Характеристика здания:

высота здания H=11,3 м;

длина L=27 м;

ширина В=15,4 м;

t_{в ср}= 18 ⁰С; t_н ^0,92= - 40 ⁰С; v_н = 5,6 м/с

Сопротивление воздухопроницанию окон R_ок=0,48 [м²•ч/кг]

Экономайзерный коэффициент для окон с двойным остеклением А_э=0,8

Средние величины аэродинамических коэффициентов фасадов по СниП 2.01.07-85: С_н=0,8 С_з= -0,6 ,

Предварительные расчеты

Плотность воздуха:

для внутреннего воздуха с_в =353/(273+ t_в)=353/(273+ 19)=1,209; [кг/м³].

для наружного воздуха с_н =353/(273+t_н^0,92)=353/(273+(-40))=1,515 ; [кг/м³]

Направление ветра поочерёдно принимаем на каждый фасад и рассчитываем его как наветренный.

Разность удельного веса воздуха снаружи и в здании

Максимальная величина избыточного гравитационного давления на уровне земли:

Па.

Избыточное ветровое давление на наветренном фасаде

Избыточное ветровое давление на боковом фасаде

Направление ветра на 1-й фасад (СЗ)

1. Вычисляем внутреннее избыточное давление воздуха в здании:

2. Вычисляем избыточное давление воздуха с наветренной стороны здания на уровне центра окон каждого этажа:

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

Боковой фасад:

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

3. Вычисляем расчетную разность давления с двух сторон окон каждого этажа:

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

Так как , продолжаем расчеты.

Боковой фасад:

1-й этаж:

2-й этаж:

4. Вычисляем расход воздуха, проходящего через 1 м² окна на каждом этаже для наветренной и для 1-го этажа боковой стороны:

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

Боковой фасад:

1-й этаж:

5. Вычисляем удельный поток теплоты на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха:

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

Боковой фасад:

1-й этаж:

Направление ветра на 2-й фасад (СВ)

1. Вычисляем внутреннее избыточное давление воздуха в здании:

2. См. расчет при направлении ветра на 1 фасад (СЗ).

3. Вычисляем расчетную разность давления с двух сторон окон каждого этажа:

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

Так как , продолжаем расчеты.

Боковой фасад:

1-й этаж:

4. Вычисляем расход воздуха, проходящего через 1 м² окна на каждом этаже для наветренной стороны :

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

5. Вычисляем удельный поток теплоты на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха:

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

Направление ветра на 3-й фасад (ЮВ)

1. Вычисляем внутреннее избыточное давление воздуха в здании:

2. См. расчет при направлении ветра на 1 фасад (СЗ).

3. Вычисляем расчетную разность давления с двух сторон окон каждого этажа:

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

Так как , продолжаем расчеты.

Боковой фасад:

1-й этаж:

4. Вычисляем расход воздуха, проходящего через 1 м² окна на каждом этаже для наветренной стороны :

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

5. Вычисляем удельный поток теплоты на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха:

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

Направление ветра на 4-й фасад (ЮЗ).

1. Вычисляем внутреннее избыточное давление воздуха в здании:

2. См. расчет при направлении ветра на 1 фасад (СЗ).

3. Вычисляем расчетную разность давления с двух сторон окон каждого этажа:

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

Так как , продолжаем расчеты.

Боковой фасад:

1-й этаж:

2-й этаж:

4. Вычисляем расход воздуха, проходящего через 1 м² окна на каждом этаже для наветренной и для 1-го этажа боковой стороны :

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

Боковой фасад:

1-й этаж:

5. Вычисляем удельный поток теплоты на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха:

1-й этаж:

2-й этаж:

3-й этаж:

Боковой фасад:

1-й этаж:

Результаты вычислений сводим в таблицу:

Расчет избыточного давления воздуха в здании

Теплозатраты на инфильтрацию по помещениям Q_и, Вт:

· Если помещение выходит на один фасад, то

,

где берется для соответствующего этажа из варианта, когда наветренным является фасад, на который выходит помещение, - суммарная площадь окон в помещении, м².

· Если помещение выходит на два или более фасада, сравнивают варианты суммарных теплозатрат на инфильтрацию при различных направлениях ветра.

Теплопотери помещения за счёт теплопередачи через наружные ограждения.

Теплопотери помещения за счёт теплопередачи через наружные ограждения определяются суммированием потерь тепла через каждое наружное ограждение, которые расчитываются по формуле:

Q_т.п.i=K_i•F_i•(t_в-t_н)•n_i•(1+Ув)_i , [Вт], где

K_i - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(⁰С•м²);

F_i - площадь поверхности ограждения по наружному обмеру (в соответствии с правилами обмера ограждений, принятыми в расчете теплопотерь), м² . Для наружных стен рядовых (не угловых) помещений ширина принимается в осях перегородок, примыкающих к стене, а для угловых - от наружной грани угла до оси перегородки. Высоту наружных стен по разрезам здания - на первом этаже в зависимости от конструкции пола: от внешней поверхности пола, расположенного непосредственно на грунте, или от нижнего уровня подготовки под конструкцию пола на лагах или от нижней поверхности перекрытия над холодным пространством (подпольем, подвалом, проездом) до уровня чистого пола второго этажа;

Размеры окон принимаются по наименьшим в свету. Размеры потолков и полов берутся от внутренней грани наружной стены до оси противоположной перегородки или между осями перегородок;

t_в - температура помещения, ⁰С;

t_н - температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 t₅^0,92, ⁰С,

n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, то есть коэффициент, уменьшающий разность температур (1в-1н) для ограждений, не соприкасающихся непосредственно с наружным воздухом (чердачные перекрытия, перекрытия над неотапливаемыми подпольями и т.д.), принимается по табл. 3: для наружных стен, бесчердачных покрытий и чердачных перекрытий с кровлей из штучных материалов - 1; для чердачных перекрытий с у кровлей из рулонных материалов - 0,9; для перекрытий над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами - 0,75; для перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов - 0, 6;

в - надбавка к основным теплопотерям. В рассматриваемых помещениях принимются надбавки:

- на ориентацию по сторонам света: С, СВ, СЗ, В - 0,1; З, ЮВ - 0,05; Ю, ЮЗ - 0;

- на угловое помещение, 0,05 - для каждого вертикального ограждения.

Расчет теплопотерь за счет теплопередачи сведен в таблицу.

Конструкция стен пола подвала выполнено с утеплением,полы подвала выполнены на грунте,расчет см.далее .

Расчет коэффициентов теплопередачи зон пола по грунту.

Для неутепленных полов и подземной части наружных стен принимают для отдельных зон следующие условные сопротивления теплопередаче R_н.п (независимо от толщины конструкции), м²*К/Вт;

Для площади 1-й зоны R_н.п1=2,1 м²°С/Вт

2-й зоны R_н.п2=4,3 м²°С/Вт

3-й зоны R_н.п3=8,6 м²°С/Вт

4-й зона R_н.п4=14,2 м²°С/Вт.

3. РАСЧЕТ ПОСТУПЛЕНИЙ ТЕПЛОТЫ, ВЛАГИ И УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Помещение №123: комната дневного пребывания (вентиляция).

В помещении находятся: 3 мужчины, 3 женщины.

Тепло- и влагопоступления от людей определяют с учетом температуры внутреннего воздуха в помещении и интенсивности физической нагрузки людей.

Коэффициент снижения теплопоступлений от людей:

Категория работы - легкая.

Явная теплота

ТП ,

ПП

ХП

Полная теплота

ТП

ПП

ХП

Скрытая теплота и влага:

где - разность поступлений полной и явной теплоты, т.е. поток скрытой теплоты;

- удельная теплота парообразования воды при нулевой температуре;

-теплоемкость водяных паров; .

ТП:

ПП:

ХП:

Углекислый газ

Выделение в помещение углекислого газа, выдыхаемого людьми, определяется в одинаковом размере для всех периодов года с учетом интенсивности физической нагрузки

,

где

для всех периодов года.

Помещение №107: жилая комната на 4-х человек (кондиционирование).

В помещении находятся: 4 мужчин.

Тепло- и влагопоступления от людей определяют с учетом температуры внутреннего воздуха в помещении и интенсивности физической нагрузки людей.

Коэффициент снижения теплопоступлений от людей:

Люди находятся в состоянии покоя.

Явная теплота

ТП

ПП

ХП

Полная теплота

ТП

ПП

ХП

Скрытая теплота и влага

где - разность поступлений полной и явной теплоты, т.е. поток скрытой теплоты;

- удельная теплота парообразования воды при нулевой температуре;

-теплоемкость водяных паров;

ТП

ПП

ХП

Углекислый газ

Выделение в помещение углекислого газа, выдыхаемого людьми, определяется в одинаковом размере для всех периодов года с учетом интенсивности физической нагрузки

,

где

для всех периодов года.

Расчет теплопоступлений от освещения, отопительных приборов, а также теплопотерь в режиме вентиляции и кондиционирования воздуха для помещения в общественном здании.

1) Помещение №123: комната дневного пребывания (вентиляция).

Размеры: 49 (площадь пола)• 4 (высота) м.

Искусственное освещение:

,

где E - уровень общего освещения помещений, лк;

- площадь пола помещения, м²;

- удельное тепловыделение от светильников, Вт/(лкм²);

= 0,45 (светильники располагаются в вентилируемом подвесном потолке)

Теплопоступления от приборов системы отопления:

где - расчетная величина теплопотерь помещения, т.е. мощность системы отопления в помещении, Вт

- температура воздуха в помещении в холодный период года для режима вентиляции;

- температура воздуха в помещении в холодный период года для режима отопления;

- средняя температура теплоносителя в отопительных приборах при расчетных наружных условиях для отопления.

Теплопотери в режиме вентиляции:

Теплопотери через ограждения и дополнительные теплопотери на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха вентилируемого помещения определяют по таблице расчета теплопотерь с последующим пересчетом на расчетные наружные и внутренние температуры.

ХП:

ПП:

где t_н.пп = +10 - расчетная температура наружного воздуха в переходный период;

- расчетная температура внутреннего воздуха в переходный период в режиме вентиляции;

t_н.от = -40 - расчетная температура наружного воздуха в холодный период по параметрам «Б»;

2) Помещение №107: жилая комната на 4-х человек (кондиционирование).

Размеры: 18,15 (площадь пола)• 4 (высота) м.

Искусственное освещение:

,

Теплопоступления от приборов системы отопления:

где - расчетная величина теплопотерь помещения, т.е. мощность системы отопления в помещении, Вт

- температура воздуха в помещении в холодный период года для режима кондиционирования;

- температура воздуха в помещении в холодный период года для режима отопления;

- средняя температура теплоносителя в отопительных приборах при расчетных наружных условиях для отопления.

Теплопотери в режиме кондиционирования:

где t_н.от = -40 - расчетная температура внутреннего воздуха в холодный период по параметрам «Б»

Расчет теплопоступлений от солнечной радиации.

1) Помещение №123: комната дневного пребывания (вентиляция).

В помещении имеется 6 окон с ориентацией на СВ и ЮВ.

Географическая широта с.ш., площадь одного окна

Расчет окон, ориентированных на СВ.

Максимальное количество теплоты от прямой и рассеянной солнечной радиации, проникающей через одинарное остекление:

в период с 6 до 7 часов по табл. 2.3 (3).

Угол между солнечным лучом и окном:

где h - высота стояния Солнца;

- солнечный азимут остекления.

Принимаем h = 21, А_с = 95 по таблице 2.8:

Коэффициент инсоляции вертикального остекления

где H = 1,6м - высота окна;

В = 1,5м - ширина;

а=1,2м;

с=0,5м;

L_г=1,23м, L_в=1,43м

Коэффициент облучения К_обл зависит от углов:

вертикальная компонента

горизонтальная компонента

(по граф. на рис.2.6 (3))

Удельный тепловой поток от проникающей солнечной радиации через принятое остекление:

Где К_отн = 0,8 - коэффициент относительного проникания солнечной радиации, для окон с тройным остеклением без солнцезащитных устройств толщиной стекла 4-6 мм по табл. 2.4 (3);

ф₂ = 0,75 - коэффициент учета затенения окна переплетами;(по табл. 2.5 (3)).

.

Наружная условная температура на поверхности окна:

где - средняя температура наиболее жаркого месяца (июля);

- средняя суточная амплитуда колебания температуры наружного воздуха в теплый период;

- коэффициент, учитывающий суточный ход наружной температуры (по табл. 2.9 (6));

С'' = 0,4 - приведенный коэффициент поглощения радиации (по табл. 24 (6) для тройного остекления без солнцезащитных устройств при толщине стекла 4-6 мм);

- количество теплоты, поступающей на вертикальную поверхность в период 5 - 6 часов от прямой и рассеянной радиации для широты 56 по табл. 2.10 (6);

- коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности окна, для вертикальной поверхности;

Теплопоступления от теплопередачи через окно:

где R_o = 0,65 - сопротивление окна теплопередаче в летних условиях.

Суммарные теплопоступления через окно:

Расчет окон, ориентированных на ЮВ.

Максимальное количество теплоты от прямой и рассеянной солнечной радиации, проникающей через одинарное остекление:

в период с 8 до 9 часов по табл. 2.3 (6).

Угол между солнечным лучом и окном:

где h - высота стояния Солнца;

- солнечный азимут остекления.

Принимаем h = 37, А_с = 69 по таблице 2.8:

Коэффициент инсоляции вертикального остекления

где H = 1,6м - высота окна;

В = 1,5м - ширина;

а=1,2м;

с=0,5м;

L_г=1,23м, L_в=1,43м

Коэффициент облучения К_обл зависит от углов:

вертикальная компонента

горизонтальная компонента

(по граф. на рис.2.6 (6))

Удельный тепловой поток от проникающей солнечной радиации через принятое остекление:

Где К_отн = 0,8 - коэффициент относительного проникания солнечной радиации, для окон с тройным остеклением без солнцезащитных устройств толщиной стекла 4-6 мм по табл. 2.4 (6);

ф₂ = 0,75 - коэффициент учета затенения окна переплетами;(по табл. 2.5 (6)).

.

Наружная условная температура на поверхности окна:

- количество теплоты, поступающей на вертикальную поверхность в период 8 - 9 часов от прямой и рассеянной радиации для широты 56 по табл. 2.10 (6);

- коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности окна, для вертикальной поверхности;

Теплопоступления от теплопередачи через окно:

где R_o = 0,65 - сопротивление окна теплопередаче в летних условиях.

Суммарные теплопоступления через окно:

Общие теплопоступления через окна в помещении:

2) Помещение №107: жилая комната на 4-х человек (кондиционирование).

Размеры: 18,15 (площадь пола)• 4 (высота) м.

В помещении имеется 1 окно с ориентацией на СВ.

Географическая широта с.ш., площадь окна

Расчет: см. расчет окон, ориентированных на СВ в помещении №123.

Суммарные теплопоступления через окна в помещении:

4.РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИЯХ ЗДАНИЯ

Требуемые воздухообмены общеобменной вентиляции в помещении в случае «один приток - одна вытяжка» (n=1, m=1). Последовательность расчета требуемого воздухообмена общеобменной вентиляции:

· Задают параметры приточного и уходящего воздуха;

· Определяют требуемый воздухообмен для данного периода.

ВЕНТИЛЯЦИЯ.

Помещение №123: комната дневного пребывания.

Схема организации воздухообмена - один приток, одна вытяжка с подачей воздуха в верхнюю зону и удалением также из верхней зоны.

ТП Температуру удаляемого воздуха можно оценить по формуле:

где

H = 4 м - высота помещения;

H_р.з. = 2 м - высота рабочей зоны,

t = 0,8

Дt = 1,6

Расчет ведем сначала по избыткам явной теплоты.

t_у = 24,5 + 1,6 = 26,1

- температура наружного воздуха по параметрам «А»;

ПП

t = 0,7

ХП

t = 0,5

, т.е. соответствует требуемому воздухообмену в ХП => уточняем

Т.к. температура приточного воздуха выше наружной температуры в ПП, равной +10, в ПП необходимо продолжать подогрев притока до температуры 15,9, во избежание переохлаждения помещения.

Строим процесс изменения состояния воздуха в помещении но I-d диаграмме, проверяем расчет воздухообмена по избыткам полной теплоты и влаговыделениям. Проверку проводим для условий ХП, поскольку именно по этому периоду был принят расчетный воздухообмен.

,

Значения и определяются с помощью I-d диаграммы (или формул) для точки, соответствующей параметрам приточного воздуха, а и - графически после построения процесса изменения состояния воздуха на I-d диаграмме для ТП. При этом используется значение коэффициента луча процесса:

ТП:

Таким образом, отклонение воздухообмена составляет:

что находится в допустимых пределах.

Вычисляем объемный расход воздуха и фактическую кратность воздухообмена, принимая температуры притока и уходящего воздуха наибольшими из всех расчетных периодов, т.е. по ТП.

Таким образом, расчет показывает, что объемные расходы притока и вытяжки отличаются незначительно, и этой разницей можно пренебречь.

Проверяем расчетный воздухообмен на соответствие санитарной норме:

где - концентрация углекислого газа в приточном воздухе;

- максимально допустимая концентрация (ПДК) углекислого газа во внутреннем воздухе;

, поэтому оставляем воздухообмен, вычисленный по избыткам явной теплоты.

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ.

Помещение №107: жилая комната на 4-х человек.

Схема организации воздухообмена - один приток, одна вытяжка с подачей воздуха в верхнюю зону и удалением также из верхней зоны.

ТП

Расчет ведем сначала по избыткам явной теплоты.

ТП:

ХП

, т.е. соответствует требуемому воздухообмену в ТП => уточняем

ХП:

Вычисляем объемный расход воздуха и фактическую кратность воздухообмена, принимая температуры притока и уходящего воздуха наибольшими из всех расчетных периодов, т.е. по ТП.

Таким образом, расчет показывает, что объемные расходы притока и вытяжки отличаются незначительно, и этой разницей можно пренебречь.

Проверяем расчетный воздухообмен на соответствие санитарной норме:

где - концентрация углекислого газа в приточном воздухе;

- максимально допустимая концентрация (ПДК) углекислого газа во внутреннем воздухе;

, поэтому оставляем воздухообмен, вычисленный по избыткам явной теплоты.

Расчет воздухообмена по кратностям

Кратностью воздухообмена Кр называют отношения часового объемного расхода приточного воздуха (кратность притока Кр_п) или расхода вытяжного воздуха (кратность вытяжки Кр_у) к объему вентилируемого помещения, (ч^-1). При определении расхода воздуха по кратностям необходимо учитывать, что должен соблюдаться баланс по притоку и вытяжке между сообщающимися между собой соседними помещениями, например, объединенными общим коридором или шлюзом.

Предусмотрено определение воздухообмена в м³/ч по нормативной величине кратности:

где - расчетный воздухообмен помещения по притоку и по вытяжке, м³/ч;

- нормативная кратность притока и вытяжки, ч^-1;

V - объем помещения по внутреннему обмеру, м³.

Для некоторых помещений в литературе приводится нормативный воздухообмен на 1 человека L₀, м³/(мчел). Расчетный воздухообмен помещения вычисляется по формуле:

где - количество людей в помещении.

Результаты сведены в таблицу.

Список литературы

1. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. М.: ГУП ЦПП, 2004;

2. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование. М.: ГУП ЦПП, 2000;

3. Внутренние санитарно-технические устройства: Справочник проектировщика. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.1 / под ред. Н.Н.Павлова и Ю.И.Шиллера. М.: Стройиздат, 1992.

4. Кувшинов Ю.Я., Самарин О.Д. Примеры решения задач по курсу «Теоретические основы создания микроклимата в помещении». МГСУ, 2008.

Размещено на Allbest.ru