Tomasz Kluczka E-1-31. Wentylacja i Klimatyzacja.
Zadanie: Dobrać instalacje wentylacyjną dla hartowni.
1.1. Przedmiot i zakres opracowania
Celem opracowania jest projekt wentylacji nawiewno-wywiewnej dla hartownij mieszczącej 2
osoby, 2 wanny hartownicze i jeden piec hartowniczy. Hala ma powierzchnię 300 m
2
. Okna
umiejscowione są od strony południowej. Wysokość pomieszczenia wynosi 6m. I strefa klimatyczna.
Temperatura w pomieszczeniu którą zakładam to 15˚C.Hartownia znajduje się w mieście Trzebiatów.
W niniejszym przypadku, rozpatruje się pomieszczenie w którym wykonuje się pracę
hartownicze. Są to prace, gdzie człowiek narażony jest na wiele zagrożeń związanych z klimatem,
któremu towarzyszą prace w hartowni. Mogą być to opary oleju powstałe podczas chłodzenia detali
po nagrzewaniu w piecach, lub opary olejów i smarów(pozostałości po obróbce mechanicznej)
powstałe podczas umieszczania detali w piecu hartowniczym. Na uwagę zasługuje fakt, iż w takim
budynku trudno określić częstość wykonywania prac hartowniczych. Na pewno nie są one
wykonywane w sposób ciągły, ze względu na czas nagrzewania detali w piecu lub ilości zleceń. Zyski
cieplne z pieców są stałe. Piece zazwyczaj pozostają nagrzane nieustannie. Emitują one znaczące
ilości ciepła. Natomiast pojawienie się zanieczyszczeń w postaci oparów oleju lub znacznej ilości pary
wodnej, może występować z różną częstotliwością zależną od ilości zleceń i typu zleceń.
Rozróżnia się trzy metody dobierania systemu wentylacji : metoda zysków ciepła, krotności
wymiany ciepła, zysków pary wodnej i zysków zanieczyszczeń pomieszczenia. Wg metod ustala się
strumień filtrującego powietrza następnie dobiera się urządzenia wentylacyjne. O dobraniu metody
obliczeń decyduje charakter prac wykonywanych w pomieszczeniu. Dobiera się tę metodę dla której
zapotrzebowanie na strumień wentylacyjnego powietrza jest największy. W przypadku hartowni
metoda doboru systemy wentylacji według zysków ciepła jest dość skomplikowana, ze względu na
trudność określenia zysków ciepła od pieca hartowniczego. Założono sprawość pieca o wartości
90%,aby ułatwić obliczenia. Określenie ilości pary wodnej lub zanieczyszczeń oparami smaru lub oleju
jest również dość kłopotliwe. Zależą one od częstości wykonywania prac, rodzaju i wielkości detali
oraz temperatury obróbki detalu. Najbardziej właściwą w tym przypadku metodą wydaje się metoda
krotności wymiany powietrza. Zapewnia ona zarówno komfortową jak i bezpieczną pracę osobom
przebywającą w pomieszczeniu.
Problem systemu wentylacji w tym budynku postanowiłem rozwiązać następująco: Dobiorę
system nawiewno-wywiewny wentylacji który zapewni wymianę powietrza ze względów
higienicznych dla pracowników hartowni u. Dobierając go uwzględnię zyski ciepła od pieca przegród i
ludzi .Będzie on działał nieustannie podczas przebywania ludzi w tym budynku. Drugim systemem
będzie system nawiewno-wywiewny powietrza, działający podczas wydzielania się oparów z pieca lub
wanien hartowniczych. Nad tymi urządzeniami zamontowane będą okapy wyciągowe, które będą w
stanie wymienić powietrze w całym pomieszczeniu w szybkim czasie, tym samym usuwając wszelkie
zanieczyszczenia powietrza powstałe w wyniku obróbki. Instalacja ta będzie uruchamiana przez
pracowników w razie potrzeby wykonania prac hartowniczych. Powietrze nawiewane bedzię
nawiewane po przeciwnej stronie hali.
3.4 Obliczanie ilości powietrza wentylacyjnego w zależności o ilości osób
- ilość powietrza świeżego przypadająca na jedną osobę
(60)
n- ilość osób (2)
1. Obliczenia obciążenia cieplnego budynku:
Obliczanie zysków ciepła:
Q=Q
OK
+Q
SC
+Q
O
+Q
L
+Q
U
[W]
1.1 Zyski ciepła od ludzi:
Zyski ciepła jawnego
- współczynnik jednoczesności przebywania ludzi (0,95)
n- liczba osób (2)
-jednostkowy strumień ciepła oddany do otoczenia 135 w/m
2
Zyski ciepła utajonego
- jednostkowy stumień pary wodnej oddawany do otoczenia przez człowieka w zależności od
aktywności i temperatury otoczenia-88 W/m
2
1.3. Zyski od oświetlenia elektrycznego
Brak.
1.2 Zyski ciepła od słońca przez przegrody przezroczyste:
Dla pojedynczego okna:
- powierzchnia okna w świetle muru [m
2
] (9 m
2
)
- udział powierzchni szkła w powierzchni okna (0,8)
- poprawka ze względu na wysokość nad poziomem morza (1)
- współczynnik uwzględniający rodzaj oszklenia i urządzenia przeciwsłoneczne (okno podwójnie
szklone od zewnątrz, szkło pochłaniające 48 do 56%, od wewnątrz zwykłe, żaluzje wewnętrzne pod
kątem 45º, jasne o dużym połysku)wynosi (0,36)
- stosunek powierzchni nasłonecznionej do całkowitej (1)
- stosunek powierzchni zacienionej do całkowitej (
+
=1)
,
- maksymalne wartości natężenia promieniowania całkowitego i rozproszonego dla szkła
grubości 3mm [
, dla miesiąca Lipca dla orientacji przegrody S, w obszarze miast wynosi (509)
,
- współczynnik akumulacji ( 0,79)
- współczynnik przenikania ciepła przez okna dla całego okna(1,4) [
- obliczeniowa temperatura powietrza zewnętrznego 22,5 [ºC]
- obliczeniowa temperatura w pomieszczeniu 15 [ºC]
Liczbo okien -4 Q=1452 W
1.3 Zyski ciepła od słońca przez przegrody nieprzezroczyste
Zyski ciepła dla danej przegrody zewnętrznej ( z pominięciem części przezroczystych- okien)
F – pole powierzchni przegrody nieprzezroczystej [m
2
]
K – współczynnik przenikania ciepła przegrody[
] bo posiadam ścianę z betonu lekkiego z
ociepleniem od strony zewnętrznej ( żelbet 25cm K = 0,5 , masa jednostkowa 207 kg/m
2
)
- równoważna różnica temperatur [K]
( 0 C) dla godziny 12
+(
[C]
+( [C]
1.4 Zyski ciepła od urządzeń elektrycznych
Piecyk do hartowania o mocy 35 kW. Sprawność wynosi 0,9. Ilość ciepła oddawane do
pomieszczenia: Q = P
η=35
3500 W
1.7 Całkowity bilans ciepła
Q=Q
OK
+Q
SC
+Q
0
+Q
L
+Q
U
[W]
Q=247+265+1452+3500+438=5902 W
1.5 Obliczanie ilości powietrza wentylacyjnego na podstawie obciążenia cieplnego pomieszczenia (
zysków ciepła)
- największa sumaryczna wartość zysków ciepła w pomieszczeniu [W]
- gęstość powietrza (1,2
)
- ciepło właściwe powietrza ( 1
)
- temperatura powietrza nawiewanego 30 [C]
- temperatura powietrza usuwanego z pomieszczenia [K] gdzie
i 32 [C]
W ścianie tylnej i przedniej budynku zostania zainstalowane w trzech kanałach o przekroju 0,24 m
trzy wentylatory nawiewnym EF 200 firmy Dospel o wydatku 450 m . Jedne będą pracowały jako
wywiewne a drugie
nawiewne. Działanie opisuje
poniższy schemat:
Parametry wentylatora:
A=240 B=83 C=112
Sprawdzenie prędkości powietrza w kanale : W= /A=0,125[m
3
/s]:0,24[m]=0, 52[m/s]
Prędkość w kanale jest prędkością dopuszczalną.
3.3 Obliczanie ilości powietrza wentylacyjnego przy uwzględnieniu wymaganej krotności wymian.
Tutaj mam zamiar dobrać instalacje miejscowych okapów nad wannami i piecem, wyciągających
powietrze, które to mają za zadanie szybko usunąć zanieczyszczenia powietrza powstałe w trakcie
obróbki. Pracownik będzie mógł włączyć i wyłączyć skald w dowolnym momencie. Nawiew
Świerzego powietrza będzie prowadzony po przeciwnej stronie hali. Przewody doprowadzające będą
prowadzone w pomieszczeniu pod sufitem. Powietrze wyciągane trafi do centrali wentylacyjnej,
gdzie odda swoje ciepło powietrzu nawiewanemu i przed wyrzuceniem na zewnątrz zostanie
oczyszczone. Powietrze nawiewane również zostanie oczyszczone. W centrali zamontowany jest
wentylator. Instalacja składa z:
1. Centrala wentylacyjna
2. Przewody wyciągowe kwadratowe
3. Trójniki sztuk 2.
4. Kolana sztuk 2.
5. Przewód nawiewny.
6. Kratki nawiewne.
Poglądowy rysunek instalacji:
Vp- kubatura pomieszczenia [
(1465
)
n- wymagana krotność wymian w pomieszczeniu [
(10)
Pole przekroju w przewodów instalacji.
Zakładam prędkość powietrza w instalacji 5 m/s, wymiary 0,9*0,9 m
A= =14650/3600/5=0,81m
2
Zamówić u producenta przewód wentylacyjna kwadratowy o wymiarach 0,9*0,9 m o długości
18+2+2+4+3*1,5=30,5m
Opór liniowy w rurociągu:
Δp=β
R 1*0,3*[pa/m]*30,5[m]=9,15 Pa
4. Dobór elementów instalacji.
4.1 Dobór wyciągów okapów
Zamówić u producenta okap do odciągu spalin o wymiarach pieca i wanien. Tak aby można je było
podłączyć do przewodu 0,9*0,9. Np.
WWW.lutech.pl
Zamontowane będą na wysokość 1,5 nad
podłogą.
4.2 Dobór kratki nawiewnej.
Na nawiew instalacji dobrano 3 kratki nawiewnie z blachy ocynkowanej firmy Lindap każda o
wydatku 4500 m
3
/h I wymiarach 0,1*0,5. Każda wiąże z sobą 7 Pa spadku ciśnienia. Kratki będą
nawiewać powietrze w dół.
4.3 Kolana i trójniki:
Kolano spawane 90˚ zamówić w warsztacie ślusarskim na przewód o wymiarach 0,9*0,9. Zamówić 2
sztuki.
Δp= ξ (ρ*w
2
)/2=2*(1,2*5
2
)/2=30 [Pa] *2=60 Pa
Zamówić trójniki spawane na przewód o przekroju 0,9*09. Sztuk 2.
Δp= ξ (ρ*w
2
)/2=2,5*(1,2*5
2
)/2=37,5 [Pa]*2=75 Pa
4.4 Dobór centrali nawiewno-wywiewnej.
Całkowite straty w instalacji wynoszą około 165 Pa
Dobrano centralę firmy System Air, zestaw DvCompact 60 o SFP=1,5. Zawiera ona nagrzewnice
powietrza, filtr wentylator, wymiennik krzyżowy oraz wyrzutnie. Ciśnienie PS wynosi około 190 Pa
Obliczenie sieci przewodów wentylacji
nawiewnej
w budynku
Nr Węzła Vh
Vs
d
R
I
RI
v
ζ
Z
Δpc
m³/h
m³/s
mm Pa m
Pa/m
m/s
Pa
Pa
Pa
Uwagi:
1 do 2
6981,53 1,939314 500
3
3,84
11,52 9,881854 0,74 43,35706 54,87706 kolanka 90º- 2 szt, Trójnik orłowy- 1 szt
2 do 3
3490,765 0,969657 355 1,8
3,68
6,624 9,801482 1,27 73,20462 79,82862 kolanka 90º- 1 szt, Trójnik- 1 szt, szt, Kolanko 45º 0 1 szt
3 do 4
2908,971 0,808048 355 1,8 2,057 3,7026 8,167902 0,92 36,82647 40,52907 Trójnik- 1 szt,
4 do 5
2327,177 0,646438 355 1,8
2
3,6 6,534322 0,92 23,56895 27,16895 Trójnik- 1 szt,
5 do 6
1745,383 0,484829 315 1,4
2
2,8
6,2244
1,2 27,89507 30,69507 Trójnik- 1 szt, Dyfuzor - 1 szt
6 do 7
1163,589 0,323219 315 1,4
2
2,8 4,149601 1,15 11,88124 49,68124 Trójnik- 1 szt, Kolanko - 1 szt, Nawiewnk -1 szt
7 do 8
581,795
0,16161 315 1,4
1,94
2,716 2,074802 0,44 1,136468 38,85247 Kolanko x 2, nawiewnik
282,78
Cześć nawiewna na zewnątrz
1 do 2
6981,53 1,939314 500
3
0,9
2,7 9,881854 0,22 12,88994 95,58994 Kolanko - 1 szt, czerpnia
Suma Całkowita 378,3699
Obliczanie sieci przewodów wentylacji wywiewnej
Nr Węzła Vh
Vs
d
R
I
RI
v
ζ
Z
Δpc
m³/h
m³/s
mm Pa m
Pa/m
m/s
Pa
Pa
Pa
Uwagi:
1 do 2
6981,53 1,939314 500
3 6,152 18,456 9,881854 1,14 66,79331 85,24931 2x kolanko, trójnik
2 do 3
5984,17 1,662269 500
3
1,36
4,08 8,470163 0,92 39,6025 43,6825 Trojnik
3 do 4
4986,81 1,385225 500
3
2,04
6,12 7,058471 0,92 27,50175 33,62175 Trojnik
4 do 5
3989,45 1,108181 500
3
1,98
5,94 5,64678 0,92 17,60114 23,54114 Trojnik
5 do 6
2992,09 0,831136 450 2,6
1,97
5,122 5,228504 0,92 15,09017 20,21217 Trojnik
6 do 7
1994,73 0,554092 450 2,6 2,036 5,2936 3,485675 0,92 6,706763 47,00036 Trojnik, wywietrznik
7 do 8
997,37 0,277047 400 2,4 1,985
4,764 2,20579 0,22 0,642247 40,40625
Kolanko,
wywietrznik
253,3072
Wywiew do wyrzutni
1 do 2
6981,53 1,939314 500
3
4,66
13,98 9,881854 0,22 12,88994 86,86994
Suma Całkowita 340,1772