Методика розрахунку штучної загальнообмінної вентиляції

Мета роботи: вивчення методів розрахунку та проектування систем венти­ля­ції та вимог до їх облаштування.

1. Розрахунок повітрообміну за надлишковим теплом

Надлишкова кількість тепла – актуальна проблема для приміщень гро­мадсь­кого харчування, вирішити яку дає можливість встановлення вентиляції. Кіль­кість припливного повітрявизначають за формулою:

(1)

де L – кількість припливного повітря за одиницю часу, яке необхідно ввести в приміщення для поглинання надлишкового тепла, м³/год.

с – питома теплоємність повітря за незмінного тиску, що дорівнює

ρ – густина зовнішнього повітря, кг/м³ (табл. 1);

t_вн. і t_зовн. – відповідно, температура внутрішнього і зовнішнього (приплив­но­го) повітря, (температура припливного повітря в основному приймається на 5-10 °C нижче від температури повітря в приміщенні), °C.

Для вибору оптимальної температури і вологості в приміщенні (робочій зоні) користуються санітарними нормами ДСН 3.3.6.042-99 “Санітарні норми мік­роклімату виробничих приміщень” на основі даних з категорії важкості праці, пори року та категорії приміщення за тепловиділеннями.

Таблиця 1. Густина повітря при різних температурах і тисках

Температура, °C	Густина сухого повітря, кг/м3, при атмосферному тиску, мм. рт. ст.	Температура, °C	Густина сухого повітря, кг/м3 при атмосферному тиску, мм. рт. ст.
-25	1.424	1.393	+10	1.248	1.223
-20	1.396	1.366	+15	1.226	1.202
-15	1.368	1.341	+20	1.205	1.181
-10	1.342	1.316	+25	1.185	1.162
-5	1.317	1.291	+30	1.165	1.141
	1.293	1.267	+35	1.146	1.123
+5	1.270	1.244	+40	1.128	1.106

Q_надл. – надлишкове тепло, яке визначається різницею тепла, що надходить в приміщення (Q_надх.) та втратами тепла з приміщення (Q_відх.), ккал./год.

де Q₁ – надходження тепла від техніки, ккал./год.:

де 860 – тепловий еквівалент, ккал./кВт;

k – коефіцієнт втрат;

N₁ – потужність техніки;

n – кількість одиниць техніки;

Q₂ - надходження тепла від світильників, ккал./год.:

де n – кількість світильників;

N₂ – споживана потужність світильників, кВт.:

N₂ = p_п . S,

k – коефіцієнт втрат (k = 0,9 для потужних ламп розжарювання, 0,95 – для ламп розжарювання малої та середньої потужності, 0.4-0.6 – для люмінесцентних ламп);

S – площа приміщення, м²;

p_п – питома потужність освітлення, Вт/м² (табл. 2).:

Таблиця 2. Значення питомої потужності p_п загального освітлення при використанні світильників з люмінесцентними лампами

Висота підвісу світильника, м	Площа приміщення, м2	Нормована освітленість, лк
2-3	10-15 15-25 25-50 50-150 150-300	7,5 6,4 5,4 4,4 3,9 3,5	10,2 8,5 7,2 5,9 5,2 4,7	15,2 12,8 10,8 8,8 7,6 7,0	20,5 17,0 14,4 11,8 10,4 9,3	30,0 25,5 21,5 17,5 15,2 14,0
3-4	10-15 15-20 20-30 30-50 50-120 120-300	10,4 8,8 7,5 6,4 5,3 4,3 3,6	13,8 11,8 10,0 8,5 7,0 5,8 4,9	21,0 17,6 15,0 12,8 10,6 8,7 7,3	27,6 23,5 20,0 17,0 14,0 11,6 9,7	42,0 35,0 30,0 25,5 21,0 17,4 14,6

Q₃ – надходження тепла від людей, ккал./год.:

де n – кількість працюючих;

q_люд. – надходження тепла від однієї людини (таблиця 3);

Q₄ – надходження тепла від сонячної радіації через вікна, ккал./год.; (площа вікон для приміщень з ПК повинна становити не менше 20% від площі підло­ги);

де m – число вікон;

S – площа одного вікна, м²;

Таблиця 3. Виділення вологи та тепла людиною при виконанні роботи

 

Характер роботи	Т-ра, °С	Тепловиділення, Вт	Вологовиділення W, г/год.
Стан спокою
Легка робота
Середньої
важкості
Важкі роботи

· k – коефіцієнт, який враховує матеріал віконного переплетення:

k = 1,3 – вікна дерев’яні одинарні;

k = 0,9 – подвійні;

k = 1,45 – металеві одинарні;

k = 1,00 – металеві подвійні;

k = 0,6 – матові;

· q_скл. – надходження тепла через 1 м² вікна при різній орієнтації вікон:

q_скл. = 150 ккал./(м²×год.) – південь;

q_скл. = 100 ккал./(м²×год.) – південний схід, південний захід;

q_скл. = 60 ккал./(м²×год.) – захід, схід.

 

- Q_N – надходження тепла від інших промислових приладів, ккал./год.;

- Q_відх. – втрати тепла з приміщення через стіни, двері, вікна, ккал./год.;

де l – теплопровідність стін, ккал./(год.×град.×м) (l= 0,75 ккал./(год.×град.×м) для будівель із силікатної цегли);

S – площа стін, м²;

d – товщина стін, м (d= 0,25 м для будівель 1-шої групи).

 

2. Розрахунок повітрообміну за газовиділенням

Якщо у робочій зоні нагромаджуються шкідливі гази чи випари, повіт­рообмін визначають за їх кількістю :

, (2)

де – надлишкова кількість шкідливих речовин (випарів, газів, пилу), які виділяються в приміщенні, мг/год.;

– ГДК шкідливих виділень у повітрі приміщення, мг/м³;

С₀– концентрація цих виділень у зовнішньому повітрі, мг/м³, вміст ре­човини у припливному повітрі можна прийняти (значення ГДК див. таблиці 5,6);

L₂ – кількість припливного повітря, яке необхідно ввести для зменшення вмісту газу в приміщенні, м³/год.

Якщо в повітря виділяється нетоксичний, але небезпечний для людей вуглекислий газ, продуктивність вентилятора розраховується за формулою:

L₂= (SGСО₂ + n ×G_л) / ((С_гдк-С₀) × ρ_пов.), (3)

де S GСО₂ – сума виділень вуглекислого газу, г/год.;

n – кількість людей, що перебувають у приміщенні;

G_л – кількість вуглекислого газу, який виділяє одна людина, дані таблиці 4;

С_гдк – ГДК вуглекислого газу у повітрі приміщення, г/кг;

С₀ – ГДК вуглекислого газу у припливному повітрі, г/кг;

ρ_пов. – густина повітря при температурі приміщення, кг/ м³ ;

Таблиця 4. Кількість СО₂, яка виділяється людьми

Виділяють	СО2, г/год	СО2, л/год
Дорослі: при фізичній роботі важкій
при фізичній роботі легкій
в стані спокою
Діти до 12 років

Кількість карбонової кислоти, що виділяється людиною, залежить від двох факторів: віку людини, характеру роботи, яку вона виконує;

Таблиця 5. Граничнодопустимі концентрації деяких речовин у повітрі робочої зони за ГОСТ 12.1.005-88

№ з/п	Найменування шкідливих речовин	ГДК, мг/м3
1.	Діоксан	10.0
2.	Фуран	0,5
3.	Оксид вуглецю	20.0
4.	Оксид азоту	2,0
5.	Озон	0.1

Таблиця 6. Допустимі концентрації CO₂ в приміщенні