Практическая работа по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для ТОГУ

Практическая работа 4

РАСЧЕТ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ МЕТОДОМ АЭРАЦИИ Цель работы – определить необходимую площадь нижних (приточных)  и верхних (вытяжных) проемов для создания требуемого воздухообмена. Порядок выполнения работы Общие данные. Определить необходимую площадь нижних (приточных) и верхних (вытяжных) проемов для создания требуемого воздухообмена промышленного одноэтажного здания в теплый период года (однопролетного цеха) с наружным ограждением. Исходные данные для расчета принять по варианту, номер которого совпадает с порядковым номером в журнале преподавателя (табл. 4.4). Принять, что приточные проемы выполнены в виде одинарных верхнеподвесных створок, а вытяжные проемы в виде П-образного фонаря с ветрозащитными панелями. Период года теплый.

1. Записать название и цель работы, выписать данные по своему варианту из табл. 4.
2. Законспектировать основные теоретические сведения.

Зарисовать схему распределения давления воздуха при естественной вентиляции в здании (рис. 4.4).

3. Определить суммарное избыточное тепло, поступающее в помещение [1]:

  Qпост = Q     + Q       + Q        + Q        + Q         + Q ,        (4.5)   изб люд н. мат оборуд ист. св солн. рад н. пов. Н2О   где Qлюд – тепловыделения от людей, Вт; Qн. мат – тепловыделения от нагре-   того материала, Вт; Qоборуд – тепловыделения от нагретого оборудования,   станков, Вт; щения, Вт; Qист. св – тепловыделения от источников искусственного осве Qсолн. рад –тепло  вносимое  в  помещение  солнечной радиацией,   Вт; Qн. пов. Н О – тепловыделения от нагретой поверхности воды в помещени-  

2

ях, Вт.

4. Определить избыточное тепло с учетом тепловых потерь[1]

  Qтп = Qпост — Q ,                                        (4.6)   изб           изб              тп     где Qтп – тепловые потери здания, Вт.

)

(

Тепловую энергию, бесцельно уходящую за пределы здания, называют теплопотерями. Общие теплопотери здания слагаются из потерь теплоты не только через наружные стены, но и пол, потолок, оконные и дверные заполнения, а также из теплоты, расходуемой на подогрев холодного воздуха, поступающего в помещения через притворы окон и дверей. Приток воздуха через ограждающие конструкции здания называют инфильтрацией. Если инфильтрация незначительна (в среднем она составляет 5 % и менее), ее в расчет теплопотерь не включают.   Qтп = К × А × t    — t

уд

пр

• n × %ок

• %кр

• %пол

• %вент

,             (4.7)   где К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·ºС), зависит от материала стены выбирается по табл. 4.1;  А – площадь поверхности ограждения,  м²;  t уд – температура удаляемого воздуха, внутренняя температура помещения,   зависящая от его назначения, ºС; tпр – температура приточного (наружного)   воздуха, ºС. Температуру приточного воздуха следует принимать на 2¸3 ºС ниже температуры воздуха в рабочей зоне, n – коэффициент, зависящий от ориентации наружной поверхности ограждающей конструкции и от скорости наружного воздуха. В зависимости от ориентации наружных конструктивных элементов   здания   (стены,   окна   и   двери)    дополнительные    теплопотери составляют:   10% ,  если   они обращены   на север, северо-восток, восток  и   северо-запад, 5%– на юго-восток и запад; %ок – потери тепла через окна,   двери, ворота (15¸17 %); %кр – потери тепла через кровлю (10¸20 %); %пол –   потери тепла через пол (5¸7 %); %вент – потери тепла через вентиляционную систему (10¸15 %). В промышленных зданиях больший процент теплопотерь приходится на потери через плоскую крышу. Таблица 4.1 Коэффициент теплопередачи  

Материал стены	Обозначение материала	К, Вт/(м2·ºС)
Кирпичная стена толщиной в 1½ кирпича	а	1,5
Кирпичная стена толщиной в 2 кирпича	аа	1,24
Кирпичная стена толщиной в 2½ кирпича	ааа	1,04
Брусчатые деревянные стены толщиной 150 мм	б	1,0
Брусчатые деревянные стены толщиной 200 мм	бб	0,76

        где Температура удаляемого воздуха определяется: tуд = t рз  + Dt(h — 2),                                      (4.8) t рз – нормальная температура воздуха температура в рабочей зоне, оп-   ределяется  в зависимости  от категории тяжести  работ и  периода  года со- гласно СанПиН 2.2.4.548–96 [5] по табл. 4.2,  Dt  – температурный градиент по высоте помещения, ºС/м, (от 1 до 1,5), h – расстояние между центрами приточных и вытяжных проемов, м (по варианту задания табл. 4.4).    

уд

• Определить количество воздуха удаляемого из помещения меха- ническими системами вентиляции [3] ( Qмех , Вт/ч ):

 

мех

Qмех = Lмех × g уд

• c × (t

• tпр

),                                 (4.9)   где L    – воздухообмен за счет механической системы вентиляции, м³/ч;  

уд

g   – плотность удаляемого воздуха, кг/м³ определяется по табл. 4.3 [4] при температуре удаляемого воздуха;  с – массовая удельная теплоемкость воз-   духа, равная 0,237 Вт/(кг·ºС); t уд – температура удаляемого (внутреннего)   воздуха, ºС; tпр – температура приточного (наружного) воздуха, ºС. Учитывая, что стандартная рабочая смена составляет 8 ч, то количе- ство воздуха удаляемого  из помещения механической  системой   вентиля- ции за смену составит     где Qмех. см = Qмех × nсм ,                                     (4.10) nсм – продолжительность смены, 8 ч.

7. Определить количество теплоты, которое необходимо удалить при

  помощи аэрации по формуле (4.4)   Qаэр = Qтп — Q мех .  

изб

• Определить массовый расход аэрационного вытяжного воздуха:

3,6 × Qаэр  

уд

Gаэр.уд = с × (t

• tпр

),                                 (4.11)   тогда воздухообмен за счет аэрации составит L    = Gаэр.уд . аэр          γ   уд

9. Определить значение располагаемого давления ( DРр ):

пр

уд

DРр  = h × (g    — g   ),                                    (4.12) где  h –  расстояние  между  центрами  приточных  и  вытяжных  проемов,  м, g пр , g уд – плотность приточного и удаляемого воздуха, кг/м³ определяется по табл. 4.3 соответственно при температуре приточного и удаляемого воздуха.

10. Определить избыточное давление на каждом уровне. Избыточные

давления по каждому уровню определяется как доля от располагаемого давления ( DРр ). Так как промышленные здания имеют различную конфи- гурацию, поэтому значение доли находится от 10 % до 40 %. Избыточное давление на уровне первых приточных фрамуг: DРизб.1  = (0,1 ¸ 0,4)DРр .                                                                                                                                (4.13) На уровне 2-х фрамуг с этой же стороны здания: DРизб. 2  = DРр  — DРизб.1 .                                         (4.14) Аналогично давления распределяются с другой стороны здания:     DРизб.3  = (0,1 ¸ 0,4)DРр , DРизб. 4  = DРр  — DРизб. 3 .   Поэтому можно предположить, что DРизб.1 = DРизб. 3 , DРизб. 2 = DРизб. 4 .  

11. Определить площадь приточных аэрационных фрамуг:

  Fаэр.пр = Gаэр.пр ,                                     (4.15)         где Gаэр. пр – количество (массовый расход) приточного воздуха, кг/ч,   ( Gаэр. пр = Gаэр. уд ); DРизб.1 – избыточное давление воздуха в приточном про-   еме, Па; g пр – плотность приточного воздуха, кг/м³; xпр – коэффициент ме-   стного сопротивления приточных проемов для одинарных верхнеподвес- ных створок xпр = 3,5.

12. Определить площадь вытяжных аэрационных фрамуг:

  Fаэр.уд = Gаэр. уд ,                                 (4.16)           где Gаэр. уд –   количество  (массовый  расход)  удаляемого  воздуха,  кг/ч;   DРизб. 2 – избыточное давление воздуха в вытяжном проеме, Па; γуд – плот-   ность удаляемого воздуха, кг/м³; x  – коэффициент местного сопротивле-  

уд

ния фонаря, определяется по справочной литературе для П-образного фо-

пр

наря с ветрозащитными панелями x  = 6,2 .

13. Определить скорости воздуха в верхних и нижних проемах:

  Vпр  =   Vуд   = Lаэр   μ × Fаэр.пр Lаэр μ × Fаэр. уд ,                                                          (4.17)   ,                                                         (4.18)   где m – коэффициент расхода, зависящий от конструкции створок и угла   их открытия (для створок, открытых на 90º m = 0,6 ; на 45º m = 0,44 ; на   30º m = 0,3.

14. Сделать вывод. Для обеспечения воздухообмена в теплый пери-

  од года за счет аэрации в количестве Qаэр = Вт промышленного одно-   этажного    здания    суммарной    площадью   поверхностей    ограждения А = м² с ориентацией конструктивных элементов здания на (С, Ю и    т. д.) следует предусмотреть приточные проемы в виде одинарных  верхне-       подвесных створок площадью Fаэр. пр = м², которые обеспечат скорость   воздуха в верхних проемах Vпр = м/с, а вытяжные проемы в виде П-   образного фонаря с ветрозащитными панелями площадью Fаэр. уд = м²,   которые обеспечат скорость воздуха в нижних проемах Vуд  = .

15. Показать отчет преподавателю.

Таблица 4.2 Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений (СанПиН 2.2.4.548-96)  

	Температура воздуха, оС				Скорость движения воздуха,
				Относи-	м/с
						для    диапазона температур воздуха выше оптимальных величин, не более
Категория			Темпера-	тельная	для диапазона
работ	диапазон	диапазон	тура	влаж-	температур
по уровню	ниже	выше	поверхно-	ность	воздуха ниже
энергозатрат	оптимальных	оптимальных	стей, оС	воздуха,	оптимальных
	величин	величин		%	величин, не
					более

Теплый период

Легкая – I а	21,0-22,9	25,1-28,0	20,0-29,0	15-75	0,1	0,2
Легкая – I б	20,0-21,9	24,1-28,0	19,0-29,0	15-75	0,1	0,3
Средняя – II a	18,0-29,9	22,1-27,0	17,0-28,0	15-75	0,1	0,4
Средняя – II б	16,0-19,9	21,1-27,0	15,0-28,0	15-75	0,2	0,5
Тяжелая – III	15,0-17,9	20,1-26,0	14,0-27,0	15-75	0,2	0,5

  Таблица 4.3 Плотность воздуха при различных его температурах  

t , ºC	g , кг/м3	t , ºC	g , кг/м3	t , ºC	g , кг/м3	t , ºC	g , кг/м3
-30	1,450	-8	1,332	+14	1,230	+36	1,142
-29	1,445	-7	1,327	+15	1,226	+37	1,139
-28	1,438	-6	1,322	+16	1,222	+38	1,135
-27	1,435	-5	1,317	+17	1,217	+39	1,132
-26	1,428	-4	1,312	+18	1,213	+40	1,128
-25	1,424	-3	1,308	+19	1,209	+41	1,124
-24	1,418	-2	1,303	+20	1,205	+42	1,121
-23	1,412	-1	1,298	+21	1,201	+43	1,117
-22	1,407	0	1,293	+22	1,197	+44	1,114
-21	1,401	+1	1,288	+23	1,193	+45	1,110
-20	1,396	+2	1,284	+24	1,189	+46	1,107
-19	1,390	+3	1,279	+25	1,185	+47	1,103
-18	1,385	+4	1,275	+26	1,181	+48	1,100
-17	1,379	+5	1,270	+27	1,177	+49	1,096
-16	1,374	+6	1,265	+28	1,173	+50	1,093
-15	1,368	+7	1,261	+29	1,169	+51	1,090
-14	1,363	+8	1,256	+30	1,165	+52	1,086
-13	1,358	+9	1,252	+31	1,161	+53	1,080
-12	1,353	+10	1,248	+32	1,157	+54	1,076
-11	1,348	+11	1,243	+33	1,154	+55	1,073
-10	1,342	+12	1,239	+34	1,150	+56	1,070
-9	1,337	+13	1,235	+35	1,146	+57	1,067

    Таблица 4.4 Исходные данные для расчета аэрации

Ва- ри- ант	Суммарная пло- щадь поверхно- стей ограждения, А, м2	Категория тяжести работ	Ориентация констр. эле- ментов зда- ния	Вид мате- риала стен зда- ния	Тепловыделения, Вт					*Объем воздуха, удаляемого механи- ческой вентиляцией, Lмех, м3/ч	Угол рас- крытия створок, º	Расстояние между центрами приточ- ных и вытяжных проемов, h, м
					от людей	от оборудо- вания	от нагретого материала	от искусст- венного осве- щения	от солнечной радиации
1	216	III	С	а	5026,8	1292,4	1005	7300,5	1708,9	1180	90	3,4
2	288	IIа	ЮВ	б	6002,5	1794,8	1400	8800,3	2298,2	1340	45	3,6
3	328	IIб	СЗ	аа	7508,6	1900,5	1654,2	10000,6	2389,2	1442	30	4,6
4	512	III	В	бб	10104,2	2354,2	2597,5	26453,1	4320,1	2507	90	6,0
5	120	IIа	З	ааа	2962,8	300,5	665,8	2410,5	1255,3	887	45	2,0
6	296	IIб	СВ	а	8856,2	1678,4	1406,9	9220,1	2195,9	1382	30	3,5
7	546	III	С	б	15899,3	3282,1	2954,2	29500,9	4978,6	2774	90	6,4
8	276	IIа	ЮВ	аа	7300,5	1548,7	1320,0	8890,2	2290,3	1271	45	3,6
9	240	IIб	СЗ	бб	6008,1	1094,3	1102,0	7800,0	2024,0	1154	30	3,2
10	254	III	В	ааа	6289,0	900,6	1250,0	8490,7	2169,5	1178	90	3,5
11	262	IIа	З	а	6814,1	1690,5	1378,2	8590,0	2205,7	1206	45	3,8
12	320	IIб	СВ	б	7220,3	1720,1	1600,8	9800,7	2320,8	1442	300	4,0
13	324	III	С	аа	7490,8	1800,8	1680,5	9890,8	2379,4	1400	900	4,5
14	330	IIа	ЮВ	бб	7500,5	1692,9	1552,1	11104,8	2239,9	1509	450	4,1
15	506	IIб	СЗ	ааа	10006,1	2304,2	2581,2	25642,2	4009,5	2306	300	6,0
16	420	III	В	а	9970,2	2400,2	1942,4	22560,7	2985,4	2204	900	5,5
17	416	IIа	З	б	9890,6	1960,4	1752,4	20375,4	2897,6	2201	450	5,0
18	290	IIб	СВ	аа	6120,5	1774,2	1590,4	9190,4	2309,2	1390	30	3,4
19	318	III	С	бб	7140,8	2123,0	1590,5	9615,9	2199,8	1401	90	4,4
20	256	IIа	ЮВ	ааа	5050,1	1552,2	1257,1	8390,9	1960,0	1283	90	3,9
21	230	IIб	СЗ	а	4410,2	1420,4	1110,6	7400,1	1800,5	1209	45	3,0
22	410	III	В	б	9480,2	1905,6	1690,1	19900,5	2759,1	2185	30	5,0
23	316	IIа	З	аа	6890,2	1506,5	1490,2	9420,2	2050,2	1384	90	4,0
24	356	IIб	СВ	бб	8477,2	1754,8	1581,1	10900,1	2401,5	1540	45	4,8
25	228	III	С	ааа	4376,5	1392,4	1095,7	7265,2	1720,4	1149	30	3,0
26	270	IIа	ЮВ	а	6880,1	1720,5	1480,2	8721,8	2278,5	1317	90	3,6
27	300	IIб	СЗ	б	6989,8	1773,8	1600,5	9805,9	2312,8	1305	45	4,0
28	402	III	В	аа	9000,6	1870,4	1582,4	18750,7	2644,6	2017	30	5,0
29	180	IIа	З	бб	3892,8	1073,7	877,8	6528,5	1539,3	1006	90	2,8
30	210	IIб	СВ	ааа	4076,5	1272,4	995,7	7125,2	1693,9	1107	45	3,2

Примечание: *Объем воздуха, удаляемого механической вентиляцией, может быть взять из практической работы 3.   Вопросы для самоконтроля  

1. По каким признакам классифицируются системы вентиляции?
2. Как называется система вентиляции, сочетающая естественное и механиче- ское побуждение.
3. За счет каких факторов осуществляется естественная вентиляция производ- ственных помещений?
4. Для вентиляции каких помещений применяется аэрация?
5. К какому виду естественной вентиляции относится аэрация производствен- ных помещений?
6. Что такое инфильтрация?
7. От каких факторов зависит объем удаляемого и поступающего воздуха при инфильтрации?
8. Зона какого давления образуется при ветреной погоде с наветренной сторо- ны здания?
9. Какие существуют ограничения при использовании аэрации?
10. Поясните, как происходит распределение давлений внутри здания.
11. Какие задачи воздушного режима должны рассматриваться при расчете аэрации?
12. Поясните, какими методами может рассчитываться аэрационный воздухообмен.
13. Поясните, что такое нулевая зона ( Q3 ).
14. Дайте определение понятию «избыточное давление».
15. Поясните, как происходит воздухообмен в помещении при организованной естественной вентиляции.

  Библиографические ссылки  

1. Егель А. Э., Воронова В. М., Шарипова М. Н. Расчет естественной вентиляции

: методические указания. – Оренбург : ГОУ ОГУ, 2003. – 10 с.

2. Каменев П. Н. Отопление и вентиляция : Ч. 2. Вентиляция. – М. : Стройиздат, 1966. – 480 с.
3. Кочев А. Г. Вентиляция промышленных зданий и сооружений : учеб. пособие. Нижний Новгород : Изд-во ННГАСУ, 2011. – 178 с.
4. Отопление и вентиляция : учебник  для  вузов.  В  2-х ч.  Ч. 2.  Вентиляция  / В. Н. Богословский [и др.] ; под ред. В. Н. Богословского. – М. : Стройиздат, – 439 с.
5. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производст- венных помещений. – М. : Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997. – 20 с.
6. СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой России. – М. : ГУП ЦПП, 1999. – 58 с.