Wrocław dn. 19.01.2002r.

Katedra Klimatyzacji i Ciepłownictwa

Wydział Inżynierii Środowiska

Politechnika Wrocławska

PROJEKT Z WENTYLACJI

Wydział Inżynierii Środowiska

Studia: zaoczne

Rok akademicki: 2001/2002

Rok studiów: III; sem. V

mgr inż. Jerzy Rączka

1. Opis techniczny.

1. Przedmiotem projektu jest instalacja wentylacyjna nawiewno-wywiewna z normowaniem temperatury w okresie całorocznym dla sali konferencyjnej. Obiekt zlokalizowany w Krakowie ( II strefa klimatyczna), instalacja wentylacji mechanicznej przewidziana jest w sali konferencyjnej, pomieszczenie maszynowni zlokalizowano w piwnicy. Obliczenia przeprowadzono przy założeniu, że w pomieszczeniu przebywa docelowo 102 osoby, sala oświetlona jest za pomocą lamp (35 W/m²), otwory okienne wyposażone są w zasłony jasne.

2. Instalacja nawiewna wykonana jest z blachy stalowej ocynkowanej o kształcie okrągłym i prostokątnym zgodnie z katalogiem firmy FRAPOL.

Do pomieszczenia nawiewane jest powietrze 5256 m³/h, co zapewnia 10 krotność wymiany na godzinę. Przy obliczeniu strumienia powietrza wentylującego założono, że w pomieszczeniu różnica temperatur pomiędzy nawiewem a wywiewem wyniesie 8K. Wymianę powietrza zapewnia nawiew przez kanał nawiewny uzbrojony w nawiewniki stropowe wraz ze skrzynką przyłączeniowo-rozprężną. Kanały prowadzone są pod stropem. Powietrze zewnętrzne czerpane jest za pomocą czerpni terenowej typu B-600x600-FRAPOL, a następnie kanałem betonowym o wymiarach 600x600 do fundamentu piwnicy. W maszynowni powietrze doprowadzone jest do centrali wentylacyjnej kanałem 500x400 stalowym ocynkowanym.

Powietrze nawiewane uzdatnione jest w centrali wentylacyjnej firmy FRAPOL wielkości 15. Poszczególne elementy są opisane w punkcie 1,7 projektu.

Z maszynowni do pomieszczenia wentylowanego powietrze transportowane jest kanałem o wymiarach 500x400 a pod stropem do trójników przewodami okrągłymi Ø400 i Ø450 ( rury spiro). Od trójników poprzez przepustnicę ręczną do regulacji strumienia powietrza do skrzynek przyłączeniowo rozprężnych przewodem wentylacyjnym giętkim (rury aluminiowe Flekswent).

3. Instalacja wywiewna wykonana jest z przewodów stalowych ocynkowanych o kształcie prostokątnym. Kanały wywiewne prowadzone są w narożnikach pod sufitem gdzie umieszczone są kratki wywiewne AL.-S o wymiarach 825x325 firmy FRAPOL. Dwa kanały wywiewne łączą się w maszynowni gdzie jednym przewodem 400x500 łączą się z centralą wentylacyjną wyciągową. Poszczególne elementy centrali wymienione są w punkcie 1,7 projektu.

Powietrze wyprowadzane jest kanałem 400x500 przez wyrzutnie dachową typu A 600x600 firmy FRAPOL na zewnątrz.

Komora sekcji nawiewnej i wywiewnej tworzą komorę mieszania strumienia zewnętrznego i recyrkulacyjnego poprzez przepustnicę.

4. Instalacja wentylacyjna zabezpieczona jest przed hałasem i wibracją poprzez kołnierze elastyczne w miejscach połączenia kanałów z centralą.

5. W czasie eksploatacji instalacji wentylacyjnej należy zwrócić uwagę na wzrost oporów przepływy powietrza przez filtry i okresowo je wymieniać. Należy okresowo kontrolować ilość powietrza nawiewanego przez poszczególne kratki nawiewne oraz sprawdzić szczelność instalacji w miejscach połączeń przewodów. Regulacje strumienia na każdy nawiewnik regulujemy po przez przepustnice ręczną lub sterowana automatycznie regulator VAV firmy FRAPOL.

6. Wszystkie połączenia elektryczne należy wykonać zgodnie z PN. wyłączniki uruchamiające instalację powinny być umieszczane w pomieszczeniu wenylatorowni - maszynownia w miejscu łatwo dostępnym - w szafie sterowniczej.

W przypadku stosowania automatyki czujniki temperatury zewnętrznej należy umieścić na ścianie północno-zachodniej w miejscu zacienionym.

7. Branża budowlana.

Opis ogólny obiektu:

Dane:

Budynek parterowy, podpiwniczony

Lokalizacja: Kraków

Przeznaczenie obiektu: sala konferencyjna

Powierzchnia użytkowa sali: 145 m²

Kubatura sala: 522m³

Opis przegród:

Ściana zewnętrzna (Sz)

• tynk cem-wap

• cegła ceramiczna pełna

• wełna mineralna

• cegła kratówka

• tynk cem-wap

• grubość przegrody 0,47 m

• współczynnik przenikania przegrody U= 0,45 W/m²K

2. Dobór kratek, przewodów i centrali wentylacyjnej.

1. Dobór kratek nawiewnych:

Strumień powietrza na jedną kratkę:

Założono nawiew powietrza przez 4 nawiewniki stropowe firmy FRAPOL seria ST-DU 11 wielkość 8

• skrzynka przyłączeniowo-rozprężna 584x584 o wysokości 430 mm

• zasięg strugi L= 2,6 m prze prędkości końcowej 0,5 m/s

• prędkość wypływu na kratce v= 3m/s .

1. Dobór kratek wywiewnych:

Dla powierzchni kratki

Dobrano kratkę wywiewną firmy FRAPOL typ AL.-S o wymiarach LxH 825x325.

2. Dobór średnic przewodów nawiewnych:

dobrano przewód gięty Ø 300

dobrano rurę spiro Ø 400

dobrano rurę spiro Ø450

dobrano Ø450 i 500x400

3. Dobór średnic przewodów wywiewnych

dobrano kanał (325x325)

dobrano kanał (325x500)

dobrano kanał (400x500)

4. Dobór czerpni:

Pole powierzchni czerpni

Dla czerpni z 4 otworami wlotowymi

Dobrano czerpnie typu B 600x600 , oraz podstawę typu A/I 600x600

firmy FRAPOL.

Dobór kanału i przewodu doprowadzającego powietrze z czerpni do centrali

Przyjęto kanał betonowy od czrpni do ściany piwnicy o wymiarach

600x600 mm, a od ściany piwnicy do centrali wentylacyjnej kanał stalowy ocynkowany 600x600mm.

5. Dobór wyrzutni
   
   

Dobrano wyrzutnie dachowe typu A 600x600 firmy FRAPOL oraz przewody 400x500

6. Dobór centrali przy obliczeniowym strumieniu
   

Dobrano centrale CF firmy FRAPOL wielkość 15 o wymiarach

(szer.1080 x wys.750 mm).

Centrala składa się:

Nawiew:

LEE - sekcja nagrzewnicy elektrycznej o długości 450 mm

LK - sekcja chłodnicy wodnej o długości 600 mm

UK - sekcja wentylatorowa o długości 1050 mm

ES - kołnierz elastyczny o długości 140 mm

LEG - sekcja duża z kołnierzem elastycznym o długości 860 mm

I przepustnicą KG

Wywiew:

ES - kołnierz elastyczny o długości 140 mm

UE - sekcja wentylatorowa o długości 1050 mm

LEG - sekcja duża z kołnierzem elastycznym i przepustnica mała KK

i przepustnicą KG

7. Dobór wentylatora nawiewnego.

Strumień objętości

Ciśnienie całkowite 308 Pa

Zgodnie z wykresem w układzie log-log - pola charakterystyki wentylatora radialnego o łopatkach zgiętych do tyłu wybrano:

Wielkość konstrukcyjna 280

Szybkość ssania c_s = 11 m/s

Sprawność η = 81%

Prędkość obwodowa u = 23 m/s

Prędkość obrotowa n= 1250 obr/ min

Zapotrzebowanie mocy

3. Obliczenia:

Dane obiektu:

Przeznaczenie obiektu sala konferencyjna

Lokalizacja obiektu Kraków

Liczba ludzi n = 102

Technologia N = 1,1 kW

Oświetlenie elektryczne o mocy zainstalowanej N = 35

Statyczne straty ciepła budynku q = 20

Czynnik grzejny woda t = 130/70°C

Czynnik ziębniczy woda t = 6/12^oC

Przyjmuję, że sala konferencyjna czynna jest 8⁰⁰ - 18⁰⁰

Kubatura sali konferencyjnej 14,5*10*3,6 = 522 m³

Temperatury powietrza dla obszaru Polski Środkowej i Południowej.

Godzina	Temperatura w °C	Temperatura w °C
doby	w miesiącu czerwcu	w miesiącu lipcu
8	20,9	23,0
9	22,8	24,9
10	24,7	26,1
11	26,2	27,4
12	27,8	28,4
13	28,0	29,3
14	28,4	29,8
15	28,5	30,0
16	28,2	29,9
17	27,6	29,5
18	26,5	28,5
tzśr	22,9	24,0

Przykład obliczenia bilansu cieplnego Q_zjoc

dla miesiąca lipca 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

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

2. Zyski ciepła przez przegrody nieprzeźroczyste Q_PN

Q_PN = A * U *

'=
+ ( t_zśr - 24 ) + ( 26 - t_p)

A - powierzchnia ściany A [m²]

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

t_p - temperatura powietrza po wewnętrznej stronie przegrody t_p = 24,7°C

t_zśr - średnia miesięczna temperatura powietrza zewnętrzna t_zśr = 24,0°C

- wartość temperatury dla ścian nasłonecznionych i zacienionych

• Ściana południowo - wschodnia (SE)

Powierzchnia A = 10 * 3,6 = 36m²

= dla SE godz. 12⁰⁰ = 7,7

'=
+(t_zśr-24)+(26-t_p) = 7,7 + ( 24,0 - 24,0 ) + ( 26,0 - 24,7 ) = 9,0

Q_{PN (SE)} = 36 * 0,45 * 9 = 145,8 W

• Ściana północno - wschodnia (NE)

A = 14,5 * 3,6 -(2,0*1,5*4szt) = 48,2 m²

= dla NE godz. 12⁰⁰ = 0,9

'=
+ ( t_zśr - 24 ) + ( 26 - t_p ) = 0,9 + ( 24,0 - 24,0 ) + ( 26 - 24,7 ) = 2,2

Q_{PN (NE)} = 48,2 * 0,45 * 2,2 = 47,7 W

Q_PN = Q_PN(SE) + Q_PN(NE) = 145,8 + 47,7 =193,5 W

3. Zyski ciepła przez przenikanie przez okna (konwekcja)

q_PP = q_P + q_R

Q_P = q_p * A₀ = A₀ * U₀ * (t_z - t_p.)

A₀ - powierzchnia okien i drzwi w świetle muru A₀ = 12 m²

U₀ - wsp. przenikania ciepła przez okna U₀ = 2,4 W/m²K

t_z - chwilowa temp. powietrza zewnętrznego t_z = 28,4°C

t_p - chwilowa temperatura powietrza w pomieszczeniu t_p. = 24,7°C

Q_P = 12 * 2,4 * ( 28,4 - 24,7) = 106,6W

4. Zyski ciepła w wyniku promieniowania słonecznego

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

A₀ - powierzchnia okna w świetle muru

A₀ = 12 m²

A - powierzchnia szyb w oknie

g - udział powierzchni szyb w powierzchni okna - okna drewniane

skrzynkowe podwójne oszklone g = 0,65

A = A_o * g = 12 * 0,65 = 7,8 m²

A₁ - nasłoneczniona powierzchnia szyb A₁=A A = 7,8 m²

b - wsp. przepuszczalności promieniowania słonecznego przez okno b = 0,25

b = b₁*b₂

b₁ - szkło odbijające podwójne, powłoka z tlenku metalu b₁ = 0,5

b₂ - od wewnątrz - zasłony jasne b₂ = 0,5

I_rmax - maksymalne natężenie promieniowania słonecznego dla NE I_rmax = 128

I_cmax - maksymalne natężenie promieniowania słonecznego dla NE I_cmax = 394

s - wsp. akumulacji ciepła w przegrodach otaczających pomieszczenie s = 0,34

Q_R = [7,8 * 394 * + ( 7,8-7,8 ) * 128] * 0,25 * 0,34 = 261,2 W

Q_PP = 106,6 + 261,2 = 367,8 W

5. Zyski ciepła od ludzi

Q_L = n * q_j *

n - liczba osób przebywających w pomieszczeniu n = 102 osób

(praca lekka, siedząca, aktywność mała)

q_j - jednostkowe zyski ciepła jawnego od ludzi dla 24,7^oC q_j = 107,4 W

- wsp. jednoczesności przebywania ludzi w pomieszczeniu
= 1

Q_L = 102 * 107,4 * 1 = 10954,8 W

6. Zyski ciepła od technologii

N - moc maszyn zainstalowanych w pomieszczeniu N = 1,1kW

Q_T = 1100W

7. Zysk ciepła od oświetlenia

N - zainstalowana moc oświetlenia elektrycznego N = 35 W/m²

F - powierzchnia podłogi F = 145m²

Sala konferencyjna posiada oświetlenie o mocy zainstalowanej N=35 W/m².

Zakładam, iż w okresie letnim będzie wykorzystywane 15% mocy oświetlenia elektrycznego.

Q_ośw = 35*145*15% =761,3 W

Bilans ciepła jawnego okresu ciepłego

Q_zjoc = Q_PN + Q_PP Q_T +Q_L + 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_L - zysk ciepła od ludzi

Q_ośw - zyski ciepła od sztucznego oświetlenia

Q_zjoc = 193,5+367,8+1100,0+10954,8+761,3 = 13377,4 W = 13,4 kW

Maksymalne zyski ciepła występują w pomieszczeniu w lipcu o godz. 15.⁰⁰ (warunki obliczeniowe) i wynoszą 14068 W.

Obliczanie strumienia powietrza wentylującego

Q_zjoc - ciepło jawne Q_zjoc = 14068 W =14,1 kW

C_p - ciepło właściwe powietrza C_p = 1,005 kJ/kg K

- gęstość powietrza
= 1,2kg/m³

t_w - temperatura powietrza wywiewanego

t_n - temperatura powietrza nawiewanego

Δt = t_w - t_n = 6-8^oC przyjmuję Δt= 8^oC

Obliczenie krotności wymiany powietrza

V = 5256 m³/h

K = 522 m³ kubatura pomieszczenia

1/h

Bilans cieplny okresu zimowego

1. Zyski ciepła od ludzi - minimalna frekwencja:

Q_L = n * q_i *

n - liczba osób przebywających w pomieszczeniu n = 102 osób

(praca lekka, siedząca, aktywność mała)

q_j - jednostkowe zyski ciepła jawnego od ludzi dla 21^oC q_j = 79,6 W

- wsp. jednoczesności przebywania ludzi w pomieszczeniu
= 1

Q_L = 102 *79,6 * 1 = 8119,2W

2. Zysk ciepła od oświetlenia

Q_ośw = N * F * k_o]

N - zainstalowana moc oświetlenia elektrycznego N = 35 W/m²

k₀ - wsp. akumulacji k_o = 1

F - powierzchnia podłogi F = 145m²

Q_ośw = 35* 145*1 = 5075 W

3. Zyski ciepła od technologii

Q_T = 1100

Bilans ciepła okresu zimowego

Q_zjoz = k*Q_L + Q_ośw + n*Q_T

K - współczynnik zmniejszając, uwzględniający minimalną frekwencję

ludzi w pomieszczeniu, przy której należy utrzymać założone para-

metry mikroklimatu w okresie zimowym

- dla pomieszczeń bytowych k=0,1-0,2 Przyjąłem 0.1

n - współczynnik zmniejszający zyski ciepła od technologii - absencja

chorobowa 0,9

Q_L = 8119,2 W

Q_ośw = 5075 W

Q_T = 1100 W

Q_zjoz = 0,1*8119,2 + 5075 +0,9*1100 = 6876,9 W = 6,9 kW

Obliczanie strumienia powietrza zewnętrznego i temperatury

mieszaniny powietrza zewnętrznego i obiegowego.

1. Minimalny strumień powietrza zewnętrznego:

V_z = n*V_min

V_min = 20m³/h * osba

V_z = 102 * 20 = 2040 m³/h = 0,57 m³/s

2. Udział powietrza zewnętrznego w wentylującym:

a^w_z =

a^w_z =

0,39

0,10

Przyjęto: a^w_z = 0,39

3. Obliczanie temperatury mieszaniny powietrza zewnętrznego i obiegowego:

t_moz = 0,39*(-20)+(1-0,39)*21
5 ^oC

Obliczanie mocy nagrzewnicy:

t_noz = t_poz -

t_poz = 21^oC

Q_zjoz =6,9 kW

V = 1,46 m³/s

C_p = 1,005 kJ/kgK

= 1,2 m³/kg

t_noz = 21 -

= 21-3,91=17,1^oC

Q_N = V*c_p*ρ*(t_noz -t_moz)

Q_N = 1,46*1,005*(17,1- 5) = 17,75 kW

Obliczanie chłodnicy:

= 27,2 ⁰C

Średnie temperatury chłodnicy:

Śr.t.
+1= 10⁰C

Q^m_ch= 1,46*1,2*(63,5-45) = 32,4 kW

Współczynnik kierunkowy przemianunstanu powietrza:

ε =

W = 102 osoby x 106 g/h = 10812 g/h = 10,81kg/h

ε =


= 1301

Obliczanie chłodnicy:

1,46*1,2*1,005*(30-17,5) = 18,3kW

V. Lista części sieci nawiewnej

Nr części N - ....	Wyszczególnienie	Ilość	Nr normy, katalog
1.	Nawiewnik AL- DV ze skrzynką przyłączeniową-rozprężną nr 8 (584x584)	4	Katalog firmy FRAPOL
2.	Przewód gięty aluminiowy Ø300 o długości 1310 mm	4	Katalog firmy FRAPOL
3.	Redukcja RCL 315 - 280	4	Katalog firmy FRAPOL
4.	Nypel NP. - 315	8	Katalog firmy FRAPOL
5.	Przepustnica do regulacji ręcznej DR - 315	4	Katalog firmy FRAPOL
6.	Kolano segmentowe typu B - 315 - 45	2	Katalog firmy FRAPOL
7.	Trójnik typu YV - 90 - 400 - 315 - 315	1	Katalog firmy FRAPOL
8.	Rura spiro 315x0,60x3651	1	Katalog firmy FRAPOL
9.	Redukcja RCL 400x450	1	Katalog firmy FRAPOL
10.	Nypel NP. - 450	1	Katalog firmy FRAPOL
11.	Trójnik TC 450 - 315	2	Katalog firmy FRAPOL
12.	Rura spiro 450x0,6x450	1	Katalog firmy FRAPOL
13.	Rura spiro 450x0,6x1630	1	Katalog firmy FRAPOL
14.	Przejście UE Ø450x500x400	1	Katalog firmy FRAPOL
15. 15a	Kolano BOKU - 400x500 90^0 500x400 90^0	4	Katalog firmy FRAPOL
16.	Kanał KGE 500x400 długość 2000	2	Katalog firmy FRAPOL
17.	Kanał KGE 500x400 długość 1038	1	Katalog firmy FRAPOL
18.	Kanał KGE 500x400 długość 1000	1	Katalog firmy FRAPOL
19.	Kanał KGE 500x400 długość 1513	1	Katalog firmy FRAPOL
20.	Kanał KGE 500x400 długość 680	1	Katalog firmy FRAPOL
21.	Centrala nawiewna	1	Katalog firmy FRAPOL
22.	Kolano KGE 600x600 90^0	1	Katalog firmy FRAPOL
23.	Kanał KGE 600x600 długość 2000	2	Katalog firmy FRAPOL
24.	Kanał KGE 600x600 długość 901	1	Katalog firmy FRAPOL
25.	Kanał betonowy 600x600		Katalog firmy FRAPOL
26.	Czerpnia typu B 600x600	1	Katalog firmy FRAPOL
27.	Kanał KGE 500x400 długość 189	1	Katalog firmy FRAPOL
28.	Kanał KGE 500x400 długość 990	1	Katalog firmy FRAPOL
29.	Podstawa prostokątna typu A/I	1	Katalog firmy FRAPOL
30.	Kanał KGE 600x600 o długości 250	1	Katalog firmy FRAPOL
31.	Kanał KGE 600x600 o długości 1138	1	Katalog firmy FRAPOL
32.	Kanał KGE 500x400 o długości 189	1	Katalog firmy FRAPOL
33.	Kanał KGE 500x400 o długości 423	1	Katalog firmy FRAPOL
34.	Wyrzutnia dachowa typu A 600x600	1	Katalog firmy FRAPOL
35.	Podstawa dachowa prostokątna typu A/II	1	Katalog firmy FRAPOL
36.	Przejście UE 600x600/400x500	1	Katalog firmy FRAPOL
37.	Przejście 1040x870/ 600x600	1	Katalog firmy FRAPOL
38.	Kołnierz elastyczny 1040x870	1	Katalog firmy FRAPOL
39.	Przepustnica 1040x870	2	Katalog firmy FRAPOL
40.	Kołnierz elastyczny 400x500	1	Katalog firmy FRAPOL

Zawartość opracowania:

1. Opis techniczny

2. Dobór

• kratek wentylacyjnych

• przewodów

• centrali

• wentylatora nawiewnego

3. Obliczenia

• bilans cieplny okresu letniego Q_zjoc

• strumień powietrza wentylacyjnego

• krotność wymiany powietrza w pomieszczeniach

• bilans cieplny okresu zimowego Q_zjoz

• strumień powietrza zewnętrznego i temperatury mieszaniny powietrza zewnętrznego i obiegowego

• moc nagrzewnicy

• moc chłodnicy

• wykres t- t_z

4. Obliczenia hydrauliczne, schemat izometrii instalacji nawiewnej

rysunek nr 0

5. Lista części sieci nawiewnej

6. Rysunki:

nr 1 - Rzut poziomu sali konferencyjnej.

nr 2 - Przekrój poprzeczny.

nr 3 - Rzut poziomy maszynowni i piwnicy.

---