Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

Zakład Ogrzewnictwa i Wentylacji

Projekt nr 1

Projekt wentylacji i klimatyzacji w pomieszczeniu biurowym.

Projektował: Emilia Rutkowska

Specjalizacja: COWiG 2/ sem. 5

Rok akademicki: 2010/2011

I. Opis techniczny. 2

II. Bilans cieplny pomieszczeń. 3

1. PARAMETRY OBLICZENIOWE 3

2. Zyski ciepła do ludzi. 3

3. Zyski wilgoci. 3

4. Zyski ciepła od urządzeń elektrycznych. 4

5. Zyski ciepła od oświetlenia. 4

6. Zyski ciepła przez przegrody przezroczyste. 8

7. Straty ciepła przez zewnętrzne przegrody budynku. 10

8. Bilans dla wszystkich pomieszczeń. 11

III. Wentylacja i klimatyzacja. 12

1. Zapotrzebowanie na ilość powietrza 12

2. Dobór nawiewników i wywiewników. 12

3. Obliczenia hydrauliczne przewodów 15

4. Dobór centrali klimatyzacyjnej. 19

Opis techniczny.

Projektowi wentylacji i klimatyzacji podlega budynek biurowy położony w Warszawie przy ulicy Zwycięzców 45. Jest to budynek sześcio- kondygnacyjny. Pomieszczenia przeznaczone są na biura typu open-space oraz sale konferencyjne. Okna zorientowane są w kierunku wschodnim. Wysokość kondygnacji w osiach wynosi 3,75m. Maszynownia wentylatorowa została zlokalizowana na dachu. W instalacji przewidziano odzysk ciepła. Klimatyzacja współpracuje z c.o. do 12 °C.

Przewody zostały poprowadzone w szachtach wentylacyjnych. Równolegle do siebie poprowadzono wentylację nawiewną i wywiewną. Jeden pion obsługuje dwa pomieszczenia o łącznej powierzchni 181m²

Bilans cieplny pomieszczeń.

1. PARAMETRY OBLICZENIOWE

Warszawa

TAB.1.1. Parametry wewnętrzne

	LATO	ZIMA
TEMPERATURA [°C]	25	21
WILGOTNOŚĆ [%]	50	50

TAB.1.2. Parametry zewnętrzne

TEMPERATURA [°C]	LATO; strefa III	ZIMA; strefa III
ts	30	-20
tm	21	-20

1. Zyski ciepła do ludzi.

Q_l = *n * q_i [W],

gdzie:
ϕ- współczynnik jednoczesności przebywania ludzi [TAB.⇒0,85, dla biur],
n- liczba osób, [22 osoby, wg rysunku z ograniczeniem 7 os/m2],
q_i- ciepło jawne oddawane przez człowieka, [TAB. dla małej aktywności i 25°C- 71W/os

Q_l = 0, 85 * 22 * 71 = 1328 W

Tab.2.1.

Zyski ciepła od ludzi	Ql
	liczba osób	ϕ
POMIESZCZENIE I	22	0,85
POMIESZCZENIE II	18	0,85

1. Zyski wilgoci.

$W = n*q_{w}*\ \lbrack\frac{g}{h}\rbrack$,

gdzie:
q_w- ilość pary wodnej wytwarzanej przez człowieka, [TAB.- 110 g/h*os]

$$W = 22*110*0,85 = 2057\frac{g}{h}$$

Tab.3.1.

Zyski wilgoci od ludzi	Qw
	liczba osób	ϕ
POMIESZCZENIE I	22	0,85
POMIESZCZENIE II	18	0,85

1. Zyski ciepła od urządzeń elektrycznych.

$$Q_{e} = \sum_{}^{}{n*Q_{\text{ie}},}$$

gdzie:
n- liczba urządzeń,

Q_ie = 13 * 100 + 13 * 65 = 2145 W.

Tab.4.1.

Zyski ciepła od urządzeń elektrycznych
POMIESZCZENIE I
POMIESZCZENIE II

1. Zyski ciepła od oświetlenia.

$$Z = \frac{3,6*\alpha*(\sum_{}^{}{F_{w} + \sum_{}^{}{F_{z})}}}{C*(0,5*\sum_{}^{}{\left( F_{w}*g_{w}{*f}_{i} \right) + \sum_{}^{}{\left( F_{z}*g_{z}*f_{i} \right))}}},$$

Z-charakterystyka cieplna pomieszczenia,
Przyjęto: Z=0,6⇒ przegrody lekkie

Dzień słoneczny

ZYSKI OD OŚWIETLENIA OGÓLNEGO

Przykład na podstawie pomieszczenia pierwszego:

godziny eksploatacji: 13-18
typ oświetlenia: fluorescencyjne, swobodnie zawieszone;

• Oświetlenie włączone

Q_os^′ = N * [β+(1−α−β)*k_os^′] * φ [kW]

• Oświetlenie wyłączone

Q_os^″ = N * [(1−α−β)*k_os^″] * φ [kW]

gdzie:

N- zainstalowana moc oświetlenia,

N= zainstalowana moc(20$\frac{W}{m^{2}}$-dla pomieszczeń typu open-space) x powierzchnia
N= 20$\frac{W}{m^{2}}$*150m²=3000W

α-współczynnik uwzględniający lampy wentylowane,
α=0
β-współczynnik określający stosunek ciepła konwekcyjnego, przekazywanemu powietrzu w pomieszczeniu do całkowitej mocy zainstalowanej,
β=0,5
k_os^′-współczynnik akumulacji w przypadku włączonego światła,
k_os^″-wspólczynnik akumulacji w przypadku wyłączonego światła(określane z monogramów)

Q_os^′ = 3000 * [0,5+(1−0,5)*k_os^′] * 0, 8 = 1200 + 1200*k_os^′

Q_os^″ = 3000 * [(1−0,5)*k_os^″] * 0, 8 = 1200 * k_os^″

Tab.5.1. Dane ogólne dla oświetlenia ogólnego; dzień słoneczny.

	oświetlenie ogólne
Dane ogólne	godziny eksploatacji	zainstalowana moc N
POMIESZCZENIE I	13-18	20
POMIESZCZENIE II	15 -18	20

ZYSKI OD OŚWIETLENIA MIEJSCOWEGO

godziny eksploatacji: 10-18
typ oświetlenia: fluorescencyjne, swobodnie zawieszone;

• Oświetlenie włączone

Q_oz^′ = N * [β+(1−α−β)*k_oz^′] * φ [kW]

• Oświetlenie wyłączone

Q_oz^″ = N * [(1−α−β)*k_oz^″] * φ [kW]

Q_oz^′ = 330 * [0,5+(1−0,5)*k_oz^′] * 0, 8 = 132 + 132*k_oz^′

Q_oz^″ = 3000 * [(1−0,5)*k_oz^″] * 0, 8 = 132 * k_oz^″

Tab.5.2. Dane ogólne dla oświetlenia miejscowego; dzień słoneczny.

	oświetlenie miejscowe
Dane ogólne	godziny eksploatacji	zainstalowana moc N
POMIESZCZENIE I	10--18	15
POMIESZCZENIE II	-	-

WYNIKI DLA DNIA SŁONECZNEGO:

Tab. 5.3. Pomieszczenie I; dzień słoneczny.

oświetlenie ogólne	oświetlenie miejscowe	suma
godz	godz od włączenia	k'
1	12
2	13
3	14
4	15
5	16
6	17
7	18
8	19
9	20
10	21
11	22
12	23
13	0	0
14	1	0,4
15	2	0,7
16	3	0,8
17	4	0,9
18	5	0,9
19	6
20	7
21	8
22	9
23	10
24	11	0

Tab. 5.4. Pomieszczenie II; dzień słoneczny.

ośw. Ogólne	suma
godzina
1	10
2	11
3	12
4	13
5	14
6	15
7	16
8	17
9	18
10	19
11	20
12	21
13	22
14	23
15	0
16	1
17	2
18	3
19	4
20	5
21	6
22	7
23	8
24	9

Dzień pochmurny

Dla dnia pochmurnego zmieniają się tylko wartości dla Pomieszczenia I.

	oświetlenie ogólne
Dane ogólne	godziny eksploatacji	zainstalowana moc N
POMIESZCZENIE I	10--18	20
POMIESZCZENIE II	15 -18	20

WYNIKI DLA DNIA POCHMURNEGO:

oświetlenie ogólne	oświetlenie miejscowe	suma
godzina	godz od włączenia	k'
1	15
2	16
3	17
4	18
5	19
6	20
7	21
8	22
9	23
10	0	0
11	1	0,4
12	2	0,7
13	3	0,8
14	4	0,9
15	5	0,9
16	6	1
17	7	1
18	8	1
19	9
20	10
21	11
22	12
23	13
24	14	0

1. Zyski ciepła przez przegrody przezroczyste.

Q_ok = F * [ϕ₁ * ϕ₂ * ϕ₃ * (R_s*I_c+R_c*I_R)]+K_ok * (t_z−t_p),

gdzie:
F- powierzchnia okna,

F=25*2=50m²

ϕ₁-współczynnik poprawkowy, uwzględniający udział powierzchni szkła w powierzchni okna w świetle dziennym,

ϕ₁=1

ϕ₂- współczynnik poprawkowy, uwzględniający wysokość położenia obiektu nad poziomem morza,

ϕ₂=1- dla całej Polski

ϕ₃- współczynnik poprawkowy, uwzględniający rodzaj szkła, ilość szyb,urządzenia przeciw słoneczne, itp.,

ϕ₃=0,1 –okno podwójnie szklone od zewnętrznej strony szkłem pochłaniającym 48÷56%, wewnętrzne szkło zwykłe; ze względu na dużą powierzchnię oszkloną sugeruje się zastosowanie żaluzji zewnętrznych ustawionych pod kątem 45°.

I_c- wartość chwilowego natężenia całkowitego promieniowania słonecznego rozproszonego danej godziny w danym miejscu,

K_OK- współczynnik przenikania ciepła przez okno,

K_OK=1,4$\frac{W}{m^{2}K}$

R_s- udział powierzchni nasłonecznionej do całkowitej powierzchni okna,

R_s= 100%=1

Q_ok = 50 * [1*1*0,1*(1*454+0)] + 1, 4 * (30−25) = 2277 W

Tab.6.1. Zestawienie wyników zysków ciepła dla poszczególnych godzin.

DANE	Ic	Qok
czas słoneczny	godzina pracy	dzień słoneczny
10	0	454
11	1	424
12	2	135
13	3	133
14	4	126
15	5	114
16	6	98
17	7	78
18	8	56

1. Straty ciepła przez zewnętrzne przegrody budynku.

Tylko pomieszczenie I posiada przegrody zewnętrzne.

$$Q_{\text{str}} = \sum_{}^{}\lbrack F*K_{i}*\left( t_{e} - t_{i} \right)\rbrack,$$

Tab.7.1.,

	F [m^2]	K[$\frac{W}{m^{2}K}$]	te [°C]	ti[°C]	Wynik [W]
Qść	14	0,3	12	21	-37,8
Qok	50	1,4	12	21	-630
				suma	-667,8

1. Bilans dla wszystkich pomieszczeń.

Tab.8.1. Pomieszczenie I.

zyski dla pomieszczenia I	Q[W]
	lato
	dz.słoneczny
ludzie	1327,7
urządzenia elektryczne	2145
oświetlenie	2544,00
przegrody przezroczyste	2277
straty	-
MAX	8293,7
	Qobl.

Tab.8.2. Pomieszczenie II.

zyski dla pomieszczenia II	Q[W]
	lato
	dz.słoneczny
ludzie	1086,3
urządzenia elektryczne	165
oświetlenie	644,80
przegrody przezroczyste	-
straty	-
MAX	1896,1
	Qobl.

Wentylacja i klimatyzacja.

1. Zapotrzebowanie na ilość powietrza

$$V = \frac{Q*3,6}{t_{n}*c_{p}*\varphi}\left\lbrack \frac{m^{3}}{h} \right\rbrack,$$

gdzie:
t_n-różnica temperatury powietrza nawiewanego i znajdującego się w pomieszczeniu,
cp- ciepło właściwe powietrza 1kJ/kg,
ρ- gęstość powietrza w funkcji temperatury- 1,2kg/m³,

Tab.9.1. Zestawienie zapotrzebowania na ilość powietrza.

pokój	liczba osób	lato	zima
		Q [W]	V$\lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$
PI	22,00	8293,70	3554,44
PII	18,00	1896,10	812,61

1. Dobór nawiewników i wywiewników.

1. nawiewniki

Dobieram nawiewniki sufitowe DLQ ze skrzynkami rozprężnymi AK firmy Trox.

POMIESZCZENIE I 400 DLQ

Dane wstępne:

Powierzchnia 150m²
T_obl 25±1K
Poziom hałasu 40 dB(A)
Pochłanianie 4dB(A)
liczba nawiewników 7
strumień na jeden naw. 113 l/s

Odległości

1. 4m
   x1- 3m
   x2- 2,5m
   H1- 1,2m

[-]	Odległość [m]	Prędkość [m/s]	sprawdzenie	uwagi
L1	3,2	0,15	ok.	między nawiewnikami
L2	4,2	0,17	ok.	odl. od ściany
L3	3,7	0,17	ok.	odl. od ściany

A eff	0,067
v eff	1,68	m/s

Sprawdzenie kryterium Rydberga i temperatury na granicy strefy przebywania ludzi

L	dtl/dtz	dlt	Sprawdzenie >1	Kryt. R.
3,2	0,1	0,7	ok.	2	ok.
4,2	0,07	0,49	ok.	1,95	ok.
3,7	0,08	0,56	ok.	2,02	ok.

Spadek ciśnienia na anemostacie- 12 Pa po poprawce na otwarcie 45°- 19Pa

poziom hałasu	25	dB	korekta 30dB(A)
		nawiew	38	ok.
		korekta	34	ok.

POMIESZCZENIE II 400DLQ

Dane wstępne:

Powierzchnia 32m²
T_obl 25±1K
Poziom hałasu 40 dB(A)
Pochłanianie 4dB(A)
liczba nawiewników 2
strumień na jeden naw. 115 l/s

Odległości

1. 4m
   x- 2m
   H1- 1,2m

[-]	Odległość [m]	Prędkość [m/s]	sprawdzenie	uwagi
L1	3,2	0,14	ok.	między nawiewnikami
L2	3,2	0,21	ok.	odl. od ściany

A eff	0,037
v eff	3,048102	m/s

Sprawdzenie kryterium Rydberga i temperatury na granicy strefy przebywania ludzi

L	dtl/dtz	dlt	Sprawdzenie >1	Kryt. R.
3,2	0,1	0,7	ok.	1,9	ok.
3,2	0,1	0,7	ok.	2,3	ok.

Spadek ciśnienia na anemostacie- 12 Pa po poprawce na otwarcie 45°- 19Pa

poziom hałasu	25	dB	korekta 30dB(A)
		nawiew	34	ok.
		korekta	30	ok.

1. Wywiewniki

Dobieram wywiewniki sufitowe typ DLQ firmy Trox.

POMIESZCZENIE I

ilość	5	DLQ 400
spadek ciśnienia	18	korekta
poziom hałasu	30	korekta
	wywiew	40
	korekta	36

POMIESZCZENIE II

ilość	1	DLQ 600
spadek ciśnienia	7	korekta
poziom hałasu	25	korekta
	wywiew	29
	korekta	25

1. Obliczenia hydrauliczne przewodów

`
nr
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
14
15
16
17
18
20
19
21
22
23

wywiewniki
nr
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

OPORY

opory miejscowe/ nawiew
działka
1
3
2,4
5
6
7
8
9
10
11
13
14
15
16
17
18,21
20
19
22
23

opory miejscowe/ wywiew
działka
1
2,3,4,7,8,9,10,11,12
5
6
13
14
15
16
17

wyrównanie trójników
trójnik
[-]
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
T10
T11
T12
T13

1. Dobór centrali klimatyzacyjnej.

Dobrano centralę firmy Frapol typu AF-40

Oznaczenie katalogowe centrali: AF-40-D-1-P/FET-G3/AZ-P/FET-G3/WRA-1-2/FET-F/LE-1/LK-2-3/LE-1/

Opis centrali:

Wywiew

Centrala wywiewna składa się z obrotowego wymiennika ciepła, wentylatora i filtru kieszeniowego.

Central musi pokonać opory instalacji równe 22000 Pa oraz opory wewnętrzne centrali, skatalogowane na końcu dokumentu.

WENTYLATOR

ustawienie- typ 1
wielkość wentylatora- 560
typ łopatek- Typ 1
wymiary- 1690x1690

FILTR
Dobrano kieszeniowy filtr G3.

dane techniczne:

• Klasa filtracji G3

• Stopień oddzielenia 80%

• Długość kieszeni 360mm

• Strata ciśnienia 250Pa

• Max. Temperatura pracy 100°C

• Długość 550mm

• Ciężar 150 kg

• Powierzchnia filtrów 11,3m²

Analogiczny filtr zastosowano przy wlocie nawiewu.

Nawiew

Centrala nawiewna składa się z wentylatora, dwóch filtrów, odzysku ciepła, nagrzewnicy I, chłodnicy, nagrzewnicy II. Za jednostką znajduje się nawilżacz parowy.

Dobrano wentylator analogowy do wentylatora w sekcji wywiewnej.

Obliczenia parametrów

Lato

Parametry:

	temperatura	Wilg. wzgl [%]	Zaw. Wilg [g/kg]
Wewnętrzne	25	50	10,0
zewnętrzne	30	40	10,7

Δxn=0,6

Xn=10,4;
Tk=14,2°C - ϕ=90% i=37,6

Moc chłodnicy: Qch=22000*1,2*(57,7-37,6)=147,5kW
Strumień skroplin: W= 22000*1,2*(10,7-9,4)=30,05kg/h
moc nagrzewnicy: Qn=22000*1,2*(18-14,2)=27,9kW

Zima

Parametry:

	temperatura	Wilg. wzgl [%]	Zaw. Wilg [g/kg]
Wewnętrzne	21	50	7,8
zewnętrzne	-20	100	1

Δxn=0,6

Sprawność-0,8%
xn=7,8-0,6=7,2

Δtn=0,4 Tn=22,4°C

Tz’=12,8°C

moc odzysku ciepła: Qz’=22000*1,2*(12,8+20)=866kW
moc nagrzewnicy: Qn=22000*1,2*(28-16,4)=306kW
strumień wody do nawilżania: W=22000*1,2*(7,2-1)=410kg/h

Na podstawie wyliczonych parametrów obrano następujące elementy centrali:

ODZYSK CIEPŁA

Dobrano obrotowy wymiennik ciepła typ WRA-1-2, niehigroskopijny z płynną regulacją obrotów.

• Sprawność 80%

• Waga 1050 kg

• Szerokość 2820 mm

• Wysokość 3380 mm

• Grubość 700 mm

FILTRY
Dobrano wstępny kieszeniowy filtr G3(parametry jak przy filtrze wywiewu) oraz filtr ostateczny F7:
dane techniczne:

• Klasa filtracji F7

• Stopień oddzielenia 99,8%

• Długość kieszeni 600mm

• Strata ciśnienia 300Pa

• Max. Temperatura pracy 80°C

• Długość 800mm

• Ciężar 200 kg

• Powierzchnia filtrów 36,5m²

NAGRZEWNICA I

Dobrano nagrzewnicę wodną LE-1 o mocy 306kW pracującą dla parametrów zimowych. Jest ona przewymiarowana w stosunku do potrzeby ze względu na możliwość zmniejszenia się efektywności odzysku ciepła.

Dane:

• Liczba rzędów jeden

• Waga 150 kg

• Średnica rurek R DN50

• Szerokość 1690 mm

• Wysokość 1690 mm

• Grubośc 350 mm

• Spadek ciśnienia 150 Pa

NAGRZEWNICA II

Dobrano nagrzewnicę o mocy 27,9 kW, która pokrywa zapotrzebowanie na ciepło w okresie letnim. Parametry analogicznie jak dla NAGRZEWNICY I.

CHŁODNICA

Dobrano freonową chłodnicę o mocy 147kW, typ LK-2-3 trzyrzędową.

Wymiary:

• Szerokość 1690 mm

• Wysokość 1690 mm

• Grubośc 350 mm

• Spadek ciśnienia 250 Pa

NAWILŻACZ PAROWY

Dobrano nawilżacz parowy firmy SWEGON typ Conair Esco DR 73

Parametry techniczne:

• Obrotowy zawór parowy ESCO 20

• Ciśnienie pary 0,2-4 bar

• Max. wydajność pary 487 kg/h

• Siłownik zaworu Typ P, pneumatyczny

• Typ lancy lanca parowa DR 73

Regulacja układu odbywa się poprzez dostosowanie dopływu pary. Nawilżacz umieszczono w kanale za sekcją.