Задание: рассчитать требуемый объем механической вентиляции производственного помещения и параметры калорифера с учетом индивидуального задания

Приложение 1

Нормируемые значения освещённости для производственных помещений
(ДБН В.2.5-28-2006)

Характеристика зрительной работы	Разряд и подразряд зрительной работы	Освещённость при искусственном освещении
Общая
Наивысшей точности	I	а
б
в
г
Очень высокой точности	II	а
б
в
г
Высокой точности	III	а
б
в
г
Средней точности	IV	а
б
в
г
Малой точности	V	а
б
в
г
Грубая (очень малой точности)	VI	–
Работа со светящимися матер. и изделиями в горячих цехах	VII	–
Общее наблюдение за ходом производственного процесса: постоянное	VIII	а
- периодическое при постоянном пребывании людей в помещении	б
- периодическое при периодическом пребывании людей в помещении	в

Приложение 2

Значения коэффициента использования светового потока η, %

ρпотолка, %

ρстен, %

ρпола, %

Тип КСС

Индекс помещения

Индекс помещения

Индекс помещения

0,6

0,8

1,25

0,6

0,8

1,25

0,6

0,8

1,25

Л

М

Д-1

Д-2

Г-1

Г-2

Г-3

Г-4

К-1

К-2

К-3

Приложение 3

Характеристики искусственных источников света и светильников по типам КСС

Тип КСС

Группа светильников

Тип ламп, мощность (Вт), световой поток (лм)

ЛН

ЛЛ

ДРЛ

Л

ЛСП 18

Х2

Х2

Х2

РСП 08

Х

Х

Х

НСП 17

Х

Х

М

РПЛ 01

Х

Х

Х

Х

НСП 11

Х

Х

Х

РСП 11

Х

ППРДРЛ

Х

РПЛ 01

Х

Х

Х

Х

Д-1

ЛСП 12

Х2

Х2

Х2

ЛПО 25

Х2;4;6

Х2;4;6

Д-2

ОДР

Х2

Х2

Х2

Г-1

ШОД

Х2

Х2

ЛВО 01

Х

Х

Х

Х

Г-2

ЛПО 02

Х2;4;6

Х2;4;6

Х2;4;6

РСП 18

Х

Х

Х

Х

Х

Г-3

С3 ДРЛ

Х

Х

Х

Х

РСП 17

Х

Х

Х

Х

К-1

ГСП 18

Х

Х

Х

Х

РСП 05

Х

Х

Х

Х

К-2

ГСП 18

Х

Х

Х

Х

Примечание: 1. Знак «Х» обозначает тип ламп, которые можно использовать в
данном типе светильника.

2. Цифры 2, 4, 6 в правом верхнем углу рядом со знаком «Х»
указывают на количество ламп в каждом светильнике выбранного типа.

Приложение 4

Исходные данные к практическому занятию № 3

№ п/п

Параметры

Обозн.

Ед. изм.

Вариант

Разряд и подразряд зрительных работ

-

-

IIг

IIIг

IIг

IVа

Iб

Iг

IIг

IIIа

IIIв

IIIг

Длина помещения

А

м

7,2

Ширина помещения

В

м

4,8

Высота помещения

Н

м

5,2

2,6

4,2

2,6

Высота рабочей поверхности

hр

м

0,9

0,8

0,8

0,9

1,1

1,2

0,7

0,9

Высота свеса светильника

hс

м

2,0

1,3

0,1

0,9

2,4

0,2

0,7

0,1

0,3

1,3

Коэффициент запаса

kз

-

1,5

1,3

1,3

1,2

1,4

1,5

1,3

1,7

1,5

1,2

Коэффициент отражения потолка

ρпот

%

Коэффициент отражения стен

ρст

%

Коэффициент отражения пола

ρпол

%

Тип светильника

-

-

РСП11

ППР

НСО02

ГСП15

ГС

НСП17

НСО02

НПО18

ППД

СУ

Тип лампы

-

-

ДРЛ

ДРЛ

ЛН

ЛН

ЛН

ЛН

ЛН

ЛН

ЛН

ЛН

Мощность используемых ламп

Р

Вт

200; 500;

100;

Число ламп в каждом светильнике

n

шт.

Тип КСС

-

-

М

М

Д-2

Г-2

Г-4

Л

Д-2

Г-1

Д-2

Л

Продолжение приложения 4

№ п/п

Параметры

Обозн.

Ед. изм.

Вариант

Разряд и подразряд зрительных работ

-

-

IVв

Iв

Iа

IIг

Iб

IIа

Iг

IVа

IIв

IIIв

Длина помещения

А

м

Ширина помещения

В

м

Высота помещения

Н

м

3,2

2,6

5,2

3,2

5,2

7,8

3,8

Высота рабочей поверхности

hр

м

1,2

0,8

0,9

0,7

0,8

0,7

1,2

0,8

0,8

0,9

Высота свеса светильника

hс

м

0,4

0,6

0,3

0,6

0,1

0,3

0,6

0,4

1,2

0,4

Коэффициент запаса

kз

-

1,5

1,5

1,7

1,4

1,7

1,3

1,3

1,7

1,7

1,7

Коэффициент отражения потолка

ρпот

%

Коэффициент отражения стен

ρст

%

Коэффициент отражения пола

ρпол

%

Тип светильника

-

-

ЛСП18

ОДР

ЛПО02

ЛСП12

ШОД

С3ДРЛ

РСП08

ГСП18

РСП05

ЛСП12

Тип лампы

-

-

ЛЛ

ЛЛ

ЛЛ

ЛЛ

ЛЛ

ДРЛ

ДРЛ

ДРЛ

ДРЛ

ЛЛ

Мощность используемых ламп

Р

Вт

Число ламп в каждом светильнике

n

шт.

2;4;6

1;2

1;2

Тип КСС

-

-

Л

Д-2

Г-2

Д-1

Г-1

Г-3

Л

К-1

К-1

Д-1

Продолжение приложения 4

№ п/п

Параметры

Обозн.

Ед. изм.

Вариант

Разряд и подразряд зрительных работ

-

-

IIIа

Iг

Iб

IIа

IIв

Iг

IIг

IIIа

IIIв

IIIг

Длина помещения

А

м

7,2

Ширина помещения

В

м

4,8

Высота помещения

Н

м

4,1

3,7

4,0

4,2

2,6

Высота рабочей поверхности

hр

м

1,1

0,8

0,8

0,7

0,9

1,1

1,2

0,7

0,9

Высота свеса светильника

hс

м

0,8

0,2

0,1

0,6

0,8

0,2

0,7

0,1

0,3

1,3

Коэффициент запаса

kз

-

1,3

1,5

1,5

1,7

1,7

1,5

1,3

1,7

1,5

1,2

Коэффициент отражения потолка

ρпот

%

Коэффициент отражения стен

ρст

%

Коэффициент отражения пола

ρпол

%

Тип светильника

-

-

ЛСП12

ЛПО25

РСП17

РСП18

РСП08

НСП17

НСО02

НПО18

ППД

СУ

Тип лампы

-

-

ЛЛ

ЛЛ

ДРЛ

ДРЛ

ДРЛ

ЛН

ЛН

ЛН

ЛН

ЛН

Мощность используемых ламп

Р

Вт

200; 500;

100;

Число ламп в каждом светильнике

n

шт.

1;2

2;4;6

Тип КСС

-

-

Д-1

Д-1

Г-3

Г-2

Л

Л

Д-2

Г-1

Д-2

Л

Тема 4: «Проектный расчет вентиляции и отопления
производственных помещений».

Цель: освоить методику проектных расчетов вентиляции и топления помещений применительно к своей специальности.

Требования, предъявляемые к вентиляции

Вентиляционные установки – устройства, обеспечивающие в помещении такое состояние воздушной среды, при котором человек чувствует себя нормально и микроклимат помещения не оказывает неблагоприятного воздействия на его здоровье.

Назначение вентиляции – обеспечить санитарно-гигиенические условия для пребывания в помещении человека – температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха и его чистоту, для чего вентиляционные установки должны ассимилировать или удалять избыточную теплоту, влагу, а также пары, газы, пыль с соблюдением при этом определенной подвижности воздуха в помещении.

Для некоторых производственных помещений (например, предприятия текстильной, радиотехнической, пищевой промышленности и др.) вентиляционными устройствами должны поддерживаться параметры температуры. относительной влажности, подвижности и чистоты воздуха на определенном уровне, вытекающем из особенностей технологического процесса; таким образом, одновременно с санитарно-гигиеническими должны обеспечиваться и технологические требования, предъявляемые к вентиляции.

Устройства вентиляции должны удовлетворять следующим требованиям:

а) площадь для размещения вентиляционного оборудования и каналов должна быть минимальной;

б) в промышленных зданиях вентиляционные устройства не должны мешать производственному процессу;

в) должна быть обеспечена хорошая вибро- и звукоизоляция вентиляционного оборудования от строительных конструкций;

г) при проектировании должна учитываться эксплуатационная характеристика систем вентиляции – возможность надежной наладки и регулирования работы определенных элементов устройств систем вентиляции с целью обеспечения или требуемого изменения расходов воздуха в приточной и вытяжной вентиляции; регулирование работы калориферов, вентиляторов и других устройств.

Нормирование микроклимата

В основе гигиенического микроклимата лежат энергетические процессы, протекающие в организме человека. Великий русский физиолог И.П. Павлов писал, что «организм сам в себе, своей деятельностью, своими химическими процессами производит теплоту». Избыток теплоты, вырабатываемой организмом в процессе метаболизма, принимается окружающей средой. При сохранении баланса выработки теплоты организмом и поглощении ее окружающей средой, человек находится в состоянии теплового безразличия, нарушение баланса приводит к перегреву или переохлаждению организма.

Комфортные и допустимые условия. Под комфортными понимают такие условия микроклимата, когда при субъективном хорошем тепловом ощущении, тепловое равновесие организма обеспечивается без напряжения терморегуляционного аппарата и физиологические сдвиги не выходят за пределы обычных.

Оптимальные и допустимые значения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха устанавливаются в зависимости от избытка явной теплоты, тяжести выполняемой работы и периода года по ДСН 3.3.6.042 – 99 (табл. 1).

Категория работ – разграничение работ на основе энергозатрат организма:

Легкие физические работы (категория І) – работы не требующие систематического физического напряжения или поднятия и переноса тяжестей; энергозатраты до 172 Вт.

Физическая работа средней тяжести (категория ІІ) – работа, прикоторой расход энергии составлет для категории II а – от 172 до 232 Вт, для категории II б – от 232 до 290 Вт. К категории ІІ а относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей. К категории ІІ б относятся работы с постоянной ходьбой и переноской тяжестей до 10 кг.

Тяжелые физические работы (категория ІІІ) – работы, связанные с систематическим физическим напряжением, с постоянным передвижениями и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей, энергозатраты более 290 Вт.

Таблица 1

Оптимальные нормы температуры, относительной влажности
и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений

Период года	Категория работ	Температура воздуха, ºС	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха V, м/с не более
Холодный и переходный период года tнаружн<+10°С	легкая I а, б средняя ІІ а средняя ІІ б тяжелая ІІІ	20-23 18-20 17-19 16-18	40-60	0,2 0,2 0,3 0,3
Теплый период года tнаружн³+10°С	легкая I а, б средняя ІІ а средняя ІІ б тяжелая ІІІ	20-25 21-23 20-22 18-21	40-60	0,2 0,2 0,3 0,3

Нагревание воздуха

Нагревание воздуха осуществляется путем сообщения ему явной теплоты. Для этой цели в системах вентиляции применяются воздухонагреватели – калориферы. Существует несколько типов калориферов.

Калориферы делятся:

– по конструкции на: огневые кирпичные, из радиаторов, гладкотрубные, ребристые – пластинчатые, спирально-навивные;

– по видам теплоносителя – на огневые, водяные, паровые, электрические;

– по размерам – малая, средняя и большая модель;

– по движению – одноходовые, многоходовые.

Устройство калориферов

Огневые калориферы устраиваются из кирпича. Воздух в них нагревается внешней поверхностью кирпичных колодцев, обогреваемых в свою очередь, изнутри отходящими дымовыми газами. Их достоинства – почти полное отсутствие металла, незначительное гидравлическое сопротивление проходу воздуха. Недостатки – сложны в эксплуатации (необходимость очистки от сажи колодцев-газоходов), пожароопасны. В настоящее время огневые калориферы практически не применяются.

Калориферы из радиаторов. Воздух нагревается вовремя контакта с внешней поверхностью радиаторов, обогреваемых водой или паром. Достоинства – небольшое гидравлическое сопротивление проходу нагреваемого воздуха позволяет применять его в приточных системах побуждением. Недостатки - металлоемкость, большие габариты.

Калориферы гладкотрубные устраиваются из гладких труб, ввариваемых в коллектор в виде коробок. Применяются при необходимости нагрева относительно небольшого количества воздуха.

Калориферы пластинчатые устраиваются из стальных труб диаметром 15 мм, укрепляемых в две металлические коробки. Пластины калориферов выполнены из листовой стали толщиной 0,5 мм крепятся к трубам на расстоянии 5 мм друг от друга.

Кроме пластинчатых нашли применение оребренные калориферы, в которых вместо пластин на трубы навивается стальная гофрированная лента. Преимущества пластинчатых и им подобных калориферов состоит в их компактности в сравнении с калориферами из радиаторов, высокой тепловой напряженности металла (количество отдаваемой теплоты отнесенной к 1 кг металла при разности температур теплоносителя и нагреваемого воздуха в 1⁰С). Недостаток – большое гидравлическое сопротивление движению воздуха через калорифер, вследствие чего они, как правило, применяются в системах механической приточной вентиляции.

Получили применение пластинчатые калориферы большой и средней моделей, имеющих соответственно по направлению движения воздуха четыре или три ряда трубок: одноходовые типа КФС, КХБ и многоходовые КВС, КВБ и др.

Задание: рассчитать требуемый объем механической вентиляции производственного помещения и параметры калорифера с учетом индивидуального задания.

Таблица 2

Параметры	Концентрация СО2 в приточном возд.	Число рабочих	Размеры помещения	Световой к-т	Категория тяжести труда	Температура наружного возд.	Сопротивление теплопередачи стен, окон	Температура теплоносителя (воды) начальная и конечная	Коэффициентт теплопередачи
Обозн.	х1	np	a´b´h	kсв	–	tн	Rст Rок	t1 t2	k
Ед. изм.	л/м3	чел	м	–	–	°С	м2ч°С/ккал	°С	ккал/м2ч°С
В а р и а н т ы		0,6		12:48:3,5	0,1	IIa	-15	0,4; 0,3	75 60
	0,47		6:50:3,2	0,2	I	-17	0,6; 0,2	80 64	19,7
	0,4		18:48:2,8	0,3	I	-16	0,5; 0,3	90 56	20,4
	0,6		9:44:4,4	0,15	IІб	-18	0,4; 0,2	85 75	23,4
	0,47		6:50:2,5	0,2	IIа	-19	0,3; 0,2	95 65	19,2
	0,4		24:28:4,6	0,15	III	-20	0,4; 0,3	97 80	23,1
	0,6		18:54:3,2	0,16	I	-21	0,5; 0,4	88 75
	0,47		24:48:3,4	0,18	IIа	-20	0,6; 0,5	86 75	20,2
	0,4		6:64:4,6	0,25	III	-18	0,5; 0,2	82 72	17,8
	0,6		9:72:2,8	0,3	III	-15	0,3; 0,1	75 50	21,5
	0,47		18:64:3,2	0,35	IIа	-17	0,4; 0,3	78 54	22,4
	0,4		6:80:3,4	0,4	IIб	-19	0,5; 0,3	80 60	19,8
	0,6		24:48:3,6	0,25	I	-16	0,6; 0,5	80 60	18,7
	0,47		24:36:2,6	0,26	I	-18	0,8; 0,6	90 65	16,9
	0,4		18:36:2,8	0,3	I	-20	0,6; 0,5	85 60	22,8
	0,6		18:48:3,5	0,32	I	-18	0,7; 0,6	86 60	18,5
	0,47		9:48:2,6	0,33	IIа	-17	0,3; 0,2	88 64	24,6
	0,4		9:54:2,8	0,28	IIб	-16	0,3; 0,1	92 68	25,2
	0,6		6:28:2,8	0,35	III	-15	0,2; 0,1	94 55	20,5
	0,47		12:48:3,5	0,44	III	-12	0,4; 0,3	89 56	15,1
	0,4		18:54:2,6	0,2	IIб	-13	0,6; 0,4	88 58	15,9
	0,6		24:60:2,8	0,25	IIб	-14	0,5; 0,4	96 60	16,4
	0,47		18:54:3,2	0,45	IIа	-15	0,6; 0,5	98 62	17,1
	0,4		6:48:3,2	0,6	I	-16	0,4; 0,3	100 62	17,7
	0,6		9:64:3,6	0,55	I	-20	0,4; 0,3	99 70	14,3

1. Определяем требуемый объем вентиляции из условия удаления из помещения углекислоты СО₂:

L_треб = (V_{ПО СО2}´n_p)/(x₂-x₁), м³/час,

где V_{ПО СО2} – количество углекислоты, выделяемое в помещении, л/час (табл. 3);

х₁ – концентрация СО₂ в наружном приточном воздухе, л/м³ (исходные данные по варианту);

х₂ – допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения, л/м³, х₂ =1,25 (л/м³) для помещений периодического пребывания людей (учреждений);

n_p – число рабочих, чел (задано по варианту).

Таблица 3

Количество СО₂, выделяемое людьми (V_{ПО СО2}), л/час
в зависимости от категории тяжести труда

Категория III (при тяжелой физической работе)
Категория II a, б (при легкой физической работе)
Категория I а, б (в состоянии покоя)

2. Определяем теплопотери ограждениями (стены, окна, крыша):

Q_огр = Q_ст+Q_ок+Q_кр, ккал/час,

где Q_ст – теплопотери через стены, ккал/час:

Q_ст = S_ст·Dt·n/R_ст,

где n=1,4 – поправочный коэффициент к расчетной разности температур, принимается в зависимости от перепада температур, но для упрощения расчетов принимается одинаковым для всех вариантов;

R_ст – сопротивление теплопередаче стен, м²´час´°С/ккал;

S_ок – площадь окон, м²;

S_ст – площадь стен без окон, м²:

S_ст = S_{ст общ} – S_ок;

S_{ст общ} = 2·h·(a +b);

S_ок = S_пола·k_св;

Dt – разность между внутренней и наружной температурой, °С:

Dt = t_вн - t_н, °С,

где t_вн – температура внутри помещения, требуемая по ДСН 3.3.6.042 – 99 (табл. 1);

t_н – наружная температура, °С;

Q_ок – теплопотери через окна, ккал/час:

Q_ок = S_ок·Dt·n/R_ок,

где R_ок – сопротивление теплопередаче через окна, м²´час´°С/ккал.

Q_кр – теплопотери через крышу, ккал/час:

Q_кр = S_пола·Dt·n/R_ст,

где R_ст – сопротивление теплопередаче через стены, м²´час´°С/ккал.

3. Находим теплопотери в результате инфильтрации (через щели в комнатах):

Q_инф = 0,24·G_инф·Dt·2, ккал/час,

где 0,24 – теплоемкость воздуха, ккал/°С´кг;

Dt = t_вн - t_н, °С;

2 – кратность воздухообмена при незаклеенных окнах;

G_инф – вес инфильтрируемого воздуха, кг/час:

G_инф = S_щ·V_в·γ,

где S_щ=S_ок/100 – площадь щелей в окнах, м²;

V_в=0,1 м/с=360 м/час - скорость движения воздуха в щелях, м/с;

γ – удельный вес воздуха при определенной по ДСН 3.3.6.042 – 99 внутренней температуре, кг/м³ (табл. 4).

Таблица 4

tвн, °С	γ, кг/м3	tвн, °С	γ, кг/м3	tвн, °С	γ, кг/м3
	1,248		1,222		1,197
	1,243		1,217		1,193
	1,239		1,213		1,189
	1,235		1,209		1,185
	1,230		1,205		1,181
	1,226		1,201		1,177

4. Находим общие теплопотери:

Q_потерь = Q_огр+Q_инф+Q_{по L тр}, ккал/час

где Q_огр – теплопотери через ограждения, ккал/час (пункт 2);

Q_инф – теплопотери в результате инфильтрации, ккал/час (пункт 3);

Q_{по L тр} – потери, необходимые для обеспечения в помещении оптимальных параметров микроклимата, ккал/час:

Q_{по L тр} = G_т·(J₂ - J₁),

где G_т – вес единичного объема воздуха при температуре внутри помещения, выбранной по ДСН 3.3.6.042 – 99, кг/час:

G_т = а·в·h·γ,

где а, в, h – размеры помещения, м³;

γ – удельный вес воздуха, кг/м³;

J₂ – внутренняя энтальпия (теплосодержание) воздуха в помещении, ккал/кг;

J₂ = 0,24·t_вн+(597,3+0,46·t_вн)·0,001·d,

J₁ = 0,24·t_н+(597,3+0,46·t_н)·0,001·d,

где d=3,45 г/кг – влагосодержание воздуха, которое зависит от относительной влажности воздуха и от барометрического давления, поэтому влагосодержание воздуха внутри и снаружи помещения – разное, но для упрощения расчетов принимается одинаковым.

5. Пренебрегая Q_изб условно принимаем, что

Q_{калориф} = Q_потерь, ккал/час.

6. Рассчитываем необходимую поверхность нагрева калорифера:

S_{нагр. р} = Q_{калориф}/(k·Dt_ср), м²,

где k – коэффициент теплопередачи, зависящий от материала трубок в калорифере, ккал/м²·час·°С (задан по варианту);

Dt_ср – среднеарифметическая разница температур воздуха (t_вн и t_н) и теплоносителя калорифера, °С:

Dt_ср=(t₁+t₂)/2-(t_вн+t_н)/2.

7. Используя данные таблицы 5, по площади нагрева калорифера подбираем тип и количество калориферов, учитывая 30% запас по площади нагрева.

Таблица 5

Модель и номер калорифера	Поверхность нагрева, м2
КФС-1	7,25
КФС-2	9,9
КФС-3	13,2
КФС-4	16,7
КФС-5	20,9
КФС-6	25,3
КФС-7	30,4
КФС-8	35,7
КФС-9	41,6
КФС-10	47,8