Расчет вытяжных каналов при естественной вентиляции

Воздух помещения ввиду разности температур внутри и снаружи перемещается вверх по каналу с некоторой скоростью , м/с.

Общая площадь сечения (м²) канала составит:

(11)

S_общ=166110/3600*0, 01=4614, 16

Скорость движения воздуха в канале зависит от высоты канала и разности температур и определяется по таблицам или по формуле

(12)

= 0, 01

где Н – высота канала (вытяжной трубы), м (Н=3 м);

t_B, t_H – температура внутреннего и наружного воздуха, ^оС (t_H=23^oC, t_B=10^oC).

Количество вытяжных каналов в одном помещении можно определить по формуле

П_В=S_общ/f_I (13)

П_В=4614, 16/1, 0=4614, 16

где f_I – площадь поперечного сечения одного канала (принимается равной 0, 9 х0, 9=0, 81 м²; 1, 0х1, 0=1, 0 м²; 1, 0х1, 2=1, 2 м² ).

Расчет приточной вентиляции

Поступление свежего воздуха обеспечивает приточными установками, расположенными в вентиляционных камерах торцовых частей помещения.

Приточная установка состоит из центробежного вентилятора типа Ц4-70, калорифера, воздухозаборного устройства и приточного воздуховода. Калорифер может быть электрическим или водяным.

Вместо приточной установки можно использовать теплогенератор (воздухонагреватель), работающий на жидком топливе или природном газе.

Начальный участок воздуховода изготавливается из металла, а распределительный – из листовой оцинкованной стали или из полиэтиленовой пленки.

В зависимости от рядности коровника число приточных установок может варьировать 2…4. Подача их принимается на 15% выше производительности вытяжной вентиляции с целью создания избыточного давления, исключающего «Застойные ямы» в помещении.

Подача установок (м³/ч) определяется по выражению

L_пус=1, 15*L_max (14)

L_пус=1, 15*1, 5=1, 725

Где L_max – максимальная подача вытяжной вентиляции.

Вентиляторы приточных установок выбирают по их подаче и создаваемому напору. Подача одного вентилятора

L_B=L_пус/n_пус (15)

L_B=1, 725/4=0, 43

Где n_пус– число приточных установок.

Диаметр воздуховода (м) определяется по формуле

(16)

d = 0, 002

где - скорость движения воздуха в трубе (12…15 м/с для металлического воздуховода, 15…20 м/с для пленочного).

Напор (Па), развиваемый вентилятором, определяется как сумма потерь трения воздуха о трубу на прямолинейных участках Н_тр и потерь от местных сопротивлений h_м

(17)

H=1, 2* /2*(0, 02*21/0, 002*4)=0, 4

где - средняя плотность воздуха ( =1, 2…1, 3 кг/м³);

- коэффициент сопротивления движения воздуха в трубе (для круглых труб =0, 02…0, 03);

L – длина прямолинейного участка воздуховода, м;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений (определяется по справочным таблицам =4…6).

По полученным величинам L_B и Н выбирают вентиляторы и приводят его техническую характеристику. Например, вентилятор Ц4-70 №5. Подача 1, 45…8, 3 тыс.м³/ч, полное давление 180…830 ПА, мощность 1, 0…1, 7 кВт, масса 85 кг.

Расчет системы отопления

В холодный период года, особенно зимой, количество теплоты, выделяемое животными, недостаточно для поддержания температуры в помещениях, поэтому их оборудуют системами отопления. В условиях Сибири 80% всех энергозатрат в животноводстве приходится на отопление. При его расчетах следует обращать максимальное внимание на энергосберегающие технологии, использование более дешевых источников.

Количество теплоты, необходимое для отопления животноводческого помещения, кДж/ч, определяется по формуле

Q_от=Q_B+Q_огр+Q_сп-Q_ж (18)

Q_от=5809, 64

Где Q_B – количество теплоты, уносимое потоком воздуха при вентиляции, кДж/ч;

Q_огр– количество теплоты, уносимое через все наружные ограждения, кДж/ч;

Q_сп– количество теплоты, уносимое через открываемые двери, щели и др;

Q_ж– количество теплоты, выделяемое животными, кДж/ч;

Значение Q_B находят по формуле

(19)

Q_В=1, 2*1, 2*(-23-10)-1, 005=47, 04

где V – расчетный воздухообмен, м³/ч;

р_В – плотность наружного воздуха, кг/м³, ( р_В=1, 2…1, 3 кг/м³);

t_B – температура (расчетная) наружного воздуха (t_B=-23^oC);

t_H – температура воздуха в помещении (для коровника t_H=10^oC);

С – теплоемкость воздуха (С=0, 99…1, 005 кДж/кг* ^оС);

Тепловые потери, кДж/ч, через ограждения определяется по формуле

(20)

Q_огр=0, 2*9*(-23-10)=106, 2

где К₁ – коэффициент теплопередачи, кДж/(м²* ч * ^оС);

F – поверхность ограждения, м²;

t_B – расчетная температура воздуха в помещении, ^оС (принимается по НТП.СХ-01-65);

t_H – расчетная температура наружного воздуха, ^оС (-36^оС).

Коэффициент теплопередачи К₁ варьирует в широких пределах (К₁=0, 20…4, 0). Для удобства можно пользоваться таблицей 1.

Таблица 1

Расчет удельных теплопотерь

Зона	К₁	F, м²	К₁F, кДж/ч ^оС	К₁F/ К₁F*100%
Стены наружные	4, 0
Окна	1, 03	1, 2*1, 2
Ворота и двери	2, 3	3, 0*3, 0
		2, 1*2, 4
Потолок	0, 75
Пол
Зона 0-2 м	0, 40
Зона 2-4 м	0, 20
Зона 4-6м	0, 1
Остальное	0, 25
всего

Количество теплоты, кДж/ч, уносимое через открываемые двери и др., определяется из соотношения

Q_сл=(10…15%)*(Q_B+Q_огр) (21)

Q_сл=10*(47, 04+106, 2)=1532, 4

Количество теплоты, кДж/ч, выделяемое животными, будет равно:

(22)

Q_ж=3446+678=4124

где q_i – количество свободной теплоты, выделяемое одним животным данного вида, кДж/ч, для коров массой 600 кг и продуктивностью 10л/сут. q=3446 кДж/ч.

m_i – число животных данного вида, гол.

Решив уравнение теплового баланса (18), определяют, какую подачу теплоты должна обеспечивать система отопления при соответствующей наружной температуре. Затем рассчитывают теплопроизводительность, кДж/ч, одной приточной установки по формуле

Q_пус= (23)

Q_пус=5809, 64/4=1452, 41

Где n_пус – количество приточных установок.

По полученным данным выбирают нагревательное устройство и приводят его техническую характеристику.\

Контрольные вопросы и задания.

1. Назовите основные параметры микроклимата животноводческих помещений. Как они влияют на здоровье и продуктивность животных.

2. Охарактеризуйте типы систем вентиляции. Опишите их достоинства и недостатки.

3. Назовите требования к системам вентиляции.

4. Что понимается под воздухообменом как расчетной характеристикой?

5. Как выбирают систему вентиляции с помощью коэффициента кратности воздухообмена?

6. В каком случае расчет воздухообмена проверяют по влажности?

7. От чего зависти скорость движения воздуха в канале?

8. Каков порядок расчета вытяжных и приточных каналов?

9. Как выбирают вентиляторы?

10. Каков порядок расчета системы отопления?

11. как выбрать нагревательное устройство для локального обогрева?

1. Микроклимат помещения - климат ограниченного пространства, включающий совокупность следующих факторов среды: температуры, влажности, скорости движения и охлаждающей способности воздуха, освещенности, атмосферного давления, ионизации, газового состава воздуха, а также взвешенных пылевых частиц и микроорганизмов. Помимо этих факторов, на микроклимат животноводческих помещений оказывают влияние температура внутренних поверхностей ограждающих конструкций и величина лучистого теплообмена между ограждающими конструкциями и животными. Микроклимат помещений зависит не только от соблюдения НТП, но и от климатических условий местности.

Параметры микроклимата для животноводства устанавливаются для каждой возрастной группы животных с учетом их физиологических и продуктивных особенностей, экономической целесообразности и технических возможностей (табл. 1, 2, 3, 4).

Параметры микроклимата устанавливаются для каждой возрастной группы животных с учетом их физиологических и продуктивных особенностей, экономической целесообразности и технических возможностей

Максимальная допустимая температура в помещениях для крупного рогатого скота всех возрастных групп не должна превышать 30°С, минимальная относительная влажность воздуха - 50° о- Уровень шума в этих помещениях не должен превышать 70 децибел (дБ).

В профилактории обсушивание новорожденных телят продолжается до 2 ч при температуре воздуха 22-24° С. Слабых животных целесообразно содержать в течение первых двух суток после рождения в обогреваемых инфракрасными лампами индивидуальных клетках при вышеуказанной температуре воздуха.

Температура для поросят должна быть (°С); в первую неделю жизни - 30; во вторую - 26; в третью - 24; в четвертую - 22.

Для обогрева поросят-сосунов рекомендуется применять специальные системы локального обогрева. К моменту отъема должно происходить постепенное снижение температуры до 22° С. Максимальная допустимая температура воздуха в свиноводческих помещениях для всех возрастных групп (кроме поросят-сосунов) в летний период года не должна превышать 25° С, минимальная влажность

воздуха — 50%. Уровень шума не более 70 дБ.

2. Вентиляционная система — совокупность устройств для обработки, транспортирования, подачи и удаления воздуха. Системы вентиляции классифицируются по следующим признакам:

По способу создания давления и перемещения воздуха: с естественным и искусственным (механическим) побуждением

По назначению: приточные и вытяжные

По способу организации воздухообмена: общеобменные, местные, аварийные, противодымные

По конструктивному исполнению: канальные и бесканальные

Сетью называют систему воздуховодов и других элементов воздушного тракта, на которые подает воздух вентилятор. Сеть может состоять из элементов тракта, подсоединенных последовательно, параллельно или смешано.

Типы систем по способу побуждения движения воздуха

Естественная вентиляция

При естественной вентиляции воздухообмен осуществляется из-за разницы давления снаружи и внутри здания.

Под неорганизованной естественной системой вентиляции понимается воздухообмен в помещении, происходящий за счет разности давлений внутреннего и наружного воздуха и действий ветра через неплотности ограждающих конструкций, а также при открывании форточек, фрамуг и дверей.

Организованной естественной вентиляцией называется воздухообмен, происходящий за счет разности давлений внутреннего и наружного воздуха, но через специально устроенные приточные и вытяжные проемы, степень открытия которых регулируется. Для создания пониженного давления в вентиляционном канале может использоваться дефлектор.

Механическая вентиляция

При механической вентиляции воздухообмен происходит за счет разности давления, создаваемой вентилятором или эжектором. Этот способ вентиляции более эффективен, так как воздух предварительно может быть очищен от пыли и доведен до требуемой температуры и влажности. В механических системах вентиляции используются такие приборы и оборудование, как: вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, шумоглушители, пылеуловители, автоматика и др., позволяющие перемещать воздух в больших пространствах. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в необходимом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т. д.), что практически невозможно в системах естественной вентиляции. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими.

Приточной системой вентиляции называется система, подающая в помещение определенное количество воздуха, который может подогреваться в зимний период и охлаждаться в летний.

Вытяжная вентиляция служит для удаления из помещения отработанного воздуха, а также продуктов сгорания природного газа от газовых плит.

3. Требования к системам вентиляции и кондиционирования зависят от задач, для решения которых устанавливаются эти системы. Система вентиляции должна создавать в помещении воздушную среду, удовлетворяющую установленным гигиеническим нормам и технологическим требованиям. Однако есть общие принципы, которые нужно учитывать при проектировании систем.

- Санитарно-гигиенические требования: Воздушный комфорт людей, находящихся в помещении, зависит от нескольких параметров, которые можно регулировать с помощью систем вентиляции и кондиционирования. Микроклимат характеризуется: - Температурой воздуха, - Относительной влажностью, - Скоростью движения воздуха (подвижностью).

- Архитектурные и монтажные требования - Простота монтажа, минимальные затраты времени и труда на ввод в эксплуатацию. - Пожарная безопасность. Виброизоляция и звукоизоляция вентиляционного оборудования и кондиционеров.

- Эксплуатационные требования - Минимальная потребность в ремонте и обслуживании, их простота и удобство.

- Экономические требования - При проектировании системы вентиляции и кондиционирования нужно минимизировать ее стоимость. Учитывать нужно не только стоимость приборов и коммуникаций, но и дальнейшие расходы на обслуживание системы.

4. Расчет системы вентиляции начинается с определения производительности по воздуху (воздухообмена), измеряемой в кубометрах в час. Для расчетов нам потребуется план объекта, где указаны наименования (назначения) и площади всех помещений.

После расчета воздухообмена по людям нам нужно рассчитать воздухообмен по кратности (этот параметр показывает, сколько раз в течение одного часа в помещении происходит полная смена воздуха). Чтобы воздух в помещении не застаивался, нужно обеспечить хотя бы однократный воздухообмен.

Таким образом, для определения требуемого расхода воздуха нам нужно рассчитать два значения воздухообмена: по количеству людей и по кратности и, после чего выбрать большее из этих двух значений:

Расчет воздухообмена по количеству людей:

L = N * Lnorm, где

L — требуемая производительность приточной вентиляции, м³ /ч;

N — количество людей;

Lnorm — норма расхода воздуха на одного человека:

в состоянии покоя (сна) — 30 м³ /ч;

типовое значение (по СНиП) — 60 м³ /ч;

Расчет воздухообмена по кратности:

L = n * S * H, где

L — требуемая производительность приточной вентиляции, м³ /ч;

n — нормируемая кратность воздухообмена:

для жилых помещений

S — площадь помещения, м²;

H — высота помещения, м;

5. Для выбора приточной установки нам потребуются значения трех параметров: общей производительности, мощности калорифера и сопротивления воздухопроводной сети. Производительность и мощность калорифера мы уже рассчитали. Сопротивление сети можно найти с помощью Калькулятора или, при ручном расчете, принять равным типовому значению.

Для выбора подходящей модели нам нужно отобрать вентустановки, максимальная производительность которых несколько больше расчетного значения. После этого по вентиляционной характеристике мы определяем производительность системы при заданном сопротивлении сети. Если полученное значение будет несколько выше требуемой производительности вентиляционной системы, то выбранная модель нам подходит.

Вентиляционная характеристика приточной установки

Расчетное значение производительности — 450 м³ /ч. Сопротивление сети примем равным 120 Па. Для определения фактической производительности мы должны провести горизонтальную линию от значения 120 Па, после чего от точки ее пересечения с графиком провести вниз вертикальную линию. Точка пересечения этой линии с осью «Производительность» и даст нам искомое значение — около 480 м³ /ч, что немного больше расчетного значения. Таким образом, эта модель нам подходит.

Заметим, что многие современные вентиляторы имеют пологие вентхарактеристики. Это означает, что возможные ошибки в определении сопротивления сети почти не влияют на фактическую производительность системы вентиляции. Если бы мы в нашем примере ошиблись при определении сопротивления воздухопроводной сети на 50 Па (то есть фактическое сопротивление сети было бы не 120, а 180 Па), производительность системы упала бы всего на 20 м³ /ч до 460 м³ /ч, что не повлияло бы на результат нашего выбора.

6. Хотя российскими нормативными документами допускается высокая относительная влажность воздуха, до 65 %, существуют два фактора, вынуждающие снижать это значение для частных бассейнов до уровня 50–45 % и ниже.

Один из упомянутых факторов – дискомфорт, ощущение духоты.

Другой фактор – выпадение конденсата на стенах, окнах, конструкциях.

Ранее сообщалось, что низкая относительная влажность до 15–20 % не оказывает отрицательного влияния на самочувствие и здоровье людей.

Требование максимального комфорта

В европейских стандартах указывается, что относительная влажность должна лежать в области физиологического комфорта. При слишком высокой относительной влажности возникает ощущение духоты. Верхний предел комфортного состояния неодетого человека соответствует парциальному давлению водяных паров 2, 27 кПа (влагосодержание при этом давлении составляет 14, 3 г/кг сухого воздуха). Для избежания дискомфорта при высокой температуре воздуха относительную влажность следует снижать.

7. Воздухопроводы приточных или вытяжных вентиляционных систем могут изготавливаться из разных материалов и быть различной конфигурации. При этом их габаритные размеры целиком зависят от двух других параметров, и формула расчета скорости воздуха хорошо отражает эту зависимость. Эти два параметра – расход воздуха, движущегося по каналу, и скорость его движения.

8. Для расчета размеров (площади сечения) воздуховодов нам нужно знать объем воздуха, проходящий через воздуховод в единицу времени, а также максимально допустимую скорость воздуха в канале. При увеличении скорости воздуха размеры воздуховодов уменьшаются, но уровень шума и сопротивление сети возрастают. На практике для квартир и коттеджей скорость воздуха в воздуховодах ограничивают на уровне 3–4 м/с, поскольку при более высоких скоростях воздуха шум от его движения в воздуховодах и распределителях может стать слишком заметным.

Следует также учитывать, что использовать «тихие» низкоскоростные воздуховоды большого сечения не всегда возможно, поскольку их сложно разместить в запотолочном пространстве. Снизить высоту запотолочного пространства позволяет применение прямоугольных воздуховодов, которые при одинаковой площади сечения имеют меньшую высоту, чем круглые (например, круглый воздуховод диаметром 160 мм имеет такую же площадь сечения, как и прямоугольный размером 200× 100 мм). В тоже время монтировать сеть из круглых гибких воздуховодов проще и быстрее.

Итак, расчетная площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

Sс = L * 2, 778 / V, где

Sс — расчетная площадь сечения воздуховода, см²;

L — расход воздуха через воздуховод, м³ /ч;

V — скорость воздуха в воздуховоде, м/с;

2, 778 — коэффициент для согласования различных размерностей (часы и секунды, метры и сантиметры).

Итоговый результат мы получаем в квадратных сантиметрах, поскольку в таких единицах измерения он более удобен для восприятия.

Фактическая площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

S = π * D² / 400 — для круглых воздуховодов,

S = A * B / 100 — для прямоугольных воздуховодов, где

S — фактическая площадь сечения воздуховода, см²;

D — диаметр круглого воздуховода, мм;

A и B — ширина и высота прямоугольного воздуховода, мм.

9. При выборе вентилятора вы можете, конечно же, ориентироваться на известного производителя и отдать предпочтение мировому бренду. Переплачивая за известное имя (а в основном так обычно и происходит) вы получаете, по крайней мере, гарантию, которой можете воспользоваться в пределах гарантийного срока. Известные фирмы обеспечивают наличие сервисных центров в городах, поэтому у покупателя есть возможность обратиться в авторизированный центр в случае поломки.

Если вы решили выбрать менее известную фирму и тем самым избавить себя от переплаты еще не говорит о том, что покупка будет некачественной. Недорогие и менее раскрученные бренды предлагают довольно качественную технику, поэтому недорогой вентилятор не всегда означает плохой. Зачастую и дорогие, и дешевые вентиляторы производятся из одних и тех же комплектующих. На существенное различие в цене может повлиять наличие дополнительных опций, таких как дистанционное управление, сенсор, ЖК-дисплей и т.д.

10. Тепловой расчёт системы отопления большинству представляется легким и не требующим особого внимания занятием. Огромное количество людей считают, что те же радиаторы нужно выбирать исходя из только площади помещения: 100 Вт на 1 м.кв. Всё просто. Но это и есть самое большое заблуждение. Нельзя ограничиваться такой формулой. Значение имеет толщина стен, их высота, материал и многое другое. Конечно, нужно выделить час-другой, чтобы получить нужные цифры, но это по силам каждому желающему.

11. Самые распространённые типы обогревателей: это масляный радиатор, конвектор, тепловентилятор, инфракрасный обогреватель и инверторный кондиционер тепло-холод.

Наиболее важная характеристика любого обогревателя - мощность.

От уровня мощности зависит площадь, на которую рассчитан обогреватель. Для не отапливаемого помещения с хорошей теплоизоляцией необходимо около 1 кВт на 25-27 м3 (для типовых квартир - 1 кВт на 10м3 при стандартной высоте потолков 2, 50 м). Для жилого помещения с центральным отоплением, достаточно электрического обогревателя мощностью 1, 0-1, 5 кВт на комнату площадью 20-25 м3. Рассчитать требуемую мощность обогревателя в помещении совсем не сложно – достаточно знать площадь комнаты.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒