PROIECTAREA UNUI SISTEM DE VENTILATIE AL UNOR LABORATOARE DE SUDURA

PROIECTAREA UNUI SISTEM DE VENTILATIE AL UNOR LABORATOARE DE SUDURA

Rolul unei instalatii de ventilatie este de a stabili sau de a mentine conditii de temperatura, umiditate, continut de praf si produse gazoase, compatibile cu un anumit grad de confort, in prezenta diverselor aporturi exterioare, respectand nivelul de zgomot si de viteza de deplasare a aerului compatibilitate cu acest confort.

Ventilatia poate fi naturala sau mecanica, functie de modul in care aerul este circulat in incinte: in cazul ventilatiei naturale aerul este recirculat prin diverse "deschideri" ale cladirilor in mod natural, sub efectul vantului sau al tirajului, in timp ce in cazul ventilatiei mecanice se foloseste un dispozitiv mecanic (ventilator) care vehiculeaza prin incinta aer exterior (sau in amestec cu aer interior).

Pentru a obtine in incintele ventilate conditii de temperatura, presiune si umiditate precise(fixate anterior), aerul va trebui supus in prealabil unui proces de tratare complexa, proces ce poate cuprinde incalziri, raciri, umidificari, dezumidificari, filtrari, etc.

Proiectarea unui sitem de ventilatie

1 Memoriul tehnic

2. Note de calcul

1. Parametrii climatici de calcul.

2. Sarcina termica a incaperilor climatizate.

3. Bilantul termic al incaperilor climatizate.

4. Bilantul de umiditate al incaperilor climatizate.

5. Calculul debitului de aer necesar.

6. Tratarea complexa a aerului.

7. Stabilirea centralei pentru tratarea complexa a aerului.

8. Dimensionarea canalelor de aer.

1. Memoriu tehnic

Prezenta lucrare reprezinta proiectul instalatiilor de climatizare pentru cladirea firmei Redplast.

Din conditia preluarii simultane a degajarilor de caldura si umiditate pentru situatia de vara, a rezultat un debit de aer necesar de 6.25 m³/h.

In vederea realizarii unei economii de energie atat in situatia de vara cat si in cea de iarna, o parte dein debitul de aer evacuat din cladire va fi recirculat.

Debitul minim de aer proaspat, a fost determinat din conditia respectarii normelor sanitare, rezultand valoarea de 0.625 m³/h.

1.a. Canalele de aer

Introducerea aerului climatizat se realizeaza prin anemostate, situatie in care se accepta valori mai mari ale vitezei de refulare a aerului in interior.

Evacuarea aerului viciat din interior se realizeaza prin anemostate racordate la canalele de aspiratie aer, pozate la nivelul inferior al grinzilor de rezistenta. Acest aer ajunge la subsol, de unde se evacueaza in exterior prin intermediul unor rame cu jaluzele de suprapresiune.

Canalele de aer se executa din tabla zincata, a carei grosime variaza in functie de perimetrul acestora. Izolarea canalelor se realizeaza cu vata minerala protejata cu cas. impregnat.

Pentru reglarea debitului de aer in reteaua de refulare, au fost prevazute tronsoane de uniformizare inaintea anemostatelor, precum si clapete de reglaj, atat pe traseul de introducere cat si pe cel de evacuare.

Pentru reducerea nivelului zgomotului in instalatie s-au luat urmatoarele masuri :

s-au respectat vitezele recomandate pentru aer, din cerinta de confort

s-au respectat conditiile aerodinamice ale pieselor speciale

izolarea termica reprezinta implicit si o izolare fonica.

1.b. Centrala de tratare a aerului

Aceasta cuprinde:

agregatul pentru tratarea complexa a aerului;

pompe de circulatie pentru apa pulverizata ;

panou pentru automatizarea proceselor de tratare a aerului.

Agregatul pentru tratarea complexa a aerului cuprinde :

camera de amestec, prevazuta cu doua rame cu jalujele, opuse, actionate simultan ;

filtru de praf ;

bateria de preincalzire ;

bateria de racire ;

camera de pulverizare in contracurent ;

bateria de preincalzire ;

ventilatorul de introducere.

Avand in vedere si regimul de functionare a instalatiei numai cu aer proaspat, cand temperatura interioara devine egala cu cea exterioara (situatie in care recircularea aerului nu mai este justificata economic) ramele cu jaluzele opuse au fost dimensionate la intreg debitul de aer de calcul.

Priza de aer proaspat, construita din 3 rame cu jaluzele opuse este amplasata la cota +1.00 m in exterior.

Functionarea agregatului pentru tratarea complexa a aerului pe timp de iarna necesita urmatoarele racorduri tehnologice:

racord la reteaua de agent termic 90^o / 70^o C pentru BRI si BR ;

racord la reteaua de apa pentru CP .

Functionarea agregatului pentru tratarea complexa a aerului pet imp de vara necesita urmatoarele racorduri tehnologice:

racord la reteaua de agent termic 90^o / 70^o C pentru BRI ;

racord la reteaua de apa pentru CP ;

racord de apa racita 9^o / 6^o C de la instalatia frigorifica pentru BR .

Automatizarea functionarii instalatiei de climatizare nu a facut obiectul prezentului proiect, care cuprinde numai locul de amplasare pentru panoul de automatizare.

Pentru respectarea normelor de tehnica a securitatii muncii s-au prevazut :

protejarea curelelor de transmisie a ventilatoarelor cu aparatori construite din platbanda si plasa de sarma ;

racordarea la priza de impamantare a tuturor aparatelor electrice.

Note de calcul 

Parametrii climatici de calcul

Parametrii climatici exteriori de calcul (Vara)

a)    Temperatura efectiva a aerului exterior t_e

Temperatura efectiva a aerului exterior (t_e) este temperatura orara efectiva ce caracterizeaza starea aerului exterior .

- temperatura medie zilnica;

c - coeficientul de corectie al amplitudinii oscilatiei zilnice de temperatura ;

- amplitudinea oscilatiei zilnice a temperaturii.

t _em = 24,8 x_clim = 12,65 A_z = 4

t_e =24,8+4 = 28,8 (^oC)

Pentru    E(28,8 ;12,65) determinam din diagrama h-x:

h_E = 61 [kJ/kg aer uscat]

unde : h_E - entalpia aerului umed;

- umiditatea relativa a aerului umed.

Calculul temperaturii exterioare t_e este dat in tabelul 1.

Tabel 1.

b)    Intensitatea radiatiei solare

unde: intensitatea radiatiei solare directe;

intensitatea radiatiei solare medie;

a₁ - factorul de corectie a radiatiei solare in functie de atmosfera;

a₁ = 0,85

a₂- coeficientul de corectie in functie de altitudine.

a₂= 1,00

Calculul intensitatii solare este dat in tabelul 2:

Tabel 2

1.2. Parametrii climatici exteriori de calcul (IARNA)

Temperatura interioara de calcul (VARA)

Se adopta :

t_iv - este temperatura aerului masurata in centrul incaperii la inaltimea de 1,5 m de la pardoseala cu un termometru protejat impotriva radiatiilor indirecte.

2.1.4 Temperatura interioara de calcul (IARNA)

Se adopta:

2. Calculul sarcinii termice a incaperilor climatizate

2.2.1 Sarcina termica de vara ( Q_V )

a)    Calculul aporturilor de caldura din exterior( Q_ap )

unde :

Q_ap - aportul de caldura din exterior prin elemente inertiale (pereti, terase ,plansee) ; prin elemente neinertiale (ferestre ) si de la incaperile vecine.

a₁) Aporturile de caldura prin elemente inertiale ( Q_PE )

unde :

q- flux unitar

S - suprafata

unde :

- coeficient de transfer termic a aerului interior;

t_s - temperatura echivalenta de calcul a aerului exterior;

t_sm - temperatura echivalenta medie de calcul a aerului exterior;

t_i - temperatura interioara de calcul.

Temperatura echivalenta a aerului exterior se calculeaza cu formula:

- temperatura efectiva a aerului exterior este :

unde:

A - coeficient de amortizare ;

- coeficient de transfer termic a aerului exterior.

Intensitatea radiatiei solare este : I =147

Se calculeaza temperatura echivalenta a aerului exterior:

Temperatura echivalenta medie de calcul a aerului exterior este:

Intensitatea radiatiei solare medie este: I_med =269.95

Astfel :

Temperatura interioara de calcul este:

Coeficientul de transfer termic a aerului interior este:

a₂)    Aporturile de caldura prin elemente fara inertie (ferestre)

S-suprafata totala a ferestrei;

S_i- suprafata insorita a ferestrei;

t^*_s- temperatura exterioara echivalenta de calcul;

c₁- coeficientul de calitate;

c₁=0.09

c₂- coeficientul de ecranare al ferestrei;

c₂=0.6

c₃- raportul dintre suprafata geamului si suprafata totala a ferestrei;

c₃=0.8

m- coeficient de acumulare a fluxului termic radiant.

A - latimea unei ferestre de la intrarea principala;

H - inaltimea;

S₁, S₂ - latimea elementului de umbrire.

Calculul sarcinii termice de vara pentru ferestre este dat in tabelele 5 si 6.

b) Calculul degajarilor de caldura

b₁) Calculul degajarilor de caldura de la oameni.

unde :

N - numarul ocupantilor; N=45

- degajare ;=120 [W/pers.]

b₂) Calculul degajarii de caldura de la iluminat

Sarcina termica de iarna (de incalzire) Q_i

unde :

- degajarile de caldura;

- degajarile de caldura de la oameni.

unde :

N - numarul ocupantilor; N=45

- degajare ;=125[W/pers.] iarna

- degajarea de caldura de la corpurile de iluminat

astfel:

2.3. Bilantul termic al incaperilor climatizate

Bilantul termic al incaperilor climatizate se refera la calculul sarcinii termice a incaperilor climatizate si aceste calcule sunt date in tabelele 3 si 4 pentru terasa,care are suprafata de 15x20=300m ² si respectiv calculul sarcinii termice pentru peretele exterior principal care are suprafata de 15x3=45 m².

Calculul aporturilor de caldura din exterior este dat in 2.2; 2.2.1.a_1.

In tabelele 5 si 6 se da calculul sarcinii termice pentru elemente fara inertie si anume ferestra principala care are suprafata de 2x2=4m². Aporturile de caldura prin elemente neinertiale sunt calculate la 2.2; 2.2.1.a₂)

Bilantul termic al incaperilor este calculat in tabelul 7.

Tabel 3- calculul sarcinii termice a incaperilor climatizate

Tabel 4- calculul sarcinii termice a incaperilor climatizate

Pentru perete exterior

Tabel 5- Calculul sarcinii termice de vara pentru ferestre

Tabel 6- Calculul sarcinii termice de vara pentru ferestre

Tabel 7- Bilantul termic al incaperilor

2.4. Bilantul de umiditate al incaperilor climatizate

Bilantul de umiditate (de vara) G_v

Bilantul de umiditate de vara se calculeaza cu formula:

unde :

N- numarul ocuptilor;

g_v- masurarea umiditatii pe ora [g/h].

Bilattul de umiditate (de iarna) G_i

Bilantul de umiditate de iarna se calculeaza cu formula:

unde :

N- numarul ocupantilor ;

g_i- masura umiditatii pe ora [g/h].

Calculul debitului de aer necesar

Debitul de aer proaspat se calculeaza cu formula :

unde :

- debitul de aer proaspat

- concentratia de in aerul incaperilor

- concentratia admisibila de in aerul incaperilor

- concentratia de refulata din aerul incaperilor

unde :

N -numarul ocupantilor;

35- degajarile de CO₂ ale oamenilor

Debitul de aer ce trebuie introdus (refulat) pe gura de refulare este egal cu diferenta dintre debitul masic si debitul de aer proaspat si anume:

Calculam debitul masic de aer din incaperi cu urmatoarele formule:

Astfel alegem valoarea cea mai mare:

Cu aceste date putem calcula debitul ce trebuie refulat:

Debitul minim de aer proaspat trebuie sa fie egal cu 0.1din debitul masic necesar :

Astfel debitul necesar de aer este egal cu:

Tratarea complexa a aerului

Tratarea complexa a aerului (Vara)

Tratarea complexa a aerului se face prin calcularea parametrilor unor anumite puncte, care reprezinta starea aerului in momentul respectiv.

Se calculeaza:

a) Parametrii aerului interior

Care sunt dependenti de temperatura interioara si umiditatea relativa interioara

Punctul care defineste acesti parametrii este notat cu:

Temperatura interioara si umiditatea relativa, pentru vara, sunt date,iar cu ajutorul diagramei h-x vom citi si ceilalti doi parametri, entalpia aerului umed (h_i) si continutul de vapori de apa al aerului umed (x_i), care caracterizeaza acest punct.

b)    Parametrii aerului exterior

Parametrii sunt dependenti de temperatura exterioara si continutul de vapori de apa al aerului umed (x_e).

Punctul care defineste acesti parametrii este notat cu:

Temperatura exterioara si continutul de vapori de apa al aerului umed (x_e) sunt date,iar cu ajutorul diagramei h-x vom citi si ceilalti doi parametri, entalpia aerului umed (h_e) si umiditatea relativa interioara ,care caracterizeaza acest punct.

c) Parametrii de amestec a aerului (punctul M)

Este un proces de amestec intre parametrii aerului exterior si interior M=I_v+E_v

Punctul M este in functie de( ) si continutul de vapori de apa al aerului umed (x_M).si entalpia aerului umed (h_M).

Punctul care defineste acesti parametrii este notat cu:

Se va calcula :entalpia aerului umed (h_M) si continutul de vapori de apa al aerului umed (x_M) cu urmatoarele formule:

Avand x_M si h_M se vor citi din diagrama h-x si ceilalti doi parametrii. si.

d) Parametrii de incalzire a aerului (punctul C_v)

Parametrii sunt dependenti de temperatur punctului de incalzire a aerului si de paralela razei procesului care este

Punctul care defineste acesti parametrii este notat cu :

Paralela este dusa prin punctul M.

Temperatura de incalzire a aerului si paralela razei procesului sunt date,iar cu ajutorul diagramei h-x vom citi si ceilalti trei parametri, entalpia aerului umed (h_c), umiditatea relativa si continutul de vapori de apa al aerului umed (x_c), care caracterizeaza acest punct.

e) Parametrii de uscare a aerului ( punctul U)

Parametrii sunt dependenti de temeratura punctului de incalzire a aerului si de dreapta dusa de la punctul M la punctul 1.Punctul care defineste acesti parametrii este notat cu:

Temperatura punctului de incalzire a aerului este data ,iar cu ajutorul diagramei h-x vom citi si ceilalti trei parametri: entalpia aerului umed (h), umiditatea relativa si continutul de vapori de apa al aerului umed (x) care caracterizeaza acest punct.

f) Parametrii punctul 1

Parametrii sunt dependenti de temeratura bateriei de racire si de umiditatea relativa

Punctul care defineste acesti parametrii este notat cu :

Temperatura bateriei de racire si umiditatea relativa .sunt date,iar cu ajutorul diagramei h-x vom citi si ceilalti doi parametri: entalpia aerului umed (h) si continutul de vapori de apa al aerului umed (x) care caracterizeaza acest punct.

Tratarea complexa a aerului pe timpul verii este data in tabelul 8.

Tratarea complexa a aerului (Iarna)

Tratarea complexa a aerului se face prin calcularea parametrilor unor anumite puncte, care reprezinta starea aerului in momentul respectiv.

Principiul de calcul este acelasi ca si la tratarea aerului in timpul verii, iar punctele sunt urmatoarele:

1.

2.

3.

4.

5.

Tratarea complexa a aerului pe timpul iernii este data in tabelul 9.

2.6.3. Procese de tratare complexa a aerului

M-U- proces de amestec si uscare;

U-R- proces adiabatic de uscare -racire ( apa circula in circuit inchis);

R-C- proces de reincalzire, in bateria BPI;

C-I - evolutia parametrilor aerului in interiorul incaperii.

P-R- umidificare adiabata.

Tabel 8-Tratarea Complexa a aerului (vara).

Tabel 9- Tratarea complexa a aerului (iarna)

2.7. Stabilirea centralei pentru tratarea complexa a aerului

Din calcule a rezultat o centrala cu dimensiunile urmatoare:

Lungimea L=5830mm si latimea l =1000mm.

Centrala este compusa din urmatoarele elemente:

ventilator de evacuare ;

camera de amestec;

filtru cu saci;

baterie de incalzire;

baterie de racire;

camera de pulverizare;

ventilator de introducere;

ventil cu 3 cai;

pompa recirculare apa;

baterie de preincalzire.

Avand in vedere si regimul de functionare a instalatiei numai cu aer proaspat, cand temperatura interioara devine egala cu cea exterioara (situatie in care recircularea aerului nu mai este justificata economic) ramele cu jaluzele opuse au fost dimensionate la intreg debitul de aer de calcul.

Priza de aer proaspat, construita din 3 rame cu jaluzele opuse este amplasata la cota +1.00 m in exterior.

Functionarea agregatului pentru tratarea complexa a aerului pe timp de iarna necesita urmatoarele racorduri tehnologice:

racord la reteaua de agent termic 90^o / 70^o C pentru BRI si BR ;

racord la reteaua de apa pentru CP .

Functionarea agregatului pentru tratarea complexa a aerului pe timp de vara necesita urmatoarele racorduri tehnologice:

racord la reteaua de agent termic 90^o / 70^o C pentru BRI ;

racord la reteaua de apa pentru CP ;

racord de apa racita 9^o / 6^o C de la instalatia frigorifica pentru BR .

Automatizarea functionarii instalatiei de climatizare nu a facut obiectul prezentului proiect, care cuprinde numai locul de amplasare pentru panoul de automatizare.

Pentru respectarea normelor de tehnica a securitatii muncii s-au prevazut :

protejarea curelelor de transmisie a ventilatoarelor cu aparatori construite din platbanda si plasa de sarma ;

racordarea la priza de impamantare a tuturor aparatelor electrice.

2.8. Dimensionarea canalelor de aer

Dimensionarea geometrica a canalelor

Presupune parcurgerea urmatoarelor etape:

Stabilirea traseului , pentru care se iau in vedere urmatoarele:

• locul de amplasare al CV;
• Structura de rezistenta a cladirii;
• Posibilitatea de pozaresi mascare a canalelor.

Stabilirea debitului de aer care se transporta pe fiecre portiune de canal ceea ce inseamna de fapt stabilirea preliminara a canalelor de aer.

Stabilirea ( pe baza vitezei alese ) a sectiunii si dimensiunilor fiecarui tronson.

unde:

S-sectiunea tronsonului i,

L_i- debitul de aer pe tronsonul i,

V_i- viteza pe tronsonul i.

Recomandari (Canale rectangulare)

coturile cu sectiune constanta sa aibe raza medie de curbura R'(1.2)d

d- latura dupa care se face curbura (sau marirea ) sectiunea sa se faca dupa o singura directie ,iar raportul de reducere sa fie 1,5..1,75.

2.8.2. Calculul pierderilor de sarcina

Pentru un sistem de introducere (sau evacuare) pierderile totale de sarcina sunt:

unde:

l - coeficient adimensional de rexistenta ;

l - lungimea tronsonului

de - diametru echivalent

pentru sectiune dreptunghiulara

pentru sectiune circulara

-suma rezistentelor locale pe un anumit tronson

Z-    pierderia de sarcina locala pe tronsonul respectiv

R- pierderia de sarcina liniara unitara pe tronsonul respectiv

1. Pierderile de sarcina liniara se calculeaza:

V- viteza medie pe tronsonul respectiv

r-densitatea aerului ( la temperatura medie )

• Valorile lui R sunt date in tabele sau nomograme in functie de V de echivalenta.

2. Pierderile de sarcina locale se alculeaza:

• Valorile z sunt date in tabele
• 
• avem 10 anemostate 2m³ - 0,22 pentru un anemostat.

Dimensionarea canalelor de aer este data in tabelul 10.

Tabel 10- Dimensionarea canalelor de aer