Отопление производственного помещения реферат

Введение

В последнее время технология
обеспечения заданного микроклимата в помещениях бурно развивается. Новые
способы обогрева, охлаждения и проветривания помещений, связанные с появлением
на рынке широкого ассортимента нового оборудования, аппаратов и блоков данных
систем с гибким автоматическим управлением, позволяют проектировать и
осуществлять эффективные и экономичные системы отопления, вентиляции и
кондиционирования воздуха.

Данная курсовая работа состоит из
теоретической, расчетной и графической части. В теоретической части следует
написать теорию системы вентиляции, кондиционирования и отопления
производственного помещения. Расчетная часть состоит из четырех основных
частей:

Расчет мощности отопительных
приборов системы отопления.

Расчет тепло- и влагопоступлений в
вентилируемое помещение.

Расчет воздухообмена в помещении
промышленного здания.

Расчет воздухообменов по нормам
кратности.

Все полученные результаты оформлять
в таблицы, предложенные в приложении курсового проекта.

Графическая часть выполняется в
процессе расчета воздухообмена в помещении промышленного здания и представляет
собой процессы изменения состояния воздуха в помещении при вентиляции в виде
I-d диаграммы.

Расчет мощности отопительных
приборов системы отопления происходит из расчетов теплопотерь всего
производственного помещения, включая:

потери тепла наружных стен (с учетом
остекления);

полов (путем разделения пола на 4
зоны);

дополнительных потерь (в зависимости
от ориентации здания).

Расчет тепло- и влагопоступлений в
вентилируемое помещение производится из совокупности теплопоступлений от:

людей;

от солнечной радиации;

от искусственного освещения;

от технологического оборудования;

от чердачного перекрытия;

и от совокупности вредных выделений:

влаговыделения;

газовые выделения.

Расчет воздухообмена в помещении
промышленного здания включает в себя расчет теплового баланса помещения,
количество приточного и удаляемого воздуха, кратности воздухообмена, а также
проверка на соответствие санитарной нормы полученных данных по воздухообмену.

Все необходимые для расчетов данные
можно брать:

из таблицы исходных данных;

в соответствии с параметрами,
значения которых приведены по ходу выполнения задания;

из нормативных документов (СНиП,
ГОСТ, СанПиН);

в соответствии с примечаниями после
каждой таблицы.

Список используемых нормативных
документов для определения некоторых параметров:

ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ “Общие
санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны”;

СНиП 23.01.99 “Строительная
Климатология”;

СНиП 23.05.95 “Естественное и
искусственное освещение”.

Условия задачи для выполнения работы

Основные исходные данные,
приведенные в таблице ниже, индивидуальны для каждого студента. Они
представляют собой исходные параметры производственного помещения
хлопчатобумажной ткацкой фабрики.

* Примечание. Процентное соотношение
женщин относительно всех работающих человек в смену

Ниже приведена схема расположения
ткацкой фабрики с одинаковой для всех ориентацией здания.

Часть I. Расчет мощности
отопительных приборов системы отопления

Для проведения теплового баланса
производственного помещения [1] определим количество теплоты, уходящей в
окружающую среду через ограждения помещения (наружные стены, остекление, пол).
Все расчеты проводим только для холодного периода года. Полученные данные
оформляем в виде таблицы 1 приложения.

Теплопотери через наружные стены

Теплопотери наружных стен без учета
остекления:

[Вт], где:

ст – площадь наружной
стены, м2;

 – коэффициент
сопротивления наружной стены,  (брать равным 10,3);в –
температура внутреннего воздуха помещения, оС;н – температура наружного
воздуха, оС.

Теплопотери через
остекление:

 [Вт], где:

ос – общая площадь
остекления наружной стены, м2;

 – коэффициент
сопротивления остекления,  (брать
равным 3,9).

Теплопотери наружных
стен с учетом остекления:

 [Вт], где:

, [Вт].

Дополнительные
теплопотери наружных стен в зависимости от ориентации здания. Определяются по
таблице:

Теплопотери рассчитать для всех трех
несущих наружных стен, включая дополнительные потери в зависимости от
ориентации здания, и занести полученные результаты в таблицу 1 приложения.

Ю-З стена:

Теплопотери без учета остекления:

ст – 4,6х120=552 м2;

 -10,3 ;в
– 20оС;н – -23оС.

Теплопотери через
остекление:

ос – 2,4х3,2х4=30,72 м2;

 -3,9.

Теплопотери с учетом
остекления:

Теплопотери с учетом
добавочных потерь:

С-В стена:

Теплопотери с учетом
добавочных потерь:

С-З стена:

Теплопотери:

ст – 4,6х72=331,2 м2;

 -10,3 ;в
– 20оС;н – -23оС.

Теплопотери через пол.
Разделив пол на четыре зоны, вычислим площадь каждой зоны и найдем их
теплопотери по формуле:

[Вт], где:

п – площадь зоны пола,
м2;п – коэффициент сопротивления каждой зоны пола, :

п=119х70=8330м2

Найдя теплопотери всех
четырех зон пола, занесем эти результаты в таблицу 1 приложения.

Часть II. Расчет тепло-
и влагопоступлений в вентилируемое помещение

Теплопоступления в производственное
помещение.

Для расчета общей
теплоты, поступающей в производственное помещение, определим количество
поступающей теплоты от всех источников, находящихся в помещении: от людей, от
солнечной радиации, от системы отопления, от технологического оборудования и от
прочих источников (в данном случае – от чердачного покрытия). Все полученные
результаты заносим в таблицу 2 приложения.

Теплопоступления в
помещение от людей.

Теплопоступления от
людей бывают явными, скрытыми и полными. Для расчета используем нижеприведенную
таблицу:

Таблица [1]

Количество теплоты и
влаги, выделяемое взрослыми людьми (мужчинами)

Примечание: для женщин значения из
таблицы необходимо умножать на 0,85 (значение η). Для мужчин значение η = 1.

Значение температуры воздуха в
производственном помещении при данной тяжести работы находим из ГОСТ
12.1.005-88 ССБТ “Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху
рабочей зоны”. Показатели явной и полной теплоты вычисляем для холодного и
теплого периода года. Определяем показатель явной (qЧ.Я) и полной (qЧ.П)
теплоты для необходимой температуры методом интерполяции. Общее количество
явной теплоты, исходящих от всех работников смены определяется по формуле:

, где:

– количество работающих
в смену мужчин или женщин.

Общее количество полной
теплоты определяется по идентичной формуле:

Работа средней тяжести,
температура воздуха внутри производственного помещения в холодный период года
20°С, в теплый период года 23°С. Количество мужчин – 38 чел. Количество женщин
– 212 чел.

Теплопоступления в помещение от
солнечной радиации.

Поступления тепла от солнечной
радиации определяется по формуле:

, где:

о – теплопоступления
солнечной радиации через остекление, Вт;п – теплопоступления солнечной радиации
через переплет, Вт.

, где:

п, qр – поступления
тепла от соответственно прямой и рассеянной радиации, Вт/м3 (брать из таблицы
[2]);- коэффициент, учитывающий затенение окон переплетами и загрязнением
атмосферы (для Ю-З равен 0, 54; для С-В равен 1,26);- коэффициент, учитывающий
загрязнение стекла (для Ю-З и С-В равен 0,95);

βсз
– коэффициент, учитывающий теплопропускание светозащитных устройств (брать
равным 0,9);н, tв – наружная и внутренняя температура воздуха соответственно,
оС;о – сопротивление теплопередачи, м2К/Вт (брать равным 0,465);

∑ Fо – суммарная
площадь всех окон, м2.

Таблица [2]

Поступления тепла в
зависимости от времени суток

Примечание. Выбираем максимальное
значение поступления тепла в зависимости от времени суток (15-16 часов) и
высчитываем теплопоступления отдельно для Ю-З и С-В.

, где:

о – среднесуточное
поступление тепла в помещение, Вт/м2;

β – коэффициент
изменения теплового потока;

Аq – амплитуда колебания
теплового потока, Вт/м2;п – площадь поверхности перекрытия, м2.

Ю-З стена:п=586Вт/м3;=0,
54;=0,95;

βсз
= 0,9;н=28,4°Св=23оС;о =0,465 м2К/Вт;

∑ Fо
=8х2,4х3,2=61,44 м2.

С-В
стена:р=56;=1,26;=0,95;

βсз
= 0,9;н=28,4°Св=23оС;о =0,465 м2К/Вт;

∑ Fо
=8х2,4х3,2=61,44 м2.

Теплопоступления в
помещение от искусственного освещения.

, где:

Е – общая освещенность
помещения, лк;пл – площадь пола помещения, м2;осв – среднее удельное
тепловыделение светильников, , определяется по
таблице [3];осв – коэффициент выделения тепла, равный 0,45, если светильники
располагаются в вентилируемом подвесном потолке, и 1, если светильники
находятся непосредственно в помещении.

Таблица [3]

Удельные тепловыделения
от светильников с люминесцентными лампами (верхние значения) и лампами
накаливания (нижние значения)

Светильники прямого света,
люминесцентные лампы.

Е=500 лк;

пл =119х70=8330 м2;

qосв = 0,067;осв
= 0,45.

Теплопоступления в
помещение от технологического оборудования.

, где:

уст – установленная
(номинальная) мощность оборудования, кВт (см таблицу [4]);спр – коэффициент
спроса относительной мощности (отношение мощности фактической к установленной,
брать равной 0,9);в – коэффициент выделения тепла в помещение (1 – для
чесальных и ткацкий станков).

отопительный
воздухообмен вентилируемый здание

Таблица [4]

Примечание. Для выполнения задания
выбираем хлопчатобумажную ткацкую фабрику и принимаем любой тип и количество
станков в соответствии с таблицей.

уст=200Вт;спр =0,9;в =1.

Теплопоступления в помещение
от прочих источников.

В данном курсовом
проекте, прочими источниками обозначено наличие технического чердачного
помещения. Расчет теплопоступления с технического чердака ведется только для
одноэтажных зданий.

, где:

– коэффициент
теплопередачи (для железобетона равен 8), ;п – поверхность
потолка, м2;

,5 – при наличие
приточной и вытяжной вентиляции;ч – температура чердака, (обычно на 5о больше
tв) оС;в – температура воздуха внутри помещения.=8 ;п
=119х70=8330м2;ч =25оС;в =20°С.

Все расчеты записываем в
таблицу 2 приложения (с 1 – 10 столбцы). Вычисляем суммарные теплопоступления в
помещение (11 – 13), причем скрытые теплопоступления – это разница между
полными и явными теплопоступлениями. Суммарные теплопотери берем из расчетов
части I (14) и считаем избытки явной и полной теплоты (15-17), причем явную
теплоту представляем еще и в единичном объеме (количество теплоты, приходящейся
на 1 м3).

Вредные выделения в
помещение.

Такие вредные
поступления в помещение, как влаговыделение и газовые выделения, являются
постоянными и неизбежными, в отличие от вредных выделений технологического
процесса, которые должны удаляться в процессе работы производства. В данном
курсовом проекте в случае с производственным помещением ткацкой фабрики,
рассмотрим газовые и влаговыделения от людей, работающих в смену.

Влаговыделения.

Влаговыделения от людей
определяют по таблице 1 “Количество теплоты и влаги, выделяемое взрослыми
людьми (мужчинами)” из п. 1 по формуле:

, где:

скр = Qп – Qя, Вт –
разность избытков полной и явной теплоты от людей, т. е. поток скрытой
теплоты;о = 2500 кДж/кг – удельная теплота парообразования воды при нулевой
температуре;

свп = 1,8  –
теплоемкость водяных паров;в – температура внутреннего воздуха помещения, оС.

Холодный период:

скр = Qп – Qя=
44731-18921=25810Вт;о = 2500 кДж/кг

свп = 1,8 ;в
=20оС.

Теплый период:

скр = Qп –
Qя=44294,6-18447= 25847,6Вт;о = 2500 кДж/кг – удельная теплота парообразования
воды при нулевой температуре;

свп = 1,8  –
теплоемкость водяных паров;в =23оС.

Газовые выделения.

Выделение в помещение
углекислого газа, выдыхаемого людьми, определяется в одинаковом размере для
всех периодов года с учетом интенсивности нагрузки (тяжести работы) по таблице
[5]:

Количество углекислого газа,
выделяемого взрослыми людьми (мужчинами)

=250чел.;

η – коэффициент,
равный 1 для мужчин и 0,85 для женщин.

Работа средней тяжести – mco2=35 л/ч

Таким образом, все
результаты по вредным выделениям записываем в таблицу 3 приложения:
переведенные из Вт в кДж/ч тепловые избытки (4-6 столбцы), влаго- и газовые
выделения (7-8) и посчитанное значение углового коэффициента
ε (отношение полных тепловых избытков к значению влаговыделения) (9).

Часть III. Расчет
воздухообмена в помещении промышленного здания

Требуемый воздухообмен
помещения – это минимальный воздухообмен, определяемый по одному из видов
вредных выделений (теплота, влага, вредные газы или пары веществ) в один из
расчетных периодов года (теплый или холодный).

Основной метод
определения требуемых воздухообменов – балансовый. Он называется так потому,
что в его основе лежит составление для помещения системы уравнений баланса
воздуха, теплоты, влаги и других вредных выделений. Решением этой системы и
получаются соотношения для требуемого воздухообмена.

При использовании
балансового метода расчет требуемого воздухообмена целесообразно проводить по
избыткам явной теплоты. Расчет по избыткам полной теплоты и влаговыделений
более громоздки, а дают тот же результат, поэтому их значения (Qизб.п и Мвп)
используются для определения параметров воздуха в помещении при построении
процессов изменения состояния воздуха (графическая часть работы).

Определение количества
вентиляционного воздуха для удаления избыточной теплоты.

Количество воздуха
(расход воздуха), необходимого для удаления явной избыточной теплоты в
помещении, определяется для холодного и теплого периода по формуле:

, где:

 -требуемый расход
соответственно приточного и удаляемого воздуха, ;я.изб – количество
явной избыточной теплоты, Вт (берем из таблицы 2 приложения п. 15);

св – удельная массовая
теплоемкость воздуха, равная 1,005 ;у, tп -температура
соответственно удаляемого и приточного воздуха, оС.

Температура удаляемого
воздуха из помещения:

, где:

р.з. – температура
воздуха рабочей зоны в данный период, оС;t – температурный градиент, т. е.
изменение температуры воздуха по высоте,  (для горячих помещений
равен 1÷1,5, для обычных = 0,2÷1,0);

Н – высота помещения,
м;р.з. – высота рабочей зоны помещения, м (принимается равной 2 м, если люди в
помещении стоят, и 1,5 м, если люди сидят или лежат).

Температуру приточного
воздуха принимают по расчету с учетом расстояния от рабочей зоны до середины
отверстия приточного воздухораспределителя и его типа, а также формы самого
отверстия. Обычно температура tп меньше температуры воздуха в помещении на 4 ÷
6 °C.

В качестве расчетного
расхода воздуха Gp берем наибольшее его получившееся значение (в холодный или теплый
период).

Холодный период:я.изб =
316200Вт;

св = 1,005 ;

у = 21,3°С;п = 16,3 оС.

Теплый период:

я.изб = 334200Вт;

св = 1,005 ;

у = 24,3°С;п = 19,3 оС.

В качестве расчетного
расхода воздуха Gп берем наибольшее его получившееся значение в теплый период.

Объемные расходы воздуха
по притоку и вытяжке.

В качестве последующих
расчетных данных используем расчетный расход воздуха Gр и температуры
приточного и удаляемого воздуха tп и tу для получившегося периода (где Gтр
получилось больше). Вычисляем объемный расход воздуха:

 и ,
где:

п, Lу – объемный расход
воздуха соответственно по притоку и уходящего воздуха, ;

ρп,
ρу – плотность соответственно притока и вытяжки, .
Вычисляются в зависимости от температур притока и вытяжки, взятых для того
периода, для которого они являются наибольшими (обычно для теплого периода):

.

Поскольку эти плотности
неодинаковы, объемный расход по притоку и по вытяжке может несколько не
совпадать.

После этого вычисляются
фактические кратности воздухообмена отдельно для притока и вытяжки (см. ч. IV):

, где:

– объем помещения по
внутреннему обмеру, м3.

Объемные расходы притока
и вытяжки должны отличаться незначительно.

Плотность притока и
вытяжки:

Объемный расход воздуха:

Фактические кратности
воздухообмена:

=4,6*119*70=38318м3

Проверка расчетного
воздухообмена на соответствие санитарной норме.

Проверка ведется на
сравнении полученного расхода LР с минимальным количеством наружного воздуха ,
которое определяется по выделениям углекислого газа:

, где:

 – выделение СО2 в
помещении,  (см.
таблица 3 приложения п. 8);

СПДК, СП –
соответственно максимально допустимая концентрация углекислого газа во
внутреннем воздухе и его концентрация в приточном воздухе, ,
определяемые по таблице [6]:

Таблица [6]

Величина  должна
быть не больше расчетной величины LР.

МСО2=7637л/ч

Сп=0,5л/м3

Спдк=1,5л/м3

Часть IV. Графическая
часть

Построение процессов
изменения состояния воздуха на I-d-диаграмме и определение фактических
параметров внутреннего воздуха при вентиляции

Схемы процессов
изменения состояния воздуха в помещении, а при вентиляции – и при его обработке
в приточной установке, должны быть представлены на I-d-диаграмме с учетом
избытков полной теплоты и влаговыделений в помещении для всех расчетных
периодов года.

Параметры воздуха
представлены характерными точками процессов:

точка Н – параметры
наружного воздуха;

точка П – параметры
приточного воздуха;

точка В – параметры
воздуха в обслуживаемой зоне помещения;

точка У – параметры
уходящего воздуха.

Параметры точки Н –
температура и энтальпия – принимаются по таблице 6* “Климатические
параметры для проектирования отопления, вентиляции и кондиционирования”. В
холодный период года используют параметр “Б”, а в теплый – параметр
“А”.

В режиме вентиляции при
прямоточной схеме построения процессов осуществляется для двух периодов и
производится следующим образом. Сначала на I-d-диаграмме отмечается точка Н по
ее температуре и энтальпии для соответствующего периода. Затем от этой точки
вертикально вверх по линии dн = const строится отрезок до пересечения с
изотермой tп = const, взятой для соответствующего периода. Получаем точку П. В
теплый период года, когда осуществляется только подача воздуха без его
обработки, подъем от точки Н к точке П составляет 0,5…1 оС за счет подогрева
в вентиляторе. Затем от точки П проводим луч процесса в помещении с угловым
коэффициентом  (таблица
3 приложения п. 9).

На пересечении луча
процесса с изотермами tв = const и tу = const, взятыми для соответствующего
периода, получаем соответственно точки В и У. По диаграмме определяем
фактические значения относительной влажности внутреннего воздуха φв
в точке В для каждого периода. Заполняем до конца соответствующие колонки в
таблице 4 приложения “Расчетные параметры внутреннего воздуха
вентилируемых помещений”. Схемы процессов в режиме вентиляции приведены на
нижеследующем рисунке:

Процессы изменения
состояния воздуха в помещении при вентиляции без рециркуляции (прямоточная
схема)

Примечание. В курсовом
проекте данная схема может быть представлена на готовой общедоступной
I-d-диаграмме, с отмеченными параметрами (пример которых приведен выше в
схеме).

Приложение

Таблица 1 Теплопотери
производственного помещения

Таблица 2 Теплопоступления и
теплопотери помещения с общеобменной вентиляцией

* Примечание. Вычисления проводим
только для холодного и теплого периодов (показатели переходного периода
незначительно отличаются от теплого).

** Примечание. Данные о поступлении
в помещение явной теплоты от системы отопления берем из расчетов части I
курсового проекта.

*** Примечание. Расчет
теплопоступлений с технического чердака приводится только для одноэтажных
зданий. Для многоэтажных расчет поступления явной теплоты от прочих источников
не проводится.

Таблица 3 Сводная таблица вредных
выделений

* Примечание. Для перевода
теплоизбытков из Вт в кДж/ч необходимо теплоизбытки в Вт умножить на 3,6.

Таблица 4 Расчетные параметры
внутреннего воздуха вентилируемых помещений