Курсовая работа по кондиционированию и системам вентиляции на тему системы вентиляции

Объектом глубокого инженерного исследования выступает одноэтажное промышленное здание прямоугольной формы. Основные геометрические и архитектурно-строительные характеристики данного сооружения критически важны, поскольку именно они жестко детерминируют аэродинамику внутренних воздушных потоков, схему распределения конвективных струй и колоссальные масштабы трансмиссионных теплопотерь.
В соответствии с предоставленной проектной документацией и генеральным планом, габаритные размеры промышленного здания в осях составляют 42 метра в длину и 24 метра в ширину. Данные габариты формируют общую площадь производственных помещений, равную F = 1008 м². Высота помещения от уровня чистого пола до низа несущих стропильных конструкций покрытия (ферм) составляет ровно 11 метров. Данный параметр является основополагающим для расчета температурных градиентов по высоте цеха, определения профиля избыточного давления (гравитационного напора) и вычисления удельной энтальпии перегретого воздуха, удаляемого из верхней (подкровельной) зоны. Строительный объем производственного корпуса, определяющий массу внутреннего воздуха и базовые кратности воздухообмена, составляет Vзд = 1008 ∙11 = 11 088 м³.
Естественное освещение центральных пролетов и дополнительная аэрация (удаление избытков конвективного тепла) осуществляются через световой аэрационный фонарь прямоугольного сечения, интегрированный в несущую конструкцию кровли. Размеры светопрозрачных поверхностей фонаря составляют h = 2,5 метра в высоту и a = 3 метра в ширину. Главный продольный фасад здания, подверженный наибольшему воздействию ветровых нагрузок и инсоляции, имеет строгую северо-восточную (СВ) ориентацию. Остекление наружных несущих стен выполнено в два раздельных яруса, что обеспечивает оптимальное распределение коэффициента естественной освещенности (КЕО) по площади цеха: высота светопрозрачных конструкций нижнего (первого) яруса составляет 3,7 метра, верхнего (второго) яруса — 2,2 метра.
Штатное расписание предприятия предусматривает работу 35 квалифицированных сотрудников, распределенных по двум рабочим сменам для обеспечения непрерывности металлургического цикла: 20 человек задействованы в первую (дневную) смену, 15 человек — во вторую (вечернюю) смену. Сырьевой логистический баланс цеха предусматривает регулярный ввоз снаружи 20 тонн холодных шихтовых материалов (чугунного лома, ферросплавов) и формовочного кварцевого песка за одну рабочую смену. Нахождение этих массивных холодных объектов в объеме помещения является мощнейшим теплоотводом, который должен быть математически учтен при разработке зимнего теплового баланса.
Климатические условия района застройки (г. Барнаул)
Проектируемый индустриальный объект располагается в городе Барнаул (Алтайский край). Данный регион находится на 52° северной широты и отличается резко континентальным климатом. Подобная климатическая картина характеризуется экстремальными сезонными амплитудами: глубокими отрицательными температурами и сильными ветрами в длительный зимний период, а также высокими температурами и интенсивной прямой солнечной инсоляцией в короткие летние месяцы. Подобная жесткая специфика требует от инженера проектирования адаптивных, высоконадежных вентиляционных и отопительных систем, способных адекватно реагировать на колоссальные колебания энтальпии и влагосодержания наружного воздуха.
В строгом соответствии с фундаментальными нормами строительной климатологии (СП 131.13330.2020), для проектирования инженерных систем используются строго дифференцированные наборы метеорологических параметров, вероятность реализации которых научно обоснована многолетними метеорологическими наблюдениями :
Теплый период года (Параметры А): Данные параметры применяются для расчета максимального воздухообмена, направленного на ассимиляцию пиковых технологических и радиационных теплоизбытков, а также для систем воздушного душирования рабочих мест у источников лучистого тепла. Расчетная температура наружного воздуха для Барнаула по параметрам А принимается равной +23,9 °C, удельная энтальпия (теплосодержание влажного воздуха) составляет 51,9 кДж/кг, а расчетная скорость ветра — 1 м/с.
Холодный период года (Параметры Б): Данный жесткий комплекс параметров используется для вычисления максимальных трансмиссионных теплопотерь через ограждающие конструкции, определения инфильтрационной нагрузки и подбора максимальной тепловой производительности водяных калориферных установок приточных систем. Расчетная температура воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 опускается до экстремальных -39 °C. Удельная энтальпия в этот период составляет -38,9 кДж/кг, а расчетная скорость ветра достигает 2 м/с.
Отопительный период: Для выполнения интегральных теплофизических расчетов сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций и расчета энергопотребления здания за сезон используются усредненные параметры отопительного периода. Средняя температура отопительного периода (tср.от.п) в Барнауле составляет -7,7 °C, а его общая продолжительность (Zот) равна 221 суткам.
Параметры инсоляции: Для расчета теплопоступлений от солнечной радиации в летний период учитывается географическая широта 52° с.ш. Для северо-восточной (СВ) ориентации фасада максимальная интенсивность прямой солнечной радиации (qп) достигает 449 Вт/м², а рассеянной (qr) — 131 Вт/м².
Санитарно-гигиеническое обоснование требуемых параметров внутреннего воздуха
В соответствии с нормативными документами ГОСТ 12.1.005-88, СанПиН и СНиП 41-01-2003, параметры внутреннего микроклимата в обслуживаемой рабочей зоне (пространство высотой до 2 метров над уровнем пола) литейного цеха должны строго компенсировать высокие тепловые нагрузки на организм рабочих. Литейное производство классифицируется как тяжелый физический труд (Категория III).
Для холодного и переходного периодов года: Ввиду высокой интенсивности метаболизма, температура воздуха на постоянных рабочих местах должна поддерживаться в достаточно низком диапазоне от +13 °C до +19$ °C, чтобы обеспечить адекватный отвод явного тепла от тел рабочих и предотвратить тепловой удар. Для проведения базовых теплотехнических расчетов (определения температурного напора) принимается оптимальное нормативное значение tв = +15 °C. При этом скорость движения воздуха не должна превышать 0,5 м/с для предотвращения переохлаждения организма, находящегося в состоянии интенсивного потоотделения.
Для теплого периода года: Ситуация радикально меняется. Ввиду наличия колоссальных технологических теплоизбытков от расплавленного металла, строительными нормами допускается, чтобы температура воздуха в рабочей зоне превышала расчетную температуру наружного воздуха по параметрам А, но не более чем на 4 °C. Следовательно, допустимая температура рабочей зоны летом составляет tр.з = 23,9 + 4 = 27,9 °C. Относительная влажность строго ограничивается верхним пределом в 75%, а предельно допустимая скорость движения воздуха увеличивается до 0,6 м/с для интенсификации процесса конвективного теплообмена и испарения влаги с поверхности тела рабочего.