Wrocław dn. 11.12.2009

Katedra Klimatyzacji i Ciepłownictwa

Wydział Inżynierii Środowiska

Politechnika Wrocławska

PROJEKT Z WENTYLACJI

Wydział Inżynierii Środowiska

Studia: zaoczne

Rok akademicki: 2009/2010

Rok studiów: III; sem. V

Magdalena Pankiewicz

1. Dane do projektu

Przeznaczenie obiektu Kawiarnia

Lokalizacja obiektu Wrocław

Liczba ludzi n = 170 osób

Technologia N = 2,4kW

Oświetlenie elektryczne o mocy zainstalowanej N = 16

Statyczne straty ciepła q = 23

Czynnik grzejny woda t = 95/75°C

Czynnik ziębniczy woda t = 6/12°C

Przyjmuję, że sala jest używana od godz.10⁰⁰ - 20⁰⁰

Kubatura pomieszczenia 5m*5m = 25 m² * 3,0 m = 75 m³

Temperatury powietrza dla obszaru Polski Środkowej i Południowej.

Godzina	Temperatura w °C	Temperatura w °C
doby	w miesiącu lipcu	w miesiącu wrześniu
10	26,1	23,0
11	27,4	24,0
12	28,4	25,0
13	29,3	25,5
14	29,8	25,9
15	30,0	26,0
16	29,9	25,6
17	29,5	24,5
18	28,5	23,3
19	27,0	21,9
20	25,5	20,5
tzśr	28,3	24,1

2. Przykład obliczenia bilansu cieplnego Q_zjoc

dla miesiąca września o godz. 12⁰⁰

Temperatura powietrza w pomieszczeniu w okresie ciepłym

t_poz = oblicz. temp. powietrza w pom. jaką należy utrzymać w okresie zimnym

t_zoc = temp. powietrza na zewnątrz pom. w danym momencie obliczeniowym

2.1. Obliczanie wsp. przenikania ciepła dla ściany zewnętrznej

Właściwości fizyczne materiałów przyjęto na podstawie normy PN-EN ISO 6946:1999

Lp.	Materiał	d [m]	[W/mK]	R[m^2K/W]
1	Tynk cementowo-wapienny	0,015	0,82	0,018
2	Cegły ceramiczne pełne	0,120	0,77	0,156
3	Wełna mineralna	0,070	0,050	1,400
4	Cegła kratówka	0,250	0,56	0,446
5	Tynk cementowo-wapienny	0,015	0,82	0,018
		0,470		2,038

R_si=0,13 R_se=0,04

U = 0,45 < U_max = 0,60

2.2. Zyski ciepła przez przegrody nieprzeźroczyste Q_PN

Q_PN = A * k *

'=
+ ( t_zśr - 24,5 ) + ( 22 - t_p) +
)

A - powierzchnia ściany A [m²]

k - współczynnik przenikania przez ściany k = 0,45W/m²K

t_p - temperatura powietrza po wewnętrznej stronie przegrody t_p = 22,5°C

t_zśr - temperatura powietrza zewnętrzna t_zśr = 24,1°C

' - wartość temperatury dla ścian nasłonecznionych i zacienionych

- przejrzystość atmosfery (dla obszarów nieuprzemysłowionych)
= 1,0

• Ściana południowo-zachodnia (SE)

A_SE = 5,0 * 3,0 - ( 2,0 * 1,5 ) = 15,0 - 3,0 = 12,0m²

'= dla SE godz. 12⁰⁰

'=
+(t_zśr-24)+(26-t_p) +
= 7,7 + ( 24,1 - 24 ) + ( 26 - 22,5 ) + 1,0 = 12,3

'= 12,3°C

Q_{PN (SE)} = 12,0 * 0,45 * 12,3 = 66,42 W

• Ściana północno-wschodnia (NE)

A_NE = 20,94 * 4,80 = 100,5m²

= dla NE godz. 12⁰⁰

=
+ ( t_zśr - 24 ) + ( 26 - t_p ) +
= 0,9 + ( 24,1 - 24 ) + ( 26 - 23,0 ) + 1,0 = 5°C

= 5°C

Q_{PN (NE)} = 100,5 * 0,45 * 5 = 226,15 W

• Ściana północno-zachodnia (NW)

A_NW = (9,96+(2,33*17,43))*4,80 = 50,57*4,80 = 242,74m²

= dla NW godz. 12⁰⁰

=
+ ( t_zśr - 24 ) + ( 26 - t_p ) +
= -3,2 + ( 24,1 - 24 ) + ( 26 - 23,0 ) + 1,0 = 0,9°C

= 0,9°C

Q_{PN (NW)} = 242,74 * 0,45 * 0,9 = 98,30 W

• Stropodach

A_Str = 540,32m²

= dla NW godz. 12⁰⁰

=
+ ( t_zśr - 24 ) + ( 26 - t_p ) +
= 7,2 + ( 24,1 - 24 ) + ( 26 - 23,0 ) + 1,0 = 15,5°C

= 15,5°C

Q_{PN (Str)} = 540,32 * 0,35 * 15,5 = 2931,2 W

Całkowite obliczenia

Q_PN = Q_{PN (SE)} + Q_{PN (NE)} + Q_{PN (NW)} + Q_{PN (Str)}

Q_PN = 1288,95 + 226,15 + 98,30 + 2931,2 = 4544,6W

2.3. Zyski ciepła przez przenikanie przez okna (konwekcja)

Q_PP = Q_P + Q_R

Q_P = q_p * A₀ = A₀ * k₀ * (t_z - t_p.)

A₀ - powierzchnia okien i drzwi w świetle muru A₀ = 3,0m²

k - wsp. przenikania ciepła przez okna k = 2,6 W/m²K

t_z - chwilowa temp. powietrza zewnętrznego t_z = 25,0°C

t_p - chwilowa temperatura powietrza w pomieszczeniu t_p. = 23,0°C

Całkowite obliczenia

Q_P = 3,0 * 2,6 * ( 25,0 - 23,0 ) = 15,6W

2.4. Zyski ciepła w wyniku promieniowania słonecznego

Q_R = [A₁ * I_cmax * a + (A - A₁) * I_rmax ] * b * s

Dla ściany NW

A₀ - powierzchnia okna w świetle muru

A₀ = 3,0 m²

A - powierzchnia szyb w oknie

g - udział powierzchni szyb w powierzchni okna g = 0,95

A = A_o * g = 3,0 * 0,95 = 2,85m²

A₁ - nasłoneczniona powierzchnia szyb A₁ = 2,85m²

a - wsp. poprawkowy uwzględniający zanieczyszczenie atmosfery a = 1

b - wsp. przepuszczalności promieniowania słonecznego przez okno b = 0,42

b₁ - dla okien podwójnie oszklonych b₁ = 0,6

b₂ - dla żaluzji kat otwarcia 45° b₂ = 0,7

I_rmax - maksymalne natężenie promieniowania słonecznego dla N I_rmax = 99

I_cmax - maksymalne natężenie promieniowania słonecznego dla NW I_cmax = 184

I_cmax - maksymalne natężenie promieniowania słonecznego dla SE I_cmax = 628

s_NW - wsp.akumulacji ciepła w przegrodach otaczających pomieszczenie s = 0,54

s_SE - wsp.akumulacji ciepła w przegrodach otaczających pomieszczenie s = 0,64

Całkowite obliczenia

Q_R(NW) = [39,7 * 184 * 1 + ( 39,7 - 39,7 ) * 99] * 0,42 * 0,54 = 1656,72 W

Q_R(SE) = [2,85 * 628 * 1 + ( 2,85 - 2,85 ) * 99] * 0,42 * 0,64 = 481,1 W

Całkowite obliczenia

Q_PP(NW) = 217,36 + 1656,72 = 1874,08 W

Q_PP(SE) = 15,6 + 481,1 = 496,7 W

2.5. Zyski ciepła od technologii

N - moc maszyn zainstalowanych w pomieszczeniu N = 1kW

- sprawność silnika
= 0,8

₁ - wsp. wykorzystania zainstalowanej mocy
₁= 0,7

₂ - wsp. obciążenia
₂ = 0,4

₃ - wsp. jednoczesności pracy
₃ = 0,3

₄ - wsp. przyswajania ciepła
₄ = 0,85

Całkowite obliczenia

Q_T = 1000*1/0,8 *0,7*0,4*0,3*0,85 = 89,3W

2.6. Zysk ciepła od oświetlenia

Q_ośw = N * F * [
+ ( 1 -
-
) * k_o] *

N - zainstalowana moc oświetlenia elektrycznego N = 1W/m²

- poprawka dla opraw niewentylowanych
=0

- dla lampy fluorescencyjnej wbudowanej do sufitu
=0,15

- wsp. wykorzystania mocy zainstalowanej
= 1,04

k₀ - wsp. akumulacji k_o = 0,97

F - powierzchnia podłogi F = 25,0m²

Całkowite obliczenia

Q_ośw = 1 * 25,0 * [ 0,15 + ( 1 - 0 - 0,15 ) * 0,97 ] * 1,04 = 25,34W

3. Bilans ciepła jawnego okresu ciepłego

Q_zjoc = Q_PN + Q_PP + Q_T + Q_ośw

Q_PN - zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody nieprzeźroczyste

Q_PP - zyski ciepła od nasłonecznienia przez przegrody przeźroczyste

Q_T - zyski ciepła od technologii

Q_ośw - zyski od oświetlenia

Q_zjoc = 66,42 + 496,7 + 89,3 + 25,34 = 677,76W = 0,68kW

Maksymalne zyski ciepła występują w pomieszczeniu w lipcu o godz. 17⁰⁰ (warunki obliczeniowe) i wynoszą 24926,35W = 24,9kW

4. Obliczanie strumienia powietrza wentylującego

Q_zjoc - ciepło jawne Q_zjoc = 24,9 kW

Cp - ciepło właściwe powietrza Cp = 1,005 kJ/kgK

- gęstość powietrza
= 1,2kg/m³

n - ilość osób n = 170

t_w - temperatura powietrza wywiewanego

t_n - temperatura powietrza nawiewanego

4.1 Temperatura powietrza wywiewanego

Otwory wywiewne w strefie przebywania ludzi

4.2 Temperatura powietrza nawiewanego

Całkowite obliczenia

5. Obliczenie krotności wymiany powietrza

V_w = 20310,27 m³/h

V_k = 1891,12 m³

Całkowite obliczenia

6. Obliczenie mocy chłodnicy

(chłodnica sucha, z recyrkulacją)

6.1.1 Minimalny strumień powietrza zewnętrznego

n - ilość osób 170 osób

v_zmin - minimalny strumień powietrza zewnętrznego 20m³/h*osoba

V_z = 170 * 20 = 3400m³/h = 0,94m³/s

6.1.2 Udział powietrza zewnętrznego w wentylującym

6.1.3 Temperatura mieszaniny powietrza zewnętrznego i obiegowego

= 0,16

war. oblicz. godz.12^00, wrzesień	max tem.godz.17^00,lipiec
tz = 25,0 ^oC tp = 23,0 ^oC tmoc = 0,16 * 25,0 + ( 1 - 0,16 ) * 23,0 tmoc = 23,3 ^oC	tz = 29,5 ^oC tp = 25,3 ^oC tmoc = 0,16 * 29,5 + ( 1 - 0,16 ) * 25,3 tmoc = 25,9 ^oC

Temperatura powietrza nawiewanego

war. oblicz. godz.12^00, wrzesień	max tem.godz.17^00,lipiec
tp = 23,0 ^oC	tp = 25,3 ^oC

Moc chłodnicy

war. oblicz. godz.12^00, wrzesień	max tem.godz.17^00,lipiec

6. Bilans cieplny okresu zimowego

6.1. Zyski ciepła od ludzi

Q_L = n * q_i *

przy pełnej frekwencji	przy minimalnej frekwencji
qi = 91W - ciepło wydzielane tem. 21°C t p = 21^oC n = 170 osób = 1,0 Całkowite obliczenia QL = 170 * 91 * 1,0 = 15470 W = 15,47 kW	qi = 91 W - ciepło wydzielane tem. 21°C t p = 21^oC n = 40 osób = 1,0 Całkowite obliczenia QL = 40 * 91 * 1,0 = 3640 W = 3,64 kW

6.2. Statyczne straty ciepła

Q_str = q_str * V_k

q_str = 23 W/m³

V_k = 1891,12 m³

Q_str = 23 * 1891,12 = 43495,76W = 43,49kW

6.3. Straty ciepła w ogrzewaniu dyżurnym

t_poz = 21°C

t_zoz = -18°C

t_d = 8°C

Q_str = 43,49kW

6.4. Zysk ciepła od oświetlenia

Q_ośw = N * F * [
+ ( 1 -
-
) * k_o] *

N - zainstalowana moc oświetlenia elektrycznego N = 16W/m²

- poprawka dla opraw niewentylowanych
=0

- dla lampy fluorescencyjnej wbudowanej do sufitu
=0,15

- wsp. wykorzystania mocy zainstalowanej
= 1,04

k₀ - wsp. akumulacji k_o = 0,97

F - powierzchnia podłogi F = 540,32m²

Całkowite obliczenia

Q_ośw = 16 * 540,32 * [ 0,15 + ( 1 - 0 - 0,15 ) * 0,97 ] * 1,04 = 8761,65W

7. Bilans ciepła okresu zimowego

Q_zjoz = Q_L + Q_ośw + Q_T - Q_stw

Q_ośw = 8761,65 W

Q_T = 214,2 W

Q_stw = 14496,66 W

przy pełnej frekwencji	przy minimalnej frekwencji
QL = 15470W Qzjoz = 15470 + 8761,65 + 214,2 - 14496,66 Qzjoz = 9949,19W = 9,94 kW	QL = 3640W Qzjoz = 3640 + 8761,65 + 214,2 - 14496,66 Qzjoz = -1880,81W = -1,88kW

7.2. Minimalny strumień powietrza zewnętrznego

n - ilość osób

v_zmin - minimalny strumień powietrza zewnętrznego 20m³/h*doba

przy pełnej frekwencji	przy minimalnej frekwencji
n = 170 osób Vz = 170 * 20 = 3400m^3/h = 0,94m^3/s	n = 40 osób Vz = 40 * 20 = 800m^3/h = 0,22m^3/s

7.3. Udział powietrza zewnętrznego w wentylującym

przy pełnej frekwencji	przy minimalnej frekwencji
	<0,10 przyjęto 0,10

7.4. Temperatura mieszaniny powietrza zewnętrznego i obiegowego

t_z = -18 ^oC

t_p = 21 ^oC

przy pełnej frekwencji	przy minimalnej frekwencji
= 0,16 tmoz = 0,16 * (-18) + ( 1 - 0,16 ) * 21 tmoz = 14,76 ^oC	= 0,16 tmoz = 0,16 * (-18) + ( 1 - 0,16 ) * 21 tmoz = 14,76 ^oC

7.5. Obliczenie temperatury powietrza nawiewanego

przy pełnej frekwencji	przy minimalnej frekwencji

7.6. Moc nagrzewnicy w zależności od pow. zewnętrznego

przy pełnej frekwencji	przy minimalnej frekwencji

2.12. Dobór anemostatów nawiewnych

W instalacji nawiewnej dobrano 20 anemostatów prostokątnych typu ANO-5 firmy KLIMOR, wym. 300x500x75 o V = 1020m³/h. Ilość anemostatów - 20szt.

2.13. Dobór kratek wywiewnych:

Strumień powietrza jest o 15 % mniejszy od strumienia nawiewanego.

100 % - 15 % = 85 %

V_wyw = 0,85 * 20400 = 17340 m³ /h = 4,81 m³/s

Przyjęto 30 kratek wywiewnych o wymiarach 323 x 267 typ KW-13 firmy KLIMOR

Strumień wentylacyjny przypadający na 1 kratkę:

V₁ = 17340 / 30 = 578,0 m³/h = 0,16 m³/s

Dobór czerpni powietrza

V_w = 20400 m³/h, w_cz = 3 m/s

F_cz = V_w / w_cz * 3600 = 20400 / 3 * 3600 = 1,88 m²

Przyjęto 3 czerpnie ścienne połączone typu A o wym. 500 x 1000 mm

Dobór wyrzutni powietrza

Przyjęłam wyrzutnię dachową typ A o wym. 630 x 1000 mm, która znajduje się na podstawie dachowej typu A o wym. 630 x 1000.

Dobór wentylatora

Δ p = 498 Pa, V = 12040 m³/h = 3,34 m³/s

n = 3,34⋅900 / 3.5 = 858 obr/min

N_w = V⋅Δ p / η = 3,34 ⋅498 / 0.61 = 2726 W

N_s = k⋅N_w / η = 1,25⋅2726 / 0,80 = 4260 W

Dobrano wentylator promieniowy dwustronnie ssący z napędem za pomocą przekładni pasowej wlk. 400.

VI Opis i uzasadnienie przyjętego rozwiązania

Projekt obejmuje zespół urządzeń wentylacji nawiewno- wywiewnej. Instalacja zaprojektowana jest jako instalacja z normowaniem temperatury w okresie zimowym z recyrkulacją powietrza. Projektuje się instalację wykonaną z kanałów prostokątnych z blachy stalowej ocynkowanej oraz kanałów okrągłych elastycznych typ Flex.

Przewody i kształtki wentylacyjne powinny być wykonane jako niskociśnieniowe zgodnie z wymogami normy BN-84/8865-40.

Na przewodzie nawiewnym wchodzącym z maszynowni projektuje się zastosowanie tłumika przewodowego 1050 x 600, l = 1250 mm.

W maszynowni zostały zaprojektowane 2 sakcje - nawiewna i wywiewna.

Nawiewna zawiera:

a) czerpnię ścienną typ A 1000 x 1000

b) filtr kasetowy EU3

c) nagrzewnicę wodną N2 o mocy 30 kW

d) wentylator wlk. 400

Natomiast sakcja wywiewna składa się z :

a) wyrzutni dachowej typ A 1000 x 630

b) wentylatora

Jako elementy nawiewne zastosowano anemostaty nawiewające w czterech kierunkach typ SDA firmy KMW engineering wielkość 5, 430 x 430. Każdy anemostat wyposażony jest w skrzynkę oraz przepustnicę regulacyjną.

Do przetłaczania powietrza w przewodach nawiewnych dobrano centralę nawiewną typ BO-04-5.

Powietrze do instalacji dostarczane jest z czerpni ściennej 1000 x 1000. W celu zabezpieczenia odpowiedniej jakości powietrza dostarczanego do pomieszczenia oraz zabezpieczenia urządzeń uzdatniających i przetłaczających powietrze w centrali wentylacyjnej zamontowany jest filtr kasetowy typ EU3. Jest to filtr tkaninowy o powierzchni zwiniętej w „zyg - zak”. Tkanina zabezpieczona jest siatką aluminiową. Filtr zamontowany jest w centrali w prowadnicach umożliwiających łatwe wysunięcie z centrali w celu wymiany. Filtr może pracować w temperaturze do 60 ^oC. Należy zwrócić szczególną uwagę na obsługą filtrów. Nie można dopuścić do znacznego wzrostu oporów przepływu i przestrzegać zalecanego okresu eksploatacji działek filtracyjnych.

Wywiew prowadzony jest dwoma kanałami połączonymi trójnikiem orłowym. Instalacja wywiewa o 15 % powietrza mniej niż jest nawiewanego. Dzięki temu w pomieszczeniu panuje nadciśnienie, które zapewnia czyste powietrze w pomieszczeniu głównym.

Przewody wentylacyjne wywiewne prowadzone są pod przewodami nawiewnymi.

Powietrze z pomieszczenia zasysane jest przez 12 kratek typu STW o wymiarach 625 x 225.

Do przetłaczania powietrza w przewodach wywiewnych dobrano centralę wyciągową typ BO-14-5

Instalacja wywiewna posiada połączenie z instalacją nawiewną aby umożliwić zmieszanie powietrza zewnętrznego z obiegowym.

Podmieszanie obu strumieni następuje w centrali nawiewnej, w komorze mieszania tuż przed filtrem. Minimalny udział powietrza zewnętrznego w wentylującym wynosi 19 %.

Instalacja elektryczna

Podłączenia wentylatorów należy dokonać w sposób uniemożliwiający pracę tylko jednego urządzenia. Przy uruchamianiu instalacji musi następować jednoczesne włączanie obu wentylatorów.

Przełączniki do uruchamiania instalacji należy zamontować w miejscu łatwo dostępnym dla obsługi.

---