ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ И НАРУЖНОГО ВОЗДУХА

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................ 5

1. ВЫБОР СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА........................................................ 6

2. ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ И НАРУЖНОГО ВОЗДУХА................................................................................................................................................................. 7

2.1 РАСЧЁТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВОЗДУХА В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ.............................................. 7

2.2 РАСЧЁТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА...................................................... 8

3. СОСТАВЛЕНИЕ БАЛАНСОВ ПО ВРЕДНОСТЯМ (ТЕПЛОТЕ, ВЛАГЕ, ПАРУ, ГАЗАМ, ПЫЛИ) ДЛЯ ТЕПЛОГО И ХОЛОДНОГО ПЕРИОДОВ ГОДА............................................................................. 9

3.1 РЕКОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЗДАНИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО ПАРАМЕТРОВ.... 9

3.2 ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ.............................................................................................................. 16

3.2.1 Оборудование с электроприводом................................................................................... 16

3.2.2 Обслуживающий персонал................................................................................................ 16

3.2.3 Искусственное освещение................................................................................................. 16

3.2.4 Солнечная радиация........................................................................................................... 17

3.2.5 Прочие................................................................................................................................. 20

3.3 ТЕПЛОПОТЕРИ........................................................................................................................ 20

3.3.1 Теплопотери через ограждающие конструкции.............................................................. 20

3.3.2 Прочие................................................................................................................................. 21

3.4 СОСТАВЛЕНИЕ БАЛАНСОВ ПО ВРЕДНОСТЯМ............................................................ 22

3.4.1 Баланс по теплоте............................................................................................................... 22

3.4.2 Баланс по влаге................................................................................................................... 23

3.4.3 Баланс по газам и пыли...................................................................................................... 23

4. ВЫБОР СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВОЗДУХООБМЕНА И РЕЖИМА РАБОТЫ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТНЫХ ПЕРИОДОВ ГОДА........................................ 27

5. РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА 28

5.1РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА В ТЕПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА............................................. 28

5.2 РАСЧЁТ ВОЗДУХООБМЕНА В ТЁПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА В НЕРАБОЧЕЕ ВРЕМЯ.. 28

5.3 РАСЧЁТ ВОЗДУХООБМЕНА В ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД ГОДА В РАБОЧЕЕ ВРЕМЯ. 32

5.4 РАСЧЁТ ВОЗДУХООБМЕНА В ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД ГОДА В НЕРАБОЧЕЕ ВРЕМЯ 32

5.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК ПО ВОЗДУХУ, ТЕПЛОТЕ И ХОЛОДУ............................ 34

6. ПОСТРОЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА В H-D ДИАГРАММЕ.................. 35

6.1 ТЁПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА....................................................................................................... 35

6.2 ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД ГОДА, РАБОЧЕЕ ВРЕМЯ............................................................. 35

6.3 ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД ГОДА, НЕРАБОЧЕЕ ВРЕМЯ........................................................ 36

7. ВЫБОР ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОНДИЦИОНЕРА................................................................... 38

7.1 СХЕМА КОНДИЦИОНЕРА................................................................................................... 38

7.2 ПРИЁМНЫЕ БЛОКИ БПЭ-3 И БСЭ1-3................................................................................. 38

7.3 ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР ФР2-3.............................................................................................. 39

7.4 КАМЕРА ОБСЛУЖИВАНИЯ КО-3....................................................................................... 40

7.5 ВОЗДУШНЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ВНО2-3........................................................................ 41

7. 6 КАМЕРА ОРАШЕНИЯ ОКФ-3.............................................................................................. 41

7.7 БЛОК ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ БП1-3............................................................................... 43

7.8 ВЕНТИЛЯТОРНЫЙ АГРЕГАТ ВКЭ1-3................................................................................ 43

7.9 ГАБАРИТЫ, МАССА И АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНДИЦИОНЕРА 44

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................................................... 46

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК............................................................................................... 47

ВВЕДЕНИЕ

Успешное разрешение задач охраны условий труда, в значительной мере зависит от состояния воздушной среды производственных, жилых и общественных помещений. Физические параметры воздуха: температура, влажность, подвижность, и чистота – влияют на самочувствие человека и его работоспособность. Большое значение имеют параметры воздуха и для ведения технологических процессов.

Создание необходимых условий можно осуществить путем подвода или отвода теплоты и влаги и замены загрязненного воздуха свежим. Комплекс технических средств, обеспечивающий заданные параметры воздуха в помещении, называются системой кондиционирования воздуха. Она обеспечивает создание и автоматическое поддержание заданных параметров воздуха в помещении независимо от меняющихся наружных метеорологических условий и переменных во времени выделений в помещениях.

Придание воздуху помещения необходимых свойств осуществляется при помощи отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Комплексы технических средств, обеспечивающих заданные параметры воздуха в помещении, называются системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Системы отопления предназначены для возмещения потерь теплоты через строительные ограждения помещений в холодный период года и поддержания в помещении необходимой температуры. В этом случае поддерживается всего одна величина – температура.

Приточно-вытяжная система вентиляции обеспечивает удаление от помещения пыли, образующейся при производственном процессе от машин, а также теплоты и влаги, выделяющейся с поверхности тела людей, избыточной теплоты, исходящей от оборудования, освещения.

Система кондиционирования воздуха обеспечивает создание и автоматическое поддержание заданных параметров воздуха в помещении независимо от меняющихся наружных метеорологических условий и переменных во времени вредных выделений в помещениях.

Системы кондиционирования и вентиляции состоят из устройств, для термовлажностной обработки воздуха, очистки его от пыли, биологических загрязнений и запахов, перемещения и распространения воздуха в помещении, автоматического управления аппаратурой и процессами.

В данной курсовой работе рассчитывается система кондиционирования для прядильного цеха. План цеха с указанием расположения станков и их типом изображен на рисунке 1.

1. ВЫБОР СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА

В данной курсовой работе предложено выбрать систему обеспечение микроклимата для помещения прядильного цеха, расположенного на втором этаже двухэтажного здания в Иркутске. В цехе установлено 36 станков ППМ-120-МС. На каждые 5 станков необходимо присутствие одного работника, в цехе также постоянно находится 1 мастер, 2 ученика, 2 съемщицы. Таким образом, в проектируемом помещении численность обслуживающего персонала составляет 13 человек. Источниками тепловыделений в помещении являются станки, обслуживающий персонал, солнечная радиация, поступающая через светопрозрачные ограждения (окна) и источники искусственного освещения. Влага выделяется только от обслуживающего персонала.

Обеспечение микроклимата предполагает поддержание метеорологических параметров (таких как температура воздуха, влажность воздуха и скорость перемещения воздуха в помещении) на оптимальном или допустимом уровне. Метеорологические параметры считаются оптимальными, если система терморегуляции человека не испытывает напряжение. Допустимые параметры – если в отдельные моменты времени система терморегуляции человека испытывает напряжение, не приводящее к потере трудоспособности. Параметры считаются технологически оптимальными, если создаются наилучшие условия для протекания технологического процесса.

В проектируемом прядильном цехе приоритет при выборе метеорологических параметров имеют технологии. Это связано с тем, что производственный процесс неразрывно с этими параметрами связан и очень чувствителен к их изменениям.

То есть необходимо обеспечить оптимальный микроклимат для технологий и оптимальный или допустимый для людей. Для этих целей предназначены системы кондиционирования.

ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ И НАРУЖНОГО ВОЗДУХА

2.1 РАСЧЁТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВОЗДУХА В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ

Для определения расчетных параметров воздуха в рабочей зоне производится сравнение параметров микроклимата оптимальные для техники [1] с оптимальными и допустимыми комфортными параметрами для обслуживающего персонала [1]. Для этого необходимо уточнить некоторые параметры помещения, в котором проектируется СКВ:

Категория работ. Работа средней тяжести IIа, так как проектируется прядильный цех, работы по которому заключаются в обходе станков и переносе тяжестей массой не более 1 кг.

Характер рабочего места. Постоянное, так как работник обязан присутствовать на нём фактически 100% рабочего времени, а рабочая смена длиться более 2 часов.

Цех или участок. По заданию СКВ проектируется для прядильного цеха.

Для удобства сравнения, данные по параметрам микроклимата сведены в таблицы 2.1, 2.2 и 2.3.

Таблица 2.1 –Оптимальные метеорологические условия для технологического процесса в рабочей зоне производственных помещений
Метеорологический параметр	Тёплый период года	Холодный период года
Влажность , %	55 - 65	55 - 65
Температура tв, ºС	24 - 25	22 - 24
Таблица 2.2 –Оптимальные параметры на постоянных рабочих местах для обслуживающего персонала, занятого работой категории IIа
Метеорологический параметр	Тёплый период года	Холодный период года
Влажность , %	40 - 60	40 - 60
Температура tв, ºС	21 - 23	18 - 20
Скорость движения воздуха , м/с	не более 0,3	не более 0,3
Таблица 2.3 –Допустимые параметры на постоянных рабочих местах для обслуживающего персонала, занятого работой категории IIа
Метеорологический параметр	Тёплый период года	Холодный период года
Влажность , %	не более 65	не более 75
Температура tв, ºС	18 - 27	17 – 23
Скорость движения воздуха , м/с	не более 0,2 - 0,4	не более 0,3

Видно, что температурные диапазоны оптимальных комфортных параметров для персонала не входят в диапазон с оптимальными параметрами для технологий, поэтому расчётные величины принимаем по оптимальным для технологий и допустимым для персонала из соображений экономической целесообразности, которая заключается в следующем:

· расчётным параметром для тёплого периода берется верхняя граница диапазона. Таким образом снижается нагрузка на СКВ по холоду и сушке.

· для холодного периода – нижняя граница. Снижается нагрузка по теплоте и увлажнению.

Принятые значения величин представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 –Расчётные параметры внутреннего воздуха в рабочей зоне
Метеорологический параметр	Тёплый период года	Холодный период года
Температура , ºС
Влажность , %
Скорость движения воздуха , м/с	0,3	0,3

2.2 Р АСЧЁТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА

Проектируемая СКВ предполагает использование параметров группы Б. Источником информации для определения параметров наружного воздуха является [2]. Данные сведены в таблицу 2.5.

3. СОСТАВЛЕНИЕ БАЛАНСОВ ПО ВРЕДНОСТЯМ (ТЕПЛОТЕ, ВЛАГЕ, ПАРУ, ГАЗАМ, ПЫЛ И) ДЛЯ ТЕПЛОГО И ХОЛОДНОГО ПЕРИОДОВ ГОДА

3.1 РЕКОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЗДАНИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕДОСТАЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ.

Для составления балансов по вредностям необходимо рассчитать статьи потерь и выделений, что в свою очередь требует принятия (или вычисления) ряда параметров помещения.

Последовательно рассмотрим конструкцию всех элементов помещения. В случае необходимости перестроим или дополним соответствующий элемент. В процессе рассмотрения, определим все параметры, необходимые для дальнейших расчётов

Стены. По заданию стены несущие. Разрушим здание и установим стены самонесущие. Принимаем стандартную сетку колонн (расстояние между колоннами равно 6 метрам). Материалом для стен служит силикатный кирпич (кладка в 2 кирпича), с внутренней стороны на стены наносится 1,5 сантиметра штукатурки, а с наружной стороны выполним “Липецкую” кладку. В качестве штукатурки принимается песчано-цементный раствор. Формула для определения термического сопротивления стены:

R_ст = , (3.1)

где – коэффициент теплоотдачи воздуха внутренней поверхности ограждающей конструкции (к штукатурке), по [3], таблица 7: = 8,7 Вт/(м²·К);

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции воздуху, по [3]: = 23 Вт/(м²·К);

– толщина кирпичной кладки в 2,5 кирпича, согласно [4] = 0,64 м;

– толщина штукатурки, принимаем = 0,02 м;

– коэффициент теплопроводности кирпичной кладки. Для его определения необходимо знать условия эксплуатации здания. По [3] приложение В зона влажности для Иркутска - сухая, по таблице 1 влажностный режим помещения здания – нормальный, значит по таблице 2 условия эксплуатации – А: = 0,7 Вт/(м·К);

– коэффициент теплопроводности цементно-песчаного раствора, по [5] при тех же условиях эксплуатации: = 0,76 Вт/(м·К);

R_ст = = 1,099(м²·К)/Вт.

Теперь необходимо определить , отвечающее санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, а также условиям энергосбережения, согласно с требованиями [3]. Формула для расчёта :

, (3.2)

где – расчётная температура внутреннего воздуха в холодный период года, = 22 ºС;

– расчётная температура наружного воздуха в холодный период года, = –23 ºС;

– нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, по [3], таблица 5:

= – t_р, где t_р – температура точки росы, определяется по и с использованием Н-d диаграммы = 18ºС. Тогда = 22 –18= 4 ºС.

– принималось ранее, = 8,4 Вт/(м²·К);

n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, по [3], таблица 6: n = 1;

= = 1,667 (м²·К)/Вт.

Допустимое термическое сопротивление по условиям энергосбережения принимается по [3], таблица 4. Для этого необходимо определить градусо-сутки отопительного периода (Dd):

Dd= (t_int – t_ht.)·Z_ht, (3.3)

где t_int = 22 ºС;

t_ht – средняя температура в период, когда среднесуточная температура воздуха была ниже или равна 8 ºС, по [2] таблица 1, t_ht = -7,3 ºС;

Z_ht – продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха ниже или равной 10 ºС, также по [2], Z_ht = 258 сут.;

Dd = (22 + 7,3)·258 = 7559,4 ºС·сут, значит

= а·Dd+b,

где а,b – коэффициенты.

=0,0002·7559,4+1=2,512 (м²·К)/Вт.

Результаты расчёта сведены в таблицу 3.1.

Имеющееся термическое сопротивление не удовлетворяет условиям энергосбережения. Следовательно, необходимо наложить слой изоляции, который расположим между слоями кирпичной кладки во избежание износа слоя изоляции. В качестве материала изоляции примем пенополистирол. Толщина слоя изоляции рассчитывается по следующему уравнению:

= R_ст = , (3.4)

где неизвестным является . = 0,038 Вт/(м·К). Тогда = 0,055 м. Примем = 5,5 см. Тогда R_ст = 2,5464 (м²·К)/Вт. Сечение стены с обозначением составляющих материалов приведено на рисунке 3.1.

1 – кирпичная кладка утеплитель; 2 - утеплитель; 3 – штукатурка.

Рисунок 3.1 – Сечение стены

Покрытие. Заданная высота потолков Н = 5,6 м. превышает оптимальную для помещений текстильной промышленности Н_опт = 4,2 м., поэтому помещение дополняется подвесным потолком на уровне Н_опт, в который будут встроены источники искусственного освещения (люминесцентные лампы). Схема показана на рисунке 3.2.

Пространство между покрытием и навесным потолком можно будет использовать для прокладки различных коммуникаций. Чтобы в этой «прослойке» не создавались неблагоприятные для материалов условия (влажность, пыльность, наличие микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности), этого пространство соединяется с основным объёмом цеха (отверстия, вытяжки, люки).

Поскольку рассчитываемый цех находится на втором этаже, а здание двухэтажное, то для учёта потерь через крышу следует принять конструкцию покрытия, то есть материалы, их расположение и толщину. Воспользуемся [4]. Покрытие примем тёплое (поскольку микроклимат обеспечивать будет только СКВ) и плоскостное (размеры помещении невелики и напряжения на прогиб будут в пределах допустимого). Кровлю соорудим скатную с уклоном 10% (чтобы не возникло необходимости создавать систему внутренних водостоков). Параметры материалов возьмём из [3], приложение 3*.Слои, снизу вверх:

Железо - бетонная плита. = 2,04 Вт/(м·К), = 0,03 м;

Теплоизоляция. Теплоизоляционный материал выполним из пенополистирола по [6].

= 0,038 Вт/(м·К).

Стяжка. Цементно-песчаный раствор. = 0,76 Вт/(м·К), = 0,02 м;

Гидроизоляция (кровля). Три слоя рубероида по [7]. = 0,17 Вт/(м·К), = 0,009 м и три слоя битумной мастики Вт/(м·К), м.

Термическое сопротивление крыши:

R_кр = , (3.5)

Требуемое термическое сопротивление должно удовлетворять условиям энергосбережения и санитарно-гигиеническим нормам:

= 1,667 < R_кр – санитарно-гигиенические нормы выполняются;

= 2,512 > R_кр – несоответствие.

Принимаем R_кр = и найдём требуемую толщину изоляции:

R_тр =2,512= => = 0,12 м.

Примем = 0,12 м, тогда расчётное значение R_кр = 2,512(м²·К)/Вт;

Схему принятого покрытия приведём на рисунке 3.3.

1 – гидроизоляция; 2 – стяжка; 3 – теплоизоляция; 4 – железобетонная плита; 5-пароизоляция.

Рисунок 3.3 – Фрагмент покрытия.

Толщина покрытия h_покр = 0,187 м. Значит рабочий объём помещения V = 5630,04м³.

Светопрозрачные ограждения (окно).Окна нормируются по двум параметрам – термическому сопротивлению и площади.Требуемое термическое сопротивление по условиям энергосбережения по [3]. R_req = 0,302 (м²·К)/Вт.

Станки. Станки на участке расположены неверно с точки зрения равномерности естественного освещения. Развернём их на 90º. При этом придётся убрать внутренние перегородки, чтобы не мешать конвекции воздуха и освободить площади. Между станками предусмотрим расстояние в 0,8 м., для свободного перемещения персонала. В середине помещения и у боковой стены оставим сквозную свободную зону шириной соответственно в 1,1 м и 2 м для удаления готовой продукции механизированным способом и свободного прохода персонала к лестницам в случае опасности.

Двери. Выбираем двери стальные, двухстворчатые, глухие по [12]. Ширина полотен 1515 мм и высота 2350мм. Фрагмент двери представлен на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 –Фрагмент двери

Кондиционер.Кондиционер необходимо установить к внутренним стенам проектируемого цеха, в отдельном помещении. Необходимость данного решения в том, чтобы создать более благоприятный микроклимат. Размеры помещения выберем с учетом габаритов кондиционера (ширина кондиционера не одинакова по его длине и определяется габаритными размерами (по ширине) входящего в его состав оборудования), а также с учетом свободного прохода персонала по периметру.

Прочее. После оборудования цеха СКВ отпадёт необходимость использования вентиляционных шахт (позиции 9-10 и 18 - 19), поэтому их следует удалить. Реконструкции завершены. Схема реконструированного цеха приведена на рисунке 3.6.

3.2 ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ

Расчёт проводится для тёплого и холодного периодов года, в рабочее и нерабочее время.