2 Расчет системы распределения воздуха

2.1 Конструирование системы распределения воздуха

В зрительном зале подача приточного воздуха осуществляется сверху вниз коническими и неполными веерными струями, формируемыми воздухораспределителями АДР, установленными на боковой стороне зрительного зала исходя из архитектурных решений. Воздухораспределительные устройства равномерно расположены по потолку, для того чтобы обеспечить равномерную подачу воздуха в рабочую зону, а так же избежать не вентилируемых областей рабочей зоны. Для зрительного зала предусмотрено устройство центральной системы кондиционирования воздуха. Установка расположена на первом этаже в виду отсутствия технического этажа.

Вытяжка воздуха осуществляется так же из верхней зоны решетками АМР на боковой стороне зрительного зала, напротив приточных решеток. Применяются стальные воздуховоды прямоугольного сечения, что обусловлено их компактностью по отношению к воздуховодам круглого сечения. Трассировка воздуховодов приточной системы осуществляется в подшивном потолке. Воздуховоды вытяжной системы проложены по стене. Во избежание конденсации влаги на воздуховодах во время эксплуатации системы предполагается теплоизоляция листами аэрофлекс и гидроизоляция.

2.2 Аэродинамический расчет системы

Аэродинамический расчет воздуховодов производится с целью распределения расчетных расходов воздуха по всем направлениям. В ходе аэродинамического расчета определяются размеры поперечного сечения воздуховодов, а так же вычисляются потери давления на отдельных участках и в системе в целом. Расчет произведен по методике /4/, результаты расчета приведены в таблице 5.1. Величины коэффициентов местных сопротивлений определены по /5/, приведены в таблице 5.2. Потери давления в воздухораспределителях определены по /6/. Расчетная схема системы ПВ1 приведена в приложении А.

Потери давления в приточной части составляют 47,6 Па. Суммарные потери давления системы приняты равными 115 Па (с коэффициентом запаса 1,2), так как потери давления вытяжной части будут приблизительно равны потерям давления приточной.

Таблица 5.1 – Аэродинамический расчет системы ПВ1

№ участка	L, м3/час	Длина l, м	Размер сечения			F, м2		dэкв, мм		v, м/с			R, Па/м		R·l Па			∑ξ		Рдин, Па				Z, Па		ΣРуч, Па
			А, мм	В, мм
1	2	3	4	5	6		7		8			9		10			11		12				13		14
АДР	980		300	600																					19
1	980	2,4	300	600	0,18		420		1,4			0,06		0,144			6		1,15				6,9		7,044
2	1960	2,4	400	600	0,24		489		2,18			0,11		0,264			0,9		2,88				2,592		2,856
3	2940	0,7	400	600	0,24		489		3,24			0,23		0,161			0		6,36				0		0,161
4	4900	8,3	500	600	0,3		558		4,32			0,33		2,739			1,4		11,31				15,834		18,573
																											47,634
Располагаемое давление ∆P=Σ(R·l+Z)1,2,3=29 Па
АДР	980		300	600																								19
5	980	3	300	600	0,18		420				1,4	0,06		0,18		6					1,15	6,9						7,08
6	1960	2,6	400	600	0,24		489				2,18	0,11		0,286		2					2,88	5,76						6,046
																													32,126
Невязка=(32-29)/32*100%=9,3%< 10% => проверка выполнена

Таблица 5.2 – Расчет местных сопротивлений системы ПВ1

Участок	КМС	Условия выбора	ξ	Кол-во	Σξ
1	2	3	4	5	6
1	ВР		1,8	1	6
	тройник на ответвление	Fп=Fc, Vo/Vc=0,6	4,2	1
2	тройник на проход	Fо+Fп=Fc, Vп/Vc=0,6	0,8	1	0,9
	кофузор	l/d>0,6	0,1	1
3	тройник на проход	Fо+Fп=Fc, Vп/Vc=1	0	1	0
4	тройник на проход	Fо+Fп=Fc, Vп/Vc=0,8	0,1	1	1,4
	конфузор	l/d>0,6	0,1	1
	отвод на 90˚		1,2	1
5	ВР		1,8	1	6
	тройник на ответвление	Fп=Fc, Vo/Vc=0,6	4,2	1
6	тройник на проход	Fо+Fп=Fc, Vп/Vc=0,5	2	1	2

2.3 Расчёт тепловой изоляции воздуховодов

Расчёт производится, исходя из условия теплового баланса:

(5.1)

где t_у – температура удаляемого воздуха, ºС;

t_{возд-да} – температура воздуха в воздуховоде, ºС;

t_т.р – температура точки росы, соответствующая температуре наружного воздуха (Принимается по i-d диаграмме), ºС;

Приведённое термическое сопротивление стенки воздуховода определяется по формуле:

(5.2)

где δ_ст – толщина стенки воздуховода, 0,7 мм;

λ_ст – коэффициент теплопроводности стали, 55 Вт/мºС;

λ_т.и – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя 0,034 Вт/мºС;

δ_ти – толщина слоя тепловой изоляции, мм;

ɑ_пом – коэффициент теплоотдачи к наружной поверхности воздуховода, 8,7 Вт/м2ºС;

Коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности воздуховода определяется по формуле:

(5.3)

где v_в – скорость движения воздуха в воздуховоде, принимается 4,5 м/с.

Из (5.2) толщина тепловой изоляции определяется по формуле:

(5.4)

Из выражения (5.1) приведенное термическое сопротивление определяется по формуле:

(5.5)

Расчёт толщины тепловой изоляции показал, что она не требуется. Однако, для исключения вероятности выпадения конденсата при нерасчётных параметрах воздуха принимается слой изоляции Аэрофлекс толщиной 10 мм.

2.4 Расчет воздухораспределения

Расчет произведен по методике, изложенной в /6/, и приведен ниже. К установке предварительно принято 5 воздухораспределительных устройства типа АДР (Размер А×В=600×300мм).

Подача воздуха сверху вниз настилающимися на потолок струями (рис.1).

Рис. 1. Схема воздухораспределения.

При подаче воздуха по данной схеме, при выборе площади помещения приходящейся на один воздухораспределитель требуется соблюдать условия:

_(5.6)

_(5.7)

где а₁, b₁ - длина и ширина площади пола, обслуживаемой одним воздухораспределителем, м;

m - коэффициент учитывающий тип решетки воздухораспределителя;

h_пом - высота помещения, м.

; - условия выполняются, следовательно, данное расположение воздухораспределителей в помещении возможно.

Найдем расход воздуха через один воздухораспределитель:

(5.8)

где L – расчетный расход воздуха расчетного помещения (L=8639 м³/ч);

N – количество воздухораспределителей в данном помещении.

Для применяемой схемы определим расчетную длину приточной струи по формуле:

(5.9)

м

Избыточная температура воздуха в приточной струе на расстоянии х определяется по формуле, ºС:

∆t_о = │t_о – t_о.з│ (5.10)

где t_о – температура приточного воздуха, ºС;

t_о.з - средняя температура воздуха в обслуживаемой зоне, ºС.

∆t_о = │21 – 25│= 4 ºС.

Для данного воздухораспределителя безразмерные коэффициенты равны: температурный коэффициент n = 1,6; скоростной коэффициент m = 2,2.

Построения по номограмме, представленной на рисунке 5.2:

1. По известным L₀=720 м³/ч и площади живого сечения F₀ =0,083 м² нахожу точку А, определяю скорость струи на выходе. Получаю V₀=2,5 м/с.

2. Перехожу в четвертый квадрат, по х=6,7 м и F₀=0,083 м² определяю точку В, нахожу =26

3. По m =2,2 и х/ F₀=26 нахожу точку С

4. По пересечению вертикальной линии через точку А с горизонтальной линией через точку С получаю точку D, определяю V_х = 0,3 м/с.

5. Перехожу во второй квадрат. По ∆t_о =4 ºС и n = 1,6 получаю точку Е.

6. По =18,5 и горизонтальной линии из точки Е получаю точкуF- ∆t_х=0,7С.

Коэффициент стеснения определяется по таблице на стр. 198 /6/в зависимости от значения:

(5.11)

Кс = 0,685

Максимальная скорость воздуха в приточной струе на расстоянии х равна:

(5.12)

где К_н – коэффициент неизотермичности, принятый равным 1.

м/с

Сравним полученную скорость воздуха в рабочей зоне с допустимой. 0,3м/с = 0,3м/с условие выполняется, следовательно, скорость приточной струи на входе в рабочую зону равна нормируемой.

Сравним перепад температур внутреннего воздуха в помещении и воздуха приточной струи подаваемой в рабочую зону с нормируемым равным Δt_норм=1,5ºC. Δt_x=0,7ºC < Δt_норм=1,5ºC, следовательно, условие выполняется, т.е. температура приточной струи на входе в рабочую зону соответствует требуемой.

Рассчитывается максимальная избыточная температура приточного воздуха из условия обеспечения расчетной схемы циркуляции, при которой струя устойчиво настилается и не отрывается от потолка, по формуле:

> Δt_о, следовательно, расчетная схема сохраняется, расчет считается оконченным.

Рисунок 5.2 – Номограмма для расчета максимальной скорости и избыточной температуры на оси струи

Таким образом, рассчитав воздухораспределители и сделав необходимые проверки, окончательно приняты к установке воздухораспределительные устройства типа 4АПР в количестве 12 штук размером А×В = 450×450мм. Для вытяжки приняты 12 воздухораспределительных устройств типа АМР размером А×В = 450×300мм.