4. Расчёт электроснабжения помещения

4.1 Распределение нагрузки по фазам

По рассчитанному числу светильников определенные мощности равномерно распределяются по фазам после размещению светильников на плане помещения. На плане указываются установленные мощности, проводки с несколькими нагрузками.

Рис. 1а. План помещения и расположения светильников

Рис.1б. Расчетная схема

4.2. Расчёт сечения проводников и кабелей

1. По рис.1а составляется расчетная схема рис.1б.

2. Предположим, что провода одного сечения по всей длине проводки, вычисляются моменты нагрузок не по участкам «i», а по полным длинам «L» от каждой нагрузки до источника электропитания:

М΄=р₁L₁+р₂L₂+р₃L₃+р₄L₄ [Вт·м].

где: L₁=l₁ =2м

L₂=l₁+l₂ =2+3=5м

L₃=l₁+l₂+l₃ =2+3+5=10м

L₄= l₁+l₂+l₃+l₄=2+3+5+5=15м

М΄=100*2+100*5+100*10+100*15=3200 (Вт*м)

Если считать моменты нагрузок по участкам, то тогда:

М΄΄=Р₁l₁+P₂l₂+P₃l₃+P₄l₄

где: Р₁=р₁+р₂+р₃+р₄=100+100+100+100=400Вт

Р₂=р₂+ р₃+р₄ =100+100+100=300Вт

Р₃= р₃+р₄ =100+100=200Вт

Р₄=р₄ =100Вт

Причём: М΄=М΄΄=М.

М΄΄=400*2+300*3+200*5+100*5+100*5=3200Вт*м

1. Допустимая потеря напряжения в вольтах:

Согласно ПЭУ для осветительных сетей ΔU=±5% от номинального, для силовых сетей ΔU=±10%

Рассчитаем: для осветительных сетей ΔU=0,05*220/100=0,11

для силовых сетей ΔU=0,1*220/100=0,38

2. Сечение проводов должно быть не менее, чем подсчитанные по выражению:

Где: γ – удельная проводимость для меди равна 54, а для алюминия - 32;

U – номинальное напряжение, В, для осветительной (однофазной) сети U=U_ф = 220 В, для силовой (трехфазной) сети U=Un=380 В.

Решение:

1. Учитывая проводимость меди

   1. для осветительной (однофазной) сети

Fn =2*3200/ (54*0, 11*220) =4,9

2. для силовой (трехфазной) сети

Fn =2*3200/ (54*0, 38*380) =0,8

2. Учитывая проводимость алюминия

   1. для осветительной (однофазной) сети

Fn=2*3200/ (32*0, 11*220) =8,2

2. для силовой (трехфазной) сети

Fn=2*3200/ (32*0, 38*380) =1,38

Полученные числовые значения измеряются в миллиметрах квадратных.

3. Ток на головном участке проводки, А:

I₁=P₁/U_ф – для однофазной линии

I₃=P₁/1,73·U_л·cos φ_o1 – для трёхфазной линии

где: Р₁ – мощность, проходящая по участку О1, Вт;

U_ф – фазное напряжение, 220 В;

U_л – линейное напряжение, 380В;

cos φ_o1 – коэффициент мощности участка О1.

Решение: I₁ =400/220=1,8

I₃=400/1,73·380·1,3=0,4

Рассчитана сила тока в амперах.

5. Расчет вентиляции (кондиционирования) помещения

5.1 Расчет тепло и влагоизбытков

Расход приточного воздуха определяется видом ассимилируемых вентиляцией вредностей теплоизбытков или загазованности (влагоизбытки и загазованность в этом случае не рассматриваются).

Расчётные зависимости для определения расхода приточного воздуха представлены в таблице 4.

Таблица 4

Расчетные зависимости

Вид вредностей	Зависимости для вычисления расхода воздуха, L, м3/ч	Зависимости для вычисления составляющих
1. Теплоизбытки	Qп/[c(tу-tп)ρ]	Qп=ΣQi=Qоб+Qл+Qосв+Qэ, Qоб=3,6·Рпотр; Qл=Q΄л·nл Qосв=3,6·AF Qэ=3,6kPэд(1-η)/η W=Wоб+Wл; Wл=ωnл
2. Тепло- и влагоизбытки	Qп/[(iу-iп)ρ] Wп/[(dу-dп)ρ]
3. Вредные газовыделения	М/(Ку-Кп)	М=Муто=КзКрVвн√μ/Т Мсн=dвКс√Р/370 Мпр=АлmFи/100

Q_п – полные тепловыделения в рабочую зону, кДж/ч (Вт)

Q_об – теплоизбытки от технологического оборудования, кДж/ч

Q_об =3,6*3,4=12,24

Р_потр – потребляемая мощность, кВт

Р_потр = 2,5+0,6+0,3= 3,4

Q΄_л – теплоизбытки от одного человека, 150…350Вт; (540…1250 кДж/ч)

n_л – число людей, работающих в смене

Q_л – теплоизбытки от людей, кДж/ч

Число n_л определяется из расчета, что ежедневно на работе присутствует управленческий персонал и также несколько основных рабочих.

n_л = 6

Q΄_л = 6* 150=900 Вт или 3240 кДж/ч

Q_осв – теплоизбытки от освещения, кДж/ч;

А – удельный теплоприток в секунду, Вт/(м²с) (для производственных помещений А_п=4,5, для складских – А_с=1Вт/(м²с))

Q_осв=3,6·AF= 3,6* 4,5* 10= 162

Q_э – теплоизбытки от работающих электродвигателей, кДж/ч;

Р_эд – установленная мощность, электродвигателя, Вт;

k – коэффициент, учитывающий одновременность работы, загрузку и тип электродвигателя, k=0,2…0,3

η – к.п.д. электродвигателя;

Q_э=3,6kP_эд(1-η)/η = 3,6*((300*3))/(1-0,9)/1=3,24 кДж/ч

Q_п = 12,24 +162+3,24+ 3,4+3240= 3417

W – влагоизбытки, кг/ч

ω – влаговыделения от одного человека, (при температуре воздуха в помещении t=22…28⁰С – ω=0,1…0,25 кг/ч)

W_л – влаговыделения от людей, кг/ч

W_л=ωn_л = 0,1*6=0,6

W_об – влаговыделения от оборудования, определяемое по справочникам, кг/ч

W=W_об+W_л = 0+0,6=0,6

М_уто – количество вредных веществ, поступающих в помещение в результате утечек через неплотности технологического оборудования, кг/ч

К_з – коэффициент запаса, характеризующий состояние оборудования, К_з=1…2;

К_р – коэффициент, зависящий от давления газов или паров в технологическом оборудовании.

Таблица 5

Расчетные данные для определения К_р

Р, Па	менее 1,96·105	1,97·105	до 6,88·105
Кр	0,121	0,166	0,182

V_вн – внутренний объём технологического оборудования и трубопроводов, находящихся под давлением, м³;

μ – относительная молекулярная масса газов или паров в аппаратуре (для трихлорэтилена μ=118);

Т – абсолютная температура газов или паров, ⁰К (273 +t⁰С)

М=М_уто=К_зК_рV_вн√μ/Т = 1*0.182*126=103.3

М_сн – массовый расход (утечки) вредных веществ через сальники насосов, кг/ч;

d_в – диаметр вала или штока, мм;

К_с – коэффициент, учитывающий состояние сальников и степень токсичности вещества, К_с=0,0002…0,0003;

Р – давление, развиваемое насосом, Па;

М_сн=d_вК_с√Р/370= 12*0.0002(6.88*10⁵/370)^1/2=0.3253

М_пр – массовый расход паров растворителей;

А_л – расход лакокрасочных материалов в граммах на 1м² площади поверхности, г/м²;

m – содержание в краске летучих растворителей, % (см. табл.);

F_и – площадь поверхности изделия, окрашиваемая или лакируемая за 1 ч, м²

Таблица 6

Расчетные данные

Материал	Способ покрытия	Ал, г/м2	m, %
Бесцветный аэролак	кистью	200	92
Нитрошпаклёвка	кистью	100…180	35…10
Нитроклей	кистью	160	80…5
Цветные аэролаки и эмали	кистью	180	75
Масляные лаки и эмали	распылением	60…90	35

Для помещения площадью 100 м^2, покрашенного с помощью цветного лака А_л = 180*100=18000 г/м², m = 75

М_пр=А_лmF_и/100 =18000* 10*75/100= 135000= 135

с – удельная теплоёмкость воздуха, с=1кДж/(кгК);

t_п, t_у – температура воздуха, подаваемого в помещение или удаляемого, ⁰С; ρ – плотность воздуха, кг/м³;

Q_п/[c(t_у-t_п)ρ] = 3471/(1/(37-25)/0,435)=123,8

i_п, i_у – теплосодержание приточного или удаляемого воздуха, кДж/кг

Таблица 7

Теплосодержание приточного воздуха

Город	iп, кДж/кг
Москва Санкт- Петербург Архангельск Мурманск Киев Владивосток	49,6 46,7 47,0 41,6 53,8 55,0

d_п, d_у – влагосодержание приточного или удаляемого воздуха, г/кг сухого воздуха;

W_п/[(d_у-d_п)ρ] =0.6/[(2.4-1.5)0.435]=1,5

К_п – концентрация вредных веществ в приточном воздухе, г/м³.Обычно принимается равной 30% предельно допустимой концентрации (ПДК) данного вещества.

К_у – концентрация вредных веществ в удаляемом воздухе, принимаемая равной ПДК, г/м³.

При выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ разнонаправленного действия, воздухообмен для их нейтрализации вычисляется для каждого вредного вещества отдельно.