Расчет воздухообмена в спортивном зале для теплового периода, с построением процессов изменения параметров воздуха на I-d диаграмме

Задание на курсовой проект.

 

В курсовом проекте требуется запроектировать систему вентиляции здания спортивного комплекса.

Район строительства – г. Краснодар 45°02' с.ш., (V I климатический район по величине удельной энтальпии).

Площадь зала 41,5 х 29,5 =1224 м².

Высота зала H = 8 м.

Расчетное число людей в зале: спортсменов – 20 чел., зрителей –80 чел.

7 окон обращены на В, 7окон на З.

Окна двойные: 14 шт.: 2,5 х 2,5 м. Окна в пластмассовых раздельных переплетах, без штор.

Время занятий: с 9 до 20 ч. по местному времени или с 5 до 16 ч. по астрономическому времени.

Определение внутренних и наружных параметров воздуха.

 

Наружные климатические условия, как в теплый, так и холодный периоды принимаем по параметрам Б.

Таблица 1. Климатологические данные

Период года	Параметры А	Параметры Б	PбаркПа
tн оС	iн кДж	dн г/кг	φн %	νн м/с	tн оС	iн кДж/кг	dн г/кг	φн %	νн м/с
ТП	23,5		8.9			27.3	50,5	8,9	37,5
ПУ		26,5	6,6		5,6		26,5	6,6		5,6
ХП	-	-	-	-	-	-35	-35	0,2		4,8

 

Таблица 1. Параметры внутреннего микроклимата.

Период года	Оптимальные значения	Принимаемые значения
tв оС	φв %	νвм/с	tв оС	iв, кДж/кг	dв, г/кг	φв %
ТП	20-22	60-30	0,2
	23-25	60-30	0,3
ХП	20-22	45-30	0,2

 

 

Расчет поступления теплоты и влаги в помещение спортивного зала.

1.Расчет поступлений и потерь теплоты:

А) Поступления теплоты от людей.

Категории жесткости работ: спортсмены (мужчины) выполняют тяжелую работу, зрители – легкую. Поступления теплоты и влаги от женщин составляет 85% от теплоты и влаги, выделяемых мужчинами.

Расчет ведется по полной теплоте.

ХП и ПУ t_в = 18 ^оС

Q_л= 290·20 + 156·80· (0,5 + 0,5·0,85) = 17344 Вт;

ТП: t_в = 26,5 ^оС

Q_л= 290·20 + 145·80·(0,5 + 0,5·0,85) = 16530 Вт;

Б) Поступления теплоты от освещения.

Освещенность Е = 200 лк (Прил.17).

Светильники прямого света с высотой подвески более 4,2 м.

q_осв = 0,067 Вт/м² (Прил. 18)

F_п = 41,5 х 29,5 = 1224 м².

Q_осв = Е · q_осв · F_п · η_осв = 200· 0,067·1224 ·1 = 16402 Вт;

в) Поступления теплоты от солнечной радиации через световые проемы:

Q_с._р. = ( q_с.р.+ q_т ) · F_ок ,

где q_с.р. - поступления теплоты от солнечной радиации через вертикальные окна ( Вт/м² )

q_с.р. = (q^в_п.р.· К_инс + q^в_рас · К_обл ) · К_отн · τ₂ ;

здесь q^в_п.р и q^в_рас – количество теплоты от прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающей в помещение через одинарное остекление (Прил. 22.1) и зависящее от времени суток и широты местности. При 2-стороннем остеклении вычисляют величины солнечной радиации (суммарные со всех сторон) для каждого часа работы в помещении и принимают большую величину.

В спортзале (7 окон на В и 7 окон на З) расчетное направление – В;

q^в_п.р =547 Вт/м² ;

q^в_рас= 122 Вт/м² , (Прил. 22.1)

по максимальной сумме так как нет расчетного часа

Коэффициент инсоляции К_инс,в через вертикальное остекление

К_инс,в = [1 – (L_г · ctgβ – α) /Н]·[ 1 – (L_в · tgА_со – с) /В ]

где Н = 2,5 м – высота окна ;

В = 2,5 м – ширина окна ;

α = с = 0 – при отсутствии внешних солнцезащитных козырьков ;

L_г = L_в = 0,1 м – глубина установки окон от поверхности стены ;

β – угол между вертикалью и проекцией солнечного луча на вертикальную плоскость, перпендикулярную окну :

β = arctg ( ctgh · cos A_co ) .

h = 29^о – высота стояния солнца (Прил. 22.3) ;

А_со = 90-А_с – солнечный азимут остекления (Прил. 22.2) ; А_со = 90-82=8 ^о

А_с = 8 ^о – азимут солнца (Прил. 22.3)

Таким образом:

β = arctg ( ctg29 · cos 8 ) =60 ^о76'

К_инс,в = [1 – (0,1 · ctg60 – 0) /2,5]·[ 1 – (0,1 · tg8 – 0) /2,5 ] = 0,972

По приложению 22.4 :

К_обл = К_обл,г х К_обл,в = 1 х 1 = 1.

К_отн = 0,8 – при отсутствии солнцезащитных устройств и при ширине и высоте окна более 1 м, при двойном остеклении и толщине стекла 4 мм.

τ₂ = 0,65 – учет затемнения окна переплетами (Прил. 22.6), при двойном остеклении в деревянных раздельных переплетах.

q_с.р. = (547· 0,972 + 122 · 1 ) · 0,8 · 0,65 = 340Вт/м².

Поступления теплоты вследствие теплопередачи через окна :

q_т = ( t_н,усл – t_в )/R_ок ,

где температура наружной поверхности окна :

t_н,усл = t_н,ср + 0,5 Аt_н · β₂ + (S_в · К_инс · Д_в · К_отн / α_н ) · ρ · τ₂ ,

t_н,ср = 18,9 ^оС – средняя температура июля (СНиП табл. 3* стр 66);

Аt_н = 10,7 ^оС – среднесуточная амплитуда колебания температуры наружного воздуха (стр 42) ;

β₂ =(-0.5)– учет гармонического изменения температуры наружного воздуха (Прил. 22.7) ;

S_в = 621 Вт/м² , Д_в = 165 Вт/м² – количество теплоты, поступающей на вертикальную поверхность в 7 – 8 часов, ориентированную на В (Прил. 22.8).

Коэффициент теплоотдачи :

α_н = 5,8 + 11,6 √ ν_в = 5,8 + 11,6 √ 5,6 = 33,25 Вт/м²· ^оС

Приведенный коэффициент поглощения солнечной радиации ρ = 0,4 (Прил. 22.5). Следовательно,

t_н,усл=18,9 + 0,5·10,7·(-0.5)+ [(621·0,972+165·1)/33,25]·0,4·0,65 = 22,24 ^оС.

Термическое сопротивление окон с двойным остеклением в деревянных переплетах:

R_ок= 0,42 ( м²· ^оС )/Вт, t_в =26.5^о

q_т = ( t_н,усл – t_в )/R_ок = ( 22,24 – 26.5 ) / 0,42 = (-10.5) Вт/ м².

Поступления теплоты через окна, ориентированные на В :

Q^В_с.р. = (340- (-10.5 ) ·2,5·2,5 ·7 = 15334 Вт.

Одновременно с запада через 7 окон поступает рассеянная солнечная радиация. На 7-8 часов по (Прил 22.1):на В

q^в_п = 0

q^в_рас = 48 Вт/м²,

q_р = ( q^в_п.р.· К_инс + q^в_рас · К_обл) · К_отн · τ₂ =

= ( 0 ·0,972 + 48 ·1) ·0,8 ·0,65 = 24,96 Вт/м²

S_в = 0 ; Д_в = 65 Вт/м², (Прил. 22.8).

t_н,усл = 18,9 + 0,5 · 10,7 · (-0.5)+ (0·0,972+65·0,8/ 33,25) ·0,4 · 0,65 = 16,485 ^оС.

q_т = ( t_н,усл – t_в ) / R_ок = (16,485 – 26.5 ) / 0,42 = -23.84 Вт/м².

Поступления теплоты через окна, ориентированные на запад :

Q^зп = ( q_р + q_т ) · F_ок = ( 24.96 + 23.84 ) ·2,5 ·2,5 ·7 = 2135 Вт.

Общее количество теплоты, поступающей от солнечной радиации :

Qп = Q^в_с.р. + Q^з_п = 15334 + 2135 = 17469 Вт.

 

 

Сводная таблица поступлений и потерь теплоты

		Баланс теплоты
Период года	от людей	от освещения	от солнечной радиации	Всего	Потери теплоты, Вт	Вт	КДж/ч	Вт/м3
ХП							121485,6	3,4
ПУ							125326,8	3,5
ТП							122396,4	3,5

 

V_зала = 1224 · 8 = 9792 м³ .

2. Поступление влаги от людей.

ХП и ПУ: t_в = 18 ^оС

W= 20 · [185 + 3·( 240 – 185 )/5] + 80·[55 + 3·( 75 – 55 )/5] · (0,5 + 0,5·0,85) = 9318 г/ч.

ТП: t_в = 26,5 ^оС

W= 20 · [295 + 1,5·( 355 – 295 )/5] + 80·[115 + 1,5·( 150 – 115 )/5] · (0,5 + 0,5·0,85) = 15547 г/ч.

Сводная таблица избытков теплоты и влаги

Период года	Теплота полная	Влага W, г/ч	Тепловлажностное отношение ε = Qп / W , кДж/кг
Вт	кДж/ч
ХП		121485,6
ПУ		125326,8
ТП		122396,4

 

 

Расчет воздухообмена в спортивном зале для теплового периода, с построением процессов изменения параметров воздуха на I-d диаграмме.

 

1. На I – d диаграмме влажного воздуха отмечаем точку Н :

t_н = 23.5 ^оС; i_н = 46кДж/кг.

2. Проводим изотерму t_в = 26.5 ^оС.

3. Температура удаляемого воздуха:

t_у = t_в + gradt·( H – 2 ) ,

где Н = 8 м – высота помещения; gradt = 0,155 ^оС/м, при удельных избытках теплоты 3,1 Вт/м³ (Прил 21).

t_у= 26.5 +0,155·( 8 – 2 ) = 27.4 ^оС .

На диаграмме проводим изотерму t_у = 27,4 ^оС

4. Через точку Н на диаграмме проводим луч процесса ε =7873 кДж/кг. На пересичении луча с изотермами t_в и t_у лежат точкиВиУ.

Параметры точек на I – d диаграмме.

Точки	t , оС	i, кДж/кг	d, г/кг	φ, %
Н	23,5		8.45
В	26.5	48.9	8,8
У	27,4		9,1

 

5. Воздухообмен, рассчитанный по полной теплоте:

G_∆i = ∑ Q_п / ( i_у – i_н ) = 122396,4/ ( 51 – 46 ) = 24479 кг/ч.

6. Воздухообмен, рассчитанный по влаговыделениям:

G_w = ∑ W / ( d_у – d_н ) = 15547 / (9,1– 8.45 ) = 23918 кг/ч.

7. Различия G_∆i и G_w : (24479– 23918 ) / 24479· 100 % = 2,2 %

8. Воздухообмен рассчитанный по газовыделениям (норматив по свежему воздуху).

Норма подачи свежего воздуха: для спортсмена 80 м³/(ч·чел); для зрителей – 20 м³ /(ч·чел.).

L_н= 20 · 80 + 80 · 20 = 3200 м³/ч ,

или

 

G_н = L_н· ρ = 3200 · 1,2 = 3840 кг/ч ,

 

что значительно меньше воздухообмена рассчитанного по тепло- и влаговыделениям.

9. По результатам расчетов принимаем окончательную величину воздухообмена ТП: G =24479кг/ч.