с приточной вентиляцией – К1.

Кроме того в помещениях спорткомплекса запроектированы семь приточных систем вентиляции (П1…П7), десять вытяжных систем с механическим побуждением (В1…В10), системы кондиционирования воздуха для сектора редких книг и подсобных книгохранилищ (пом. 102, 122) на основе прецизионных кондиционеров (К2…К4), системы кондиционирования для серверных (пом. 202 и 402) на основе настенных сплит-систем (К5, К6) и многозональная система для помещений 210 и 305 (К7).

Приточные установки размещаются на цокольном этаже в помещениях венткамер (пом. №006 и 042). Вытяжное вентиляционное оборудование расположено на техническом этаже (чердаке).

Системы П1…П7 осуществляют прямоточную подачу воздуха во все помещения, где необходима подача приточного воздуха (кроме основных фондов). Система кондиционирования, воздушного отопления с рециркуляцией К1 обслуживает основные фонды.

В некоторых помещениях предусмотрено только удаление воздуха (смотри приложение А).

В помещения воздух подается через регулируемые алюминиевые настенные воздухораспределители АМН, АМР фирмы «Арктос» и существующие чугунные декоративные решетки.

Для систем К1 и В4, обслуживающих основное книгохранилище, в проекте используются каркасно-панельные приточные установки типа KLG фирмы «Frivent» (Австрия).

Остальные системы ввиду небольшой производительности и повышенных требований к шумовым характеристикам оснащаются канальными вентиляторами фирмы «Systemair», установленными на техническом этаже.

Воздуховоды вытяжных и приточных систем выполнены из оцинкованной листовой стали, также используются внутристенные кирпичные каналы, заложенные при строительстве здания. Транзитные воздуховоды на всем протяжении до помещения для вентиляционного оборудования предусматриваются из негорючих материалов (кирпич, оцинкованная сталь). Стальные транзитные воздуховоды (где это необходимо) покрываются огнезадерживающим покрытием «Файрекс 300» толщиной 8 мм с пределом огнестойкости 90 мин (EI 90).

Для системы К1 (как системы воздушного отопления) согласно требованиям /3/ предусмотрена установка резервного вентилятора.

 

6 Расчет кондиционирования и воздушного отопления помещений спорткомплекса

 

6.1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

 

6.1.1 Расчет наружной стены (НС)

 

Конструкция наружной стены (у фондов) – кирпичная кладка из силикатного полнотелого кирпича δ = 640мм (2,5 кирпича). Согласно приложению 1 /7/ зона влажности сухая – 3. Влажностный режим помещений здания – нормальный (таблица 1 /7/).Условия эксплуатации ограждающих конструкций – А (приложение 2 /7/).

 

6.1.2 Расчет перекрытия (ПК)

 

Перекрытие состоит из железобетонной пустотной плиты и слоя утеплителя – засыпки из доменного шлака толщиной 150 мм.

 

Определение приведенного термического сопротивления железобетонной плиты перекрытия

 
   


Рисунок 6.1 – Железобетонная пустотная плита перекрытия

 

Приведенное термическое сопротивление железобетонной плиты бесчердачного покрытия определяется, как для неоднородных конструкций. Расчетная схема приведена на рисунке 1.1. Для упрощения расчетов выделяется фрагмент длиной 1м и шириной 0,21 м. Круглый воздушный канал диаметром 0,16 м заменяется равным ему по площади, квадратным, со стороной квадрата 0,14 м (а = r Ö p).

Плоскостями, параллельными направлению теплового потока, фрагмент плиты условно разрезается на участки 1...3.

Термическое сопротивление участков 1 и 3 составляет

 

R1 = R3 = 0,22 / 1,92 = 0,11 м2 ×оС/Вт.

 

Площадь участков 1 и 3 равна А1 = А3 = 0,035 × 1 = 0,035 м2.

Термическое сопротивление участка 2 составляет

 

R2 = 0,04 / 1,92 + 0,19 + 0,04 / 1,92 = 0,23 м2 ×оС/Вт,

 

где   Rв.п.= 0,19 м2 ×оС/Вт – сопротивление воздушной прослойки эквивалентной толщиной 0,14м, которое принимается при положительной температуре воздуха в прослойке и потоке тепла “сверху – вниз” по приложению 4 /9/.

 

Площадь участка 2 равна А2 = 0,14 × 1 = 0,14 м2.

 

Термическое сопротивление Rа находится по формуле

 

Rа = (А1 + А2 + ... + Аn) / (А1/ R1 + А2/ R2 + ... + Аn /Rn),       (6.1)

 

где   А1, А2, ... , Аn – площади отдельных участков конструкции (или части ее), м2;

R1, R2, ... , Rn – термические сопротивления указанных отдельных участков конструкции, определяемые по формуле

R0=,                                                     (6.2)

 

для однородных участков и по формуле

 

Rк = R1 + R2 + … + Rn + Rв.п.,                                   (6.3)

 

для неоднородных участков.

Rк = R1 + R2 + … + Rn + Rв.п.,                                   (6.4)

 

Rа=(0,035+0,14+0,035)/(0,035/0,11+0,14/0,23+0,035/0,11)=0,17м2 ×оС/Вт.

 

Плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, фрагмент плиты условно разрезается на участки   4...6.

Термическое сопротивление однородных слоев 4 и 6 составляет

 

R4 = R6 = 0,04 / 1,92 = 0,021 м2 ×оС/Вт.

 

Слой 5 имеет толщину 0,14 м и состоит из трех участков, в том числе два площадью А1 и А3, выполненных из железобетона и один А2 – замкнутая воздушная прослойка.

 

Термическое сопротивление R5 находится по формуле (6.1)

 

R5 = (0,035 + 0,14 + 0,035) / (0,035 / (0,14 / 1,92) + 0,14 / 0,19 +

+ 0,035 / (0,14 / 1,92)) = 0,12 м2 ×оС/Вт.

 

Термическое сопротивление Rб находится как сумма термических сопротивлений отдельных слоев

 

Rб = 0,021 + 0,12 + 0,021 = 0,16 м2 ×оС/Вт.

 

Так как величина не превышает Rб более, чем на 25 процентов (0 процентов), то приведенное термическое сопротивление такой конструкции определяется по формуле:

,                                                     (6.5)

 

Rкпр = (0,17 + 2 × 0,16) / 3 = 0,163 м2 ×оС/Вт.

 

Сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия согласно формуле (6.2) равно

 

 

 

Рисунок 6.2– Конструкция перекрытия

слой 1 – пустотная ж/б плита δ = 220мм, Rо= 0,154;

слой 2 – засыпка из доменного шлака (λ = 0,21 ), δ = 150мм.

.

 

6.1.3 Расчет окна (ОК)

 

Сопротивление теплопередаче окна деревянного– 0,60

.

 

6.1.4 Расчет внутренних стен (ВС)

 

Помещения фондов ограничивают внутренние стены двух видов:

- из силикатного красного кирпича δ = 530мм (2 кирпича + 2 Х10мм штукатурки) -

- из силикатного красного кирпича δ = 380мм ( кирпича + 2Х10мм штукатурки) -

 

;

.

 

6.1.5 Расчет наружной стен (НС)

 

Одна типовая «ячейка» НС:

F1 – кирпичная кладка из силикатного полнотелого кирпича;

F2 – железобетонная перемычка

      

Рисунок 6.3 – Одна типовая «ячейка» НС

;

;           ;

 

F1=3,57м2;           F2=0,52м2;

 

;

 

Rа=Rб=1,06;

.

 

 

6.2 Определение площадей ограждений

 

а) для помещения 1 большой зал:

- НС (западно-северная): F1 = 15 6,5= 97,5 м2;

- НС (северо-восточная): F2 = 31,4 6,5- 5 2,73= 160,9м2;

- ОК: 5 2,73=40,5 м2;

 

б) для помещения 2 гимнастический зал:

- НС (западно-северная): F1 = 18 6,5- 3 5,42= 84,6 м2;

- НС (северо-восточная): F2 = 9 6,5= 58,5 м2;

- НС (западно-южная): F2 = 9 6,5= 58,5 м2;

- ОК: 3 5,42=32,5 м2;

 

 

6.3 Определение теплопоступлений

 

6.3.1 Расчетные параметры наружного воздуха

 

По СНиП 23-01-99:

а) для холодного периода (параметры Б): ;

;

;

.

а) для тёплого периода (параметры Б): ;

;

;

.

 

6.3.2 Определение теплопоступлений через окна

 

Расчет приведен в разделе 3

 

6.3.3 Определение теплопоступлений через НС

 

Расчет ведётся по /8/.

 

 

а) для НС:   ;   tНАР = 26,8оС;   JСР = 80Вт;   βк=1;

= 0,5

(термическое сопротивление)

(7,5 час, что то же)

АМ,С = 10,7оС

Аj = JМАКС - JСР = 235-80 = 155

Поступлениями тепла с прямой радиацией ввиду их очевидной малости пренебрегается.

 

Теплопоступления от разности температур внутреннего и наружного воздуха:

а) Большого зала (1): АМ =258,4 м2

 

.

 

б) Гимнастический зал (2):

 

6.3.5 Определение теплопоступлений через ЧП

 

Большой зал: ;

Гимнастический зал: .

 

 

6.3.6 Определение тепло- и влагопоступлений от людей

Расчет приведен в разделе 3

 

6.3.7 Теплопоступления от искусственного освещения

 

Принимается, что во время наибольшей солнечной активности искусственное освещение во всех рассчитываемых помещениях за исключением основного книгохранилища будет отключено, поэтому при расчете теплопоступлений не будет учитываться.

 

 

Таблица 6.1- Суммарные полные теплопоступления по помещениям

№пом

QОК, Вт

(QII)

QНС, Вт

(QМ)

QВС, Вт

 

QЧП, Вт

 

QПерекр., Вт

 

Qлюд.,а/Qлюд.,п, Вт

 

QН.ОСВ., Вт

 

ΣQПОСТ., Вт

 

1

690

290

2540

-

-

620/860

2620

7000

2

1020

350

1560

-

-

620/860

2040

5830

 

 

6.4 Определение теплопотерь

 

 

9.4.1 Теплопотери помещения 1 (tВ = 15оС):

а) через не утеплённый пол (по зонам)

 

Рисунок 6.4 – Расчет теплопотерь через неутепленный пол по зонам (I, II, III, IV)

 

АI = 2,0 19,5 = 39,0м2;

АII = 2,0 19,5 = 39,0м2;

АIII = 2,0 19,5 = 39,0м2;

АIV = (12,5-1,2-2,0) 19,5 = 181,4м2.

; ; ;

Ориентировочно принимается температура приточного воздуха в канале +50оС (чуть больше реального значения, но этим завышением учитывается увеличение внутреннего коэффициента теплоотдачи В по сравнению с обычными условиями).

;

;

;

.

 

Сумма:

;

                        

б) через НС:   .

в) через ОК:   ;

в) через ПК:   ;

                           .

 

6.4.2 Теплопотери помещения 2 (tВ = 15оС):

 

а) через НС:       .

б) через ОК:       ;

в) через ПК:  

;

         .

;

;

;

.

Сумма:

;

.

 

6.5 Определение расходов воздуха

 

6.5.1 Определение расходов воздуха для системы К1 для тёплого периода

 

Существующие приточные, вытяжные и рециркуляционные каналы (в стенах):

а) для цокольного этажа:

- приточные - 1×1/2 (4 шт.)

- вытяжные - 1×1/2 (2 шт.)

- рециркуляционные - 1×1/2 (2 шт.)

б) для первого, второго и третьего этажей – аналогично цоколю

в) для помещения 301а (в т. ч. ярус 10):

- приточные - 1×1/2 (6 шт.)                          

- вытяжные - 1×1/2 (2 шт.)                                

-рециркуляционные - 1×1/2 (6 шт.)

Параметры (расчетные) внутреннего воздуха в книгохранилище:

;

;

.

Луч процесса:

,

где ΣQПОЛН - в Вт;

       W – в ;

>10000;

>10000.

Параметры рециркуляционного и вытяжного воздуха соответствуют параметрам внутреннего воздуха.

Ввиду ограниченности в площади существующих каналов расходы, рассчитанные по обычной методике, слишком велики (будет повышенный шум из-за высокой скорости воздуха в каналах). Поэтому расходы воздуха рассчитываются следующим образом:

Определяем, для какого помещения спорткомплекса имеют место наибольшие тепловыделения, приходящиеся на единицу площади существующих вентканалов (здесь будет наибольшая скорость воздуха в канале).

Задаемся предельно допустимой скоростью в вентканалах, чтобы не было шума, недопустимого в здании спорткомплекса.

На основании принятой скорости и существующей площади сечения каналов определяем расход воздуха.

Зная теплоизбытки в помещении и расход воздуха, определяем необходимые параметры приточного воздуха (температура, влажность).

Определив параметры приточного воздуха в системе К1 и зная вредные выделения во всех остальных помещениях спорткомплекса, рассчитываем необходимые расходы воздуха для каждого помещения.

Наибольшее отношение теплопоступлений к площади приточных каналов – для помещения 1. Первоначально принимаем скорость в приточных каналах на это помещение – 5,5м/с. Тогда расход приточного воздуха .

;

 

;

(предварительно ориентировочно принимается температура притока 8˚С)

.

Принимается нагрев приточного воздуха (в тёплый период) в вентиляторе и приточных воздуховодах – 0,8оС.

Общий расход системы К1 (по тёплому периоду):

 

;

 

.

Скорость воздуха в рециркуляционных каналах принимается: - из помещения 1 (из условия воздушного баланса по массовому расходу воздуха по помещению 301) ():

;

Для помещения 1 – если принять , то:

.

Принимается: ; ;

; .

- из других помещений:

;

;

.

Вытяжку из основных фондов осуществляет система В4. Объём вытяжки из основных фондов - ;

.

этот же расход воздуха забирается с улицы:

;     .

Соотношение (по массе) расходов наружного и рециркуляционного воздуха в системе К1:

.

По J-d диаграмме (для тёплого периода):

 

т. В – внутренний воздух (tв=18оС, , dв=7,4г/кг, Jв=36,8кДж/кг).

т. Н – наружный воздух (tнар=25,9оС, , dнар=10,6г/кг,

Jнар=52,6кДж/кг).

т. С – после смешения наружного и рециркуляционного воздуха (в

соотношении )

(tсм=20,9оС; Jсм=42,5 кДж/кг)

т. П – приточный воздух (tп=9,4оС, , dп=6,9 г/кг,

Jп=26,8726,9     кДж/кг).

т. Ох – воздух после поверхностного воздухоохладителя

(tох=8,6оС, , dох=6,9г/кг, Jох=26,1кДж/кг).

Расчётные расходы воздуха по помещениям для тёплого периода:

а) помещение 1:

               ;                       ;

             ;       ;

             ;                            .

 

б) помещение 2:

             ;                       ;

             ;       ;

             ;                              .

 

6.5.2 Определение расходов воздуха для системы К1 для холодного периода

 

В холодный период система К1 выполняет функции воздушного отопления.

Поскольку соотношения теплопоступлений в тёплый период по помещениям спорткомплекса не соответствуют соотношениям теплопотерь по аналогичным помещениям в холодный период, то и соотношения расходов воздуха по помещениям для тёплого и холодного периодов должны быть разными.

Наибольшее отношение расчётных теплопотерь к площади приточных каналов имеет место для помещения 1. По акустическим соображениям во избежание повышенного шума принимается скорость в приточных каналах на помещение 301а – 5,8м/с.

;

.

Методом итерации определяем расчётную температуру притока системы К1 в холодный период:

;               ;

 

Проверка:       ;

.

Расчётным режимом для холодного периода является «ночной», когда влаговыделений внутри спорткомплекса нет, а также нет внутренних тепловыделений, тогда ε = (для всех помещений спорткомплекса) «Ночь» на J-d – диаграмме –работа полностью на рециркуляции). Этот режим является расчётным для подбора второго калорифера. Для подбора первого калорифера и увлажнителя расчётным является дневной режим (с подмесом наружного воздуха)

Принимается охлаждение приточного воздуха в подпольном канале – 1,5оС.

(смотри предыдущий лист),

тогда температура после вентилятора второго калорифера:

;

.

Общий расход системы К1:

 

;                             .

 

Расход наружного воздуха определяется из условия подачи 40:

 

;               ;

;       .

Общий расход рециркуляционного воздуха (5364) равномерно распределяется по четырнадцати рециркуляционным каналам, тогда расход через каждый канал:

;                          ;.

 

В4 – обслуживает основные фонды:     .

Расчётное соотношение наружного и рецеркуляционного воздуха (по массе):

.

По J-d – диаграмме:

т. Н – наружный воздух (tнар = -34оС, Jнар = -33,7 кДж/кг, dнар = 0,2г/кг).

т. Кал.1 – воздух после первого калорифера (tкал.1 = 9,0оС, Jкал.1 = 9,7 кДж/кг, dкал.1= 0,2г/кг).

т. С –точка смеси (tсм = 15,4оС, Jсм = 28,6 кДж/кг, dсм = 5,2г/кг).

т. ОК – воздух после оросительной камеры

                   (tок = 10,0оС, Jок = Jсм = 28,6 кДж/кг, dок = 7,4г/кг).

т. В – внутренний воздух (tв = 18оС, Jв = 36,8 кДж/кг, , dв = 7,4г/кг).

т. П – приточный воздух (tп = 36,8оС, Jп = 57,8 кДж/кг, dп = 7,4г/кг).

т. Кал. 2 – воздух после второго калорифера

                   (tкал.2 = 40,1оС, Jкал.2 = 59,3 кДж/кг, dкал.2 = 7,4г/кг).

Расчётные расходы воздуха по помещениям для периода:

а) помещение 1:

             ;                     ;

             ;                         ;

              ;                                         .

б) помещение 2:

             ;                     ;

             ;                                ;

             (принимается);     .

 

6.6 Аэродинамический расчёт систем К1

 

Производительность системы К1:

- в тёплый период:     ;     ;  

                                       ;     ;

                                       ;     .

 

- в холодный период: ;      ;   

                                       ;     ;

                                       ;     .

                                                                                        

Анализируя расходы (и скорости) по приточным и рециркуляционным каналам в тёплый и холодный периоды года, очевидно, что для аэродинамического расчёта системы К1 расчётным является режим тёплого периода, а магистральное направление ( с наибольшими потерями давления):

- для приточных каналов – к помещению 1 (канал, более удалённый от                                             венткамеры).

- для рециркуляционных каналов – помещения 1 (канал, более                                                             удалённый от венткамеры).

Расчет проводится по методике, описанной в пункте 6 с помощью компьютерной программы. Общие потери давления в системе К1 получились – 595 Па.

 

6.7 Подбор кондиционера для помещения большого зала

 

Поскольку рассматриваемое помещение имеет несложную конструкцию , то расчет теплопоступлений проводится по экспресс-методике согласно /12/:

Площадь помещения – 29,7 18 = 534,6м2.

Высота помещения – 6,5м.

Объём помещения – 534,6 6,5 = 3474,9 м3.

 

Расчётные теплопоступления (в тёплый период):

 

 

Необходимая влагопроизводительность (максимальная) (в зимний период):

 

tв = 15оС,               dв = 7,4г/кг,           .

 

Приточный воздух – 326 (tп = 13оС; 391), dп = 0,2г/кг,

 

 

Кондиционер имеет работать в режиме охлаждения летом.

 

6.8 Подбор оборудования для системы К1

 

6.8.1 Выбор типоразмера агрегата

Подбор оборудования осуществляется по каталогу корпорации VTS Group [12] из типового ряда агрегатов для кондиционирования и вентиляции Ventus.

         Определяем типоразмер агрегата из каталога по воздухопроизводительности (L=25200 м3/ч): VS-300

         6.8.2 Расчет и подбор секции охлаждения

 

         В качестве охладителя в кондиционере используется фреоновый охладитель, который является испарителем холодильной машины.

         Рассчитываем одноступенчатую фреоновую холодильную машину с регенеративным теплообменником.

В качестве хладагента выбираем фреон R22.

Температура кипения хладагента принимается на 14-16 ℃ ниже температуры среды [4]. Среда – обрабатываемый воздух с температурой . Следовательно, .

Температура конденсации принимается на 10 °С выше расчетной температуры наружного воздуха. Следовательно, °С.

Перегрев паров в испарителе и трубопроводе принимаем равным 5 °С, а в теплообменнике – до 20 °С.

Строим холодильный цикл в диаграмме i-lgp для фреона-22. Цикл строится с помощью программы CoolPack [13]. Цикл приведен на рисунке 4.3.

 

 

 

 

Рисунок 6.5- Цикл работы холодильной машины Значения праматров фреона в точках цикла приведены в таблице 6.1

 

Таблица 6.4 – Значения параметров хладона в точках цикла.

Номер точки

Параметры

t,

p,МПа

i,кДж/кг

 

+чертежи в AutoCAD

 

Проект системы отопления и кондиционирования воздуха спорткомплекса СГУ им. Шакараима в г.Семей

Скачать: sportkompleks-dp.rar

 

Категория: Дипломные работы / Дипломные по строительству

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.