Контрольная БЖД

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕСТНОЙ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ ПОМЕЩЕНИЙ НА АВТОНОМНЫХ КОНДИЦИОНЕРАХ
5.1. Методика проектирования
Проектирование местной* системы кондиционирования воздуха (СКВ) реализуется тремя этапами. На первом (подготовительном) этапе устанавливают помещение(я), в котором(ых) необходима местная СКВ, его(их) размеры, наличие в нем(них) избытков яв¬ного тепла летом и зимой, газовых и пылевых примесей, работаю¬щих людей, а также вибирают расчетные параметры наружного (см. параметр Б по приложению 8 СНиП 41-01-03 [9]) и внутреннего (см. приложение 1, 2 и 5 данного СНиП, приложение СН 512-78 [4] и СанПиН [5]) воздуха для теплого и холодного перио¬дов года, ПДК вредных примесей (см. ГОСТ 12.1.005-88 и СН 512-78 [4]) и минимальный расход наружного воздуха для данного(ых) помещения(й) (см. приложение 19 СНиП 41-01-03 [9]).
Примечания. 1. Необходимость кондиционирования в тех или иных помещениях регламентируется п. 4.2 СНиП 41-01-03 [9].
2. Пункт 4.13 СН 512-78 [4] устанавливает технические нормати¬вы по запыленности и загазованности воздуха в помещениях с ЭВМ, которые значительно ниже ПДК по ГОСТ 12.1.005-88. Поэтому студент должен их выбирать при расчете местной СКВ, но не бо-лее 2 мг/м3.
Подготовительный этап частично реализуется студентами то¬лько на практических занятиях, так как в исходных данных зада¬ния многие сведения даны; в других случаях он выполняется полностью с соответствующими обоснованиями.
• Местная СКВ применяется при избытках явного тепла до 360 кВт в помещении.
На втором этапе проектирования местной СКВ ведут:
1) выбор схемы воздухообмена для конкретного помещения, руководствуясь при этом требованиями п.п. 4.49...4.60 СНиП [9] и отраслевых норм. Так, согласно п. 4.22 СН 512-78 [4] схема воздухообмена в помещениях для ЭВМ должна быть «сверху -вверх», «снизу - вверх» или комбинированная, детальное описа¬ние которых приведено на с. 48...50 учебного пособия [14]. Ее выбирают по удельной тепловой нагрузке, Вт, на 1 м2 площади пола, определяемую по формуле
. (5.1)
Если q£ 400 Вт/м2, то принимают схему «сверху - вверх»;
при q > 400 Вт/м2 - схему «снизу - вверх» или комбинированную схему. Последняя схема обеспечивает удаление 30...40% тепла снизу и 70...60% тепла сверху. Поэтому ее применяют в помеще¬ниях с большими ЭВМ (например, типа ЕС), а в помещениях с ПЭВМ - схему «сверху - вверх»;
2) расчет потребного количества воздуха Lcг, /ч, для обеспечения санитарно-гигиенических норм для данного помещения по формулам (3.2 и 3.4) соответственно по избыткам явного тепла для теплового ( /ч) и холодного ( , м3/ч) периодов года и по выделяющимся вредностям (например, по пыли - и этило-вому спирту - ).
Примечание. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 ПДК пыли и этилового спирта соответственно равны 6 и 1000 мг/м3.
Полученные значения сравнивают и принимают наибольшее значение как Lcг для дальнейшего расчета. При этом определяют предел регулирования в холодный период года ; если , то принимают большим из величин , или . Затем определяют потребное количество воздуха Lб, ч, для обеспечения норм взрывопожарной безопасности по формуле (3.5) соответственно по наличии взрывоопасной пылевоздушной ( ) и паровоздушной ( ) смесей (по ГОСТ 12.1.041-83 НКПР по пыли равен 13...25 г/м3 , а расчетный НКПР по этиловому спирту равен 68 г/м3). Полученные значения и сравнивают и принимают наибольшее значение как Lб. Затем, сравнивая принятые значения Lcг и Lб, принимают к дальнейшему расчету наибольшее значение как Ln - потребное количество кондиционированного воздуха (кВ) для данного помещения. После этого определяют минимальное количество наружного воздуха на работающих данного помещения Lmin по формуле (3.6) (значение m принимают по приложении 19 СНиП 41-01-03 [9], а для помещений с ЭВМ m = 60 /ч согласно п. 4.18 СН 512-78 [4]). Как правило, Lп>Lmin. Тогда значение Lп является потребной производительностью местной СКВ по воздуху с подачей Lmin, /ч, наружного воздуха и регулированием ее до в холодный период года;
3) выбор типа автономного кондиционера (табл. 5.1) для обеспе¬чения выбранной схемы воздухообмена в помещении. При этом кон¬диционеры типов КТА1-8ЭВМ и КТА1-25ЭВМ обеспечивают подачу .

Таблица 5.1. Основные технические характеристики автономных кондиционеров
Основные технические характеристики Тип автономного кондиционера
КТА1-8ЭВМ КТА1-10 КТА1 -25ЭВМ KTА2-5-02 БК-1500 БК-2000 БК-2500 БК-3000
Производительность по воздуху Lв, /ч
2000 10000 6300 5000 320/ 400* 350/ 500* 350/ 630* 550/ 800*
Холодопроизводи-тельность Lх, кВт 9.9 46.5 26.5 24.4 1.74 2.3 2.9 3.48
Свободный напор,Па 275 400 294 400 - - - -
Площадь обслужива емого помещения,м*м - - - - 25 30 35 40
Габаритные разме¬ры, мм - длина х ширина х х высота 1000х 795х х1240 - 1230 х 940 х х 1950 ** 910 х 12б4х х1614 - - - -
564 х 1135х х 964
-глубина х ширина х высота - - - - 585х 600x х400 585х 600х х400 615х 600х х460 615х 660х х460
Масса, кг З66
1250 1000 50 53 62 64.5

• В числителе дано Lв при низкой, а в знаменателе - при вы¬сокой частоте вращения вентилятора.
** В числителе даны размеры воздухообрабатывающего блока, устанавливаемого во вспомогательном помещении, а в знаме¬нателе - размеры конденсатного блока, устанавливаемого в отдельном помещении или снаружи здания.
KB в пространство под техпол помещения, а типов KTА1-10 и КТА2-5-02 - в верхнюю часть помещения. Поэтому первые размеща¬ют в обслуживаемом помещении, а вторые кондиционеры - в от¬дельном помещении. Кондиционеры типа БК устанавливают только в окнах (внизу или вверху) обслуживаемого помещения. Как видим, тип кондиционера определяет объемно-планировочные решения в помещении (здании);
4) расчет числа автономных кондиционеров по формулам:
(5.2)
. (5.3)
где Lп - потребное количество KB для заданного помещения, /ч; Kп - коэффициент потерь воздуха, принимаемый по табл. 1 СНиП [9] (для кондиционеров, установленных в кондиционирован¬ном помещении, Кп = 1); Lв и Lх - воздухо- и холодопроизводительность выбранных сочетаний кондиционеров соответственно /ч и Вт (принимают по табл. 5.1 или справочникам); - из-бытки явного тепла в помещении, Вт.
К установке принимают наибольшее число для каждого соче¬тания кондиционеров nу, найденное по воздухо- и холодопроизводительности и округленное до целого большего значения, т.е. . Затем ведется анализ как указано в подразделе 5.3.
На третьем этапе проектирования местной СКВ конструктивно размещают окончательное nу. В частности, где они будут установлены (в обслуживаемом или отдельном помещении), какая длина и какие диаметры воздуховодов, места расположения воздухо¬водов, режимы работы каждого кондиционера в различные периоды года и т.д. Отдельные конструктивные решения приведены в подразделе 5.4.
5.2. Задание на расчет
Задание N5.2.1. Спроектировать местную СКВ на кондиционерах для помещения с ЭВМ по данным табл. При этом избытки явного тепла зимой составляет 65% от летних, а этиловый спирт применяют при профилактике ЭВМ.
5.3. Методические указания по выполнению задания и анализу результатов расчета
Перед выполнением задания студент изучает обеспечение комфортных условий жизнедеятельности по учебным пособиям [7,c. 26...33 и 14, c. 35...53] и методику проектирования местной СКВ (см. выше подраздел 5.1), а также он знакомится со своим вариантом задания из подраздела 5.2
При выполнении задания N5.2.1 на практических занятиях или в контрольной работе заочника студент строго руководствуется методикой проектирования, изложенной в подразделе 5.1. При этом на первом этапе он выбирает расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха для теплового и холодного периодов года, ПДК по пыли и этиловуму спирту (как по ГОСТ 12.1.005-88, так и по СН 512-78 [4]) и минимальный расход на¬ружного воздуха на одного работающего в данном помещении, а другие данные берет из табл. по своему варианту; второй и третий этапы проектирования реализует полностью
Примечания. 1. Для помещений с ЭВМ ty-tп в формуле (3.2) рекомендуют принимать равной 6 или 10°С при подаче воздуха соответственно в рабочую или верхнюю зону. Ту или иную форму пода¬чи устанавливают по выбранной схеме воздухообмена при расчете по формуле (5.1). Согласно СанПиН [5] значение tn ³ 19°С.
2. Значение Сп в формуле (3.4) следует принимать не более 0,3 ПДК в рабочей зоне по ГОСТ 12.1.005-88, а для помещений с ЭВМ - равным нулю, так как наружный воздух будет очищаться в кон¬диционере .
При расчете nв и nх по формулам (5.2 и 5.3) студент выбирает Lв и Lх по нескольким кондиционерам одного типа (например, KTАl-83BM и КТА1-253ВМ: KTАl-10 и КТА2-5-02; БК-1500 БК-2000 и БК-2500 и другие сочетания). Затем он анализирует полученные значения в направлении определения nу для каждого сочетания и руководствуясь п. 4.19 СНиП 41-01-03 (СКВ должна обеспечи¬ваться не менее чем двумя кондиционерами) выбирает окончатель¬ное пу - наименьшее значение, но не менее двух автономных кон-диционеров одинаковой производительности. Это значение ny сту¬дент конструктивно размещает в данном помещении или вне его строго руководствуясь материалами и указаниями подраздела 5.4.
Примечание. При выполнении идентичного задания в КР аттестационной работе будущего бакалавра или дипломном проекте буду¬щего инженера студент обязан полностью реализовать как первый этап проектирования местной СКВ, так и второй и третий этапы.
5.4. Конструктивные решения по результатам расчета
Такими решениями являются выбранная схема воздухообмена в данном(ых) помещении(ях) и размещение автономных кондиционе¬ров, окончательно принятых к остановке в местной СКВ. Изобра¬жение той или иной схемы воздухообмена в помещениях с ЭВМ студент может взять с рис. 2 учебного пособия [14]. При этом он должен показать на этой схеме рабочие места с ПЭВМ (рис. 5.1). При выборе схемы «снизу - вверх» студент решает: нужен ли техпол в помещении или нет? (например, необходима скрытая прок-ладка кабелей, техпол существует в данном помещении или по другим причинам).

Рис.5.1. Схема воздухообмена в компьютерном зале на автоном¬ных кондиционерах типа KTАl-10: 1 - наружный воздух;
2 - кондиционеры; 3 - кондиционированный воздух; 4 -рециркуляционный воздух;5 - удаляемый нагретый воз¬дух; 6 - вытяжной вентилятор; 7 - подвесной потолок, разделенный на приточную и вытяжную части; 8 - рабочие места с ПЭВМ
Размещение автономных кондиционеров в помещении или вне его зависит от типа выбранного кондиционера. Так, кондиционеры типов: 1) КТА1-8ЭВМ и КТА1-25ЭВМ должны размещаться только в обслуживаемом помещении, так как подачу KB они обеспечивают под техпол данного помещения (схема «снизу - вверх» или комбинированная схема воздухообмена); 2) КТА1-10 и КТА2-5-02 - в отдельном помещении (рис. 5.2) при подаче KB в верхнюю часть обслуживаемого помещения (схема «сверху - вверх» или комбинированная схема): 3) БК - в окнах обслуживаемого помещения(рис. 5.3) для обеспечения схемы «сверху - вверх». Изображения

Рис. 5.2. Конструктивные решения по размещению кондиционера типа КТА 2-5-02 в обслуживаемом (а) или вспомогательном (б) помещении: и - воздухообрабатывающий блок; Б - конденсатный блок; В - обслуживающее поме¬щение: Г - вспомогательное помещение: Д - отдельное помещение; 1 - свежий воздух; 2 - рециркуляционный воздух; 3 - избыточный воздух: 4 - кондиционирован¬ный воздух

этих решений на ватманском листе формата А1 студентом оформля¬ется в соответствующем масштабе, а на практических занятиях и при выполнении контрольной работы на заочном отделении - в ви¬де эскиза с указанием основных размеров.
На втором этапе определяют потребное количество воздуха (Lп, м*м*м/ч) для конкретного помещения (а следовательно и проектируемой механической вентиляции) и ведут аэродинамический расчет вентиляционной сети, заданной (принятой) к проектирова¬нию.
Согласно СНиП 41-01-03 [9] величину L„ определяют расчетом, исходя из обеспечения в данном помещении санитарно-гигиенических норм (Lcг, м*м*м/ч) и норм взрывопожарной безопаснос¬ти (Lб, м*м*м/ч). При этом величина Lп должна быть большей из по¬лученных расчетом величин для данного помещения, т.е.
(3.1)
Расчет значения Lсг ведут по избыткам явной или полной теплоте, массе выделяющихся вредных веществ, избыткам влаги (водяного пара), нормируемой кратности воздухообмена и нормируемому удельному расходу приточного воздуха. При этом значе¬ния Lcг определяют отдельно для теплого и холодного периодов года при плотности приточного и удаляемого воздуха r = 1,2 кг/м3 (температура 2О°С). Конечной величиной Lсг принимают большую из величин, полученных по формулам (3.2...3.4).
При наличии избытков явной или полной теплоты ( или , Вт) в помещении потребный расход воздуха, м3/ч, определяют по формулам:


(3.2)
(3.3)
где ty и tп - температура воздуха, соответственно удаляемого из помещения и поступающего в это помещение,°С; Jy и Jп -удельная энтальпия воздуха, соответственно удаляемого из поме-щения и поступаюшего в это помещение, кДж/кг (значение или находят из теплового баланса или по справочным дан¬ным [10...12], a tп определяют по п.6 приложения 17 СНиП [9]).
При наличии выделяющихся вредных веществ (пар, газ или пыль - , мг/ч) в помещении потребный расход воздуха, м3/ч, определяют по формуле
(3.4)
где Сg - концентрация конкретного вредного вещества, удаляемого из помещения, мг/м3 (принимают равным ПДК рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005-88)); Сп - концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м3 (на практических занятиях принимать Сп£0.3 ПДК в рабочей зоне по ГОСТ 12.1.005-88).
Значение для каждого из вредных веществ, присутствую¬щих в данном помещении, определяют по экспериментальным или справочным данным или находят из материального баланса. При одновременном выделении в помещении нескольких вредных ве¬ществ, обладавших эффектом суммации действия, воздухообмен оп¬ределяют путем суммирования расходов воздуха, рассчитанные по формуле (3.4) для каждого из этих веществ.
Расчет значения Lб , м3/ч, ведут по массе выделящихся вредных веществ в данном помещении, способных к взрыву. Если в конкретном помещении несколько таких веществ, то для каждого из них ведут расчет Lб и принимают . Величина Lб, м3/ч, определяют по формуле
(3.5)
где Снк - нижний концентрационный предел распространения (НКПР) пламени по газо-, паро- и пылевоздушным смесям, мг/м (принимают по справочнику химика или экспериментальным данным, а на практических занятиях - Снк= 25...40 или 45...92 г/м3 соответственно для пыли или газа).
Найденное значение Lп, которое должно удовлетворять усло¬вию (3.1), уточняют по минимальному расходу наружного воздуха (Lmin, м3/ч), определяемому по формуле
(3.6)
где n - число работающих в помещении в наиболее многочисленную смена, чел.; m - норма воздуха на одного работающего, м3/ч (принимают по приложению 19 СНиП [9] или берут из пособия [7, с. 26]); z - коэффициент запаса, равный 1,1...1,5.
Если Lп> Lmin, то значение Lп принимают как окончательное;
в противном случае (Lп < Lmin) - величина Lmin к дальнейшему расчету.
Необходимо рассчитать теплоизбытки помещений Qизб,Вт, которые складываются из выделяемого тепла от солнечной радиации, освещения, людей, оргтехники и т.д. Данные определяются по каждому обслуживаемому помещению:
1) теплоизбытки помещения Q1,Вт, в зависимости от объема рассчитываются по формуле: Q1=Vn*q=Sn*h*q, где S – площадь помещения,м2; h – высота, м; q – количество тепла на единицу объема,м3(если нет солнца в помещении – q=30 Вт/м3; если имеется большое остекление с солнечной стороны – q=40Вт/м3; среднее значение – q=35Вт/м3);
2) избыточное тепло от оргтехники, находящейся в помещении, Q2,Вт, составляет на один компьютер, копировальный аппарат приблизительно 300 Вт, для остальных приборов считается, что они выделяют в виде тепла 1/3 потребляемой мощности;
3) избыточное тепло от максимально возможного количества людей, находящихся в данном помещении Q3,Вт: для людей, занимающихся физическим трудом (например, для ресторанов), - 100…300 Вт от человека; для офисных помещений – 100 Вт от человека;
Таким образом, Qизб=Q1+Q2+Q3,Вт. По Qизб подбираем один или несколько кондиционеров, руководствуясь методикой расчета необходимого количества кондиционеров.



























Вариант расчетно-графической работы
(спец.ПИЭ) Размер помещения,м3 Ориентация оконных проемов (часть света) Количество работаю-щих в помещении, чел. Количество ПЭВМ в помещении, шт. Избытки тепла на метр объема,Вт/м3 Масса пыли,мг/ч Масса этилового спирта,мг/ч Тип кондиционеров
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 3*2*2.5 C 1 1 29 1.2 0.5 БК-1500 БК-2000
2 3*2.5*2.5 З 1 1 31 1.5 0.7 БК-2000 БК-2500
3 3*3*2.5 Ю 2 1 40 2.9 0.9 БК-2500 БК-3000
4 3*3*2.7 В 2 1 35 3.1 1.0 БК-1500 БК-2500
5 3*3*3 С-З 3 2 30 4.2 1.2 БК-1500 БК-3000
6 3*4*2.5 С-В 2 1 32 3.0 0.6 БК-2000 БК-3000
7 3*4*2.7 Ю-З 3 2 39 4.5 1.1 БК-1500 БК-2000
8 3*4*3 Ю-В 3 3 37 4.1 1.5 БК-2000 БК-2500
9 3*4*3.5 C 3 2 28 4.6 1.2 БК-2500 БК-3000
10 3*4*4 З 3 2 36 4.9 1.0 БК-1500 БК-2500
11 3*4.5*2.5 Ю 3 3 42 4.4 1.7 БК-1500 БК-3000
12 3*4.5*2.7 В 3 3 35 4.3 1.8 БК-2000 БК-3000
13 3*4.5*3 С-З 3 2 31 4.0 1.1 БК-1500 БК-2000
14 3*4.5*3.5 С-В 3 3 33 4.7 1.5 БК-2000 БК-2500
15 3*4.5*4 Ю-З 3 2 43 4.8 1.2 БК-2500 БК-3000
16 4*4*2.5 Ю-В 2 2 44 3.3 1.6 БК-1500 БК-2500
17 4*4*2.7 C 3 1 27 4.1 0.6 БК-1500 БК-3000
18 4*4*3 З 4 3 35 6.0 1.8 БК-2000 БК-3000
19 4*4*3.5 Ю 3 2 43 4.2 1.2 БК-1500 БК-2000
20 4*4*4 В 1 2 36 1.1 1.0 БК-2000 БК-2500
21 4*4.5*2.5 С-З 1 1 34 1.3 0.7 БК-2500 БК-3000
23 4*4.5*3 Ю-З 2 2 37 2.9 1.4 БК-1500 БК-3000
24 4*4.5*3.5 Ю-В 3 2 39 4.3 1.2 БК-2000 БК-3000
25 4*4.5*4 С 3 3 30 4.4 1.9 БК-1500 БК-2000
26 4*5*2.5 З 4 3 35 6.1 1.5 БК-2000 БК-2500
27 4*5*2.7 Ю 2 2 40 3.4 1.1 БК-2500 БК-3000
28 4*5*3 В 3 2 35 4.5 1.3 БК-1500 БК-2500
29 4*5*3.5 С-З 4 4 32 6.2 2.1 БК-1500 БК-3000
30
4*5*4 С-В 2 2 31 3.5 1.0 БК-2000 БК-3000
31
4*5.5*2.5 Ю-З 1 1 42 1.4 0.4 БК-1500 БК-2000
32 4*5.5*2.7 Ю-В 2 1 39 3.6 0.6 БК-2000 БК-2500
33 4*5.5*3 C 3 3 29 4.7 1.8 БК-2500 БК-3000
34 4*5.5*3.5 З 4 3 31 6.5 2.0 БК-1500 БК-2500
35 4*5.5*4 Ю 2 2 40 3.6 1.3 БК-1500 БК-3000
36 4*6*2.5 В 2 2 35 3.7 1.0 БК-2000 БК-3000
37 4*6*2.7 С-З 3 3 30 4.8 1.7 БК-1500 БК-2000
38 4*6*3 С-В 4 4 32 6.6 2.2 БК-2000 БК-2500
39 4*6*3.5 Ю-З 5 4 39 7.5 2.5 БК-2500 БК-3000
40 4*6*4 Ю-В 2 2 37 3.8 1.0 БК-1500 БК-2500
41 4.5*2*2.5 С 2 2 28 3.9 1.3 БК-1500 БК-3000
42 4.5*2*2.7 З 3 2 36 4.9 1.6 БК-2000 БК-3000
43 4.5*2*3 Ю 1 1 42 1.5 0.7 БК-1500 БК-2000
44 4.5*2*3.5 В 2 2 35 3.0 1.2 БК-2000 БК-2500
45 4.5*2*4 С-З 2 2 31 3.5 1.0 БК-2500 БК-3000
46 4.5*3*2.5 С-В 1 1 33 1.7 0.5 БК-1500 БК-2500
47 4.5*3*2.7 Ю-З 2 1 43 3.2 0.7 БК-1500 БК-3000
48 4.5*3*3 Ю-В 3 3 44 4.7 1.7 БК-2000 БК-3000