UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMISOARA

FACULTATEA DE CONSTRUCTII

PROIECT

Instalatii de ventilare si conditionare

TEMA PROIECTULUI

Instalatie de ventilare si climatizare la o hala de depozitare orasul Timisoara

BORDEROU

A. Piese scrise: -Foaie de capat

-Tema proiectului

-Borderou

-Memoriu tehnic

-Breviar de calcul

B. Piese desenate:- Planul orizontal si delatii de executie

- Detaliu C.T.A.

MEMORIU TEHNIC

In cadrul proiectului s-a dimensionat instalatia de climatizare pentru o hala industriala situata in municipiul Timisoara.

Parametrii climatici de calcul s-au determinat pe baza prescriptiilor STAS 6648/1,2-82 si STAS 1907/1,2-97. Parametrii climatici de calcul sunt prezentati in tabelul centralizator.

In urma efectuarii bilanturilor termice, de umiditate, de substante nocive si a determinarii debitelor s-a obtinut: debitul de aer pentru perioada de vara si iarna de 27270 m³/h.

In urma reprezentarilor starilor aerului in diagrama I-x au rezultat urmatoarele procese de tratare:

Pentru perioada de iarna: preincalzirea aerului exterior si incalzirea directa a aerului rezultand aerul refulat.

Pentru perioada de vara: racire politropica.

Amplasarea centralei de climatizare se face intr-o anexa a halei, intr-un spatiu special amenajat.

Camera de umidificare functioneaza doar in regim politropic vara utilizand apa rece cu temperatura de 10^oC. Este formata dintr-un registru cu sensul de pulverizare in contracurent.

Sistemul de ventilare fiind sus - sus, tubulatura de introducere si evacuare din incaperi este fixata de grinzile care traverseaza hala.

Pentru refularea aerului in incaperi se folosesc guri de refulare circulare marca Lindab tip RCW cu diametrul de 500 mm, debitul refulat pe fiecare gura fiind de 974 m³/h.

Gurile de evacuare sunt fixate pe tubulatura, fiind de tip grila de aspiratie, avand dimensiunile de 1225 x 255 mm, debitul evacuat prin acestea fiind de 1950 m³/h.

Canalele de aer sunt executate din tabla zincata cu sectiune circulara si dreptunghiulara, dimensiunile pe fiecare tronson fiind redate tabelar in breviarul de calcul.

Alegerea ventilatoarelor s-a facut astfel incat sa acopere pierderea de sarcina totala din instalatie si sa asigure debitul necesar.

BREVIAR DE CALCUL

Determinarea parametrilor climatici

Dimensionarea instalatiilor de ventilare si climatizare necesita stabilirea parametrilor climatici de calcul pentru interiorul incaperilor si pentru mediul ambiant, in regim de vara si in regim de iarna, pe baza unor metodologii de calcul si a unor prescriptii impuse de normative.

Parametrii climatici exteriori de calcul

Perioada de vara

Parametrii climatici exteriori de calcul ai instalatiilor de climatizare in general sunt cei ai lunii iulie. Pentru incaperi ocupate intermitent in perioada de vara se pot utiliza valorile parametrilor climatici ai lunilor iunie sau august. Parametrii de calcul din sezonul cald sunt urmatorii:

Temperatura aerului exterior t_e [^oC]

In instalatia de ventilare si climatizare se utilizeaza urmatoarele notiuni:

Temperatura efectiva a aerului exterior t_e, utilizata la calculul aporturilor de caldura din exterior prin elemente de constructiecu sau fara inertie termica.

t_e = t_em + c*A_z [^oC]

unde:

t_em- temperatura medie zilnica care se da in functie de localitate si de gradul de asigurare in care este incadrata localitatea;

c- coeficient de corectie pentru amplitudinea oscilatiei zilnice a temperaturii aerului exterior;

A_z- amplitudinea oscilatiei zilnice a temperaturii in functie de localitate;

Temperatura de calcul a aerului exterior t_ev, necesara pentru reprezentarea

punctului de stare a aerului exterior in diagrama I-x. Se calculeaza cu relatia:

t_ev = t_em + A_z [^oC]

Continutul de umiditate a aerului exterior x_e [g/Kg]

Este necesar pentru reprezentarea punctului de stare a aerului exterior si se stabileste in functie de gradul de asigurare.

Intensitatea radiatiei solare I, pe suprafete verticale si orizontale

La elemente de constructie cu inertie termica se utilizeaza relatia:

I = a₁a₂I_D + I_d [W/m²]

I_m = a₁a₂I_Dm + I_dm [W/m²]

unde:

a₁- factor de corectie functie de starea atmosferica;

a₂- factor de corectie pentru localitati situate la altitudini mai mari de 500 m;

I_m- intensitatea medie a radiatiei solare;

I_D,I_Dm- intensitatea radiatiei solare directe orare respectiv medie zilnica pentru luna

iulie

I_d,I_dm- intensitatea radiatiei solare difuze orare respectiv medie zilnica pentru luna

iulie;

La elementele de constructie fara inertie termica avem relatiile:

I = a₁a₂I_D^max + I_d^max [W/m²] - pentru suprafete direct insorite

I = I_D^max [W/m²] - pentru suprafete umbrite

unde:

I_D^max, I_d^max  - intensitatile maxime directe respectiv difuze;

Viteza vantului v[m/s], reprezinta mai putina importanta pentru perioada de vara, deoarece zilele puternic insorite sunt practic lipsite de o viteza de miscare a aerului.

Perioada de iarna

Temperatura aerului exterior t_e [^oC]

Se alege conform STAS 1907/1-80 corespunzator zonei de temperatura in care este incadrata localitatea respectiva.

Continutul de umiditate al aerului exterior x_e [g/Kg], se alege din tabele in functie de temperatura de calcul a aerului exterior.

Viteza vantului v[m/s], influenteaza necesarul de caldura pentru incalzirea aerului infiltrat. Valorile de calcul pentru viteza vantului se stabilesc conform STAS 1907-80.

Parametrii climatici interiori de calcul

Perioada de vara

Principalele marimi care intervin sunt urmatoarele:

Temperatura interioara de calcul t_i [^oC], este temperatura aerului masurata in centrul incaperii la o inaltime de 1,5 m de la pardoseala. Se calculeaza cu relatia:

t_i  = 10 + 0,5t_ev [^oC]

Umiditatea relativa a aerului interior φ_i [%], este folosita la reprezentarea punctului de stare, influentand starea de confort si procesele tehnologice. Este cuprinsa in intervalul 40-60%.

Viteza aerului v[m/s], are valori maxime impuse din considerente de confort termic. Pentru instalatiile de climatizare se poate adopta o viteza a aerului in zona de lucru cuprinsa intre 0,1-0,3 [m/s].

Perioada de iarna

Temperatura de calcul a aerului interior t_i [^oC], se adopta conform STAS 1907/2.

Umiditatea relativa a aerului interior φ_i [%], se alege corespunzator cerintelor de confort.

Viteza de miscare a aerului v_i [m/s], se pastreaza in aceleasi limite ca si vara.

Toate citirile din diagrama au fost verificate cu relatia analitica:

i = t + (2500 + 1,84t)x

Valorile rezultate din calcul, precum cele rezulatate din STAS-uri sunt centralizate in tabelul aferent. Ca valori de plecare avem:

Bilantul termic

Bilantul termic de vara

ΔQ = Q_ap+ Q_deg [W]

unde:

Q_ap- aporturile de caldura din exterior, prin insolatie

Q_ap  = Q_PE + Q_FE + Qi [W]

unde:

Q_PE- fluxul termic patruns din exterior prin elemente inertiale [W];

Q_FE- fluxul termic patruns din exterior prin elemente neinertiale (ferestre, luminatoare), [W];

Q_i- fluxul termic patruns din incaperi invecinate [W];

Q_deg- degajarile de caldura de la sursele interioare

Q_deg  = Q_om + Q_il + Q_M + . + Q_as [W]

unde:

Q_om- caldura degajata de oameni [W];

Q_il- caldura degajata de instalatiile de iluminat [W];

Q_M- caldura degajata da masini si utilaje actionate electric [W];

Q_as- caldura degajata de alte surse cu temperatura mai ridicata decat ale aerului interior [W];

Aporturile de caldura prin insolatie

Calculul aporturilor de caldura prin elemente cu inertie termica

Q_PE = S_PE*q_PE [W]

q_PE  = (t_sm - t_i) + f(t_s - t_sm) [W]

unde :

S_PE - suprafata elementului deconstructie elementului deconstructie considerat [m²] ;

R_oj - rezistenta termica a elementului de constructie opac [m²K/W] ;

t_i - temperaturade confort vara a incaperii [^oC] ;

t_sm - temperatura medie a aerului insorit [^oC] ;

t_s - temperatura aerului insorit [^oC] ;

t_s = t_e +  

unde :

t_e- temperatura efectiva a aerului exterior, conform STAS 6648/2-82 ;

A- coeficient de absorbtie a radiatiei solare ;

- coeficient de convectie termica exterioara a elementului de constructie ;

I- intensitatea radiatiei solare, conform STAS 6648/2-82 [W/m²] 

t_sm = t_em +  

unde :

t_em- temperatura medie zilnica a aerului exterior, conform STAS 6648/2-82 [^oC];

I^m- intensitatea medie zilnica a radiatiei solare, conform STAS 6648/2-82 [W];

f- coeficient de amortizare a oscilatiilor de temperatura.

Coeficientul de amortizare a oscilatiilor de temperatura se alege in functie de orientarea incaperii si intarzierea oscilatiilor de temperatura ce se resimt in incapere ε.

ε = 2,7 x D

unde:

D - indicele de inertie termica pentru elementul de constructie considerat, conform STAS 1907-1;

Bilantul termic de iarna

Bilantul termic de iarna se scrie sub forma:

ΔQ = Q_deg - Q_cons [W]

unde:

Q_deg- degajarile de caldura de la sursele interioare [W];

Q_cons- consumurile de caldura [W];

Q_deg = Q_om + Q_il + Q_M + . + Q_cs  [W]

Q_cs- degajari de caldura de la corpuri statice [W];

Q_cs = Q_p [W]

Q_P- pierderile orare ale incaperii conform STAS 1907, [W];

Q_P=qxV [W];

V- volumul incaperii [m³];

q=30 [W/m³];

t_i- temperatura aerului interior [^oC];

t_e- temperatura de calcul a aerului exterior [^oC];

t_i^'- temperatura pana la care pierderea de caldura este preluata de instalatia de incalzire de garda [^oC];

Q_cons = Q_P + Q_a + Q_m + Q_u + Q_ac [W]

unde:

Q_P- pierderile orare de caldura ale incaperii [W];

Q_a- consumul de caldura pentru incalzirea aerului rece [W];

Q_m- consumul de caldura pentru incalzirea materialelor reci [W];

Q_u- consumul de caldura pentru evaporarea umiditatii [W];

Q_ac- alte consumuri de caldura [W].

Bilantul de umiditate al incaperilor climatizate

Relatia generala a bilantului de umiditate este:

ΔG_V = G_Vdeg - G_Vcons [Kg/s]

unde:

G_Vdeg- suma degajarilor de la sursele interioare;

G_Vcons- suma consumurilor de vapori de apa;

Degajarile de umiditate de la oameni se determina cu relatia:

G_Vom = N x g_om [Kg/h]

unde:

N- numarul de persoane din incapere;

g_om- debitul de vapori degajati de o persoana determinat din nomograma [Kg/oc.*h].

Bilantul de umiditate

ΔG = G_deg - G_cons [Kg/h]

Vara, g_o=80 [g/h*pers]

Iarna, g_o=60 [g/h*pers]

Debitul de aer pentru instalatiile de climatizare

Perioada de vara

Se calculeaza raportul de termoumiditate ε al procesului si se marcheaza pe scara marginala a diagramei I-x:

ε_{v  =} [Kj/Kg]

Se stabileste aerul refulat t_c, plecand de la valorile recomandate ale diferentei de temperatura dintre aerul interior si cel refulat :

Δt = t_i - t_c = 4.8 [^oC]

Se duce prin punctul I_V o paralela la directia schimbarii de stare pana se intersecteaza cu dreapta de temperatura t_c = t_i - Δt si se determina punctul C_V reprezentand starea aerului climatizat care este refulat in incapere.

Debitul de aer se calculeaza cu relatiile:

L_V =  = [Kg/s]

Perioada de iarna

In solutia debitelor pentru iarna si vara, se parcurg si pentru perioada de iarna aceiasi ca si pentru perioada de vara.

Debitul de aer pentru diluarea substantelor nocive

Calculul decurge dupa cum urmeaza:

- se determina debitul de substante degajate Y_i;

- se stabilesc concentratiile admisibile ale substantelor degajate in incapere c_ai ca si concentratia acelorasi substante in aerul exterior c_ri.

Debitul de aer va fi :

L_i = [Kg/s]

Daca in incapere se degaja substante cu actiune cumulativa, debitele de aer rezultate se insumeaza.

Debitul minim de aer proaspat

In cazul in care debitul de aer calculat pe baza bilanturilor de caldura si umiditate este mai mare decat decat cel calculat pentru diluarea substantelor nocive, debit care constituie debitul minim de aer proaspat, atunci se admite recircularea partiala a aerului evocat.

Debitul de aer recirculat va fi:

L_rec = L - L_p [Kg/s]

Pentru incaperi din cladirile civile, debitul de aer proaspat rezulta din conditia diluarii bioxidului de carbon degajat de catre ocupanti:

L_p = [Kg/s]

unde:

G_CO2- cantitatea totala de bioxid de carbon degajata de ocupanti ;

c_a- concentratia admisibila de bioxid de carbon in incapere ;

c_r- concentratia de bioxid de carbon in aerul exterior ;

Dimensionarea si alegerea gurilor de aer

Alegerea gurilor de refulare

Procedeul de alegere si verificare este urmatorul :

- Se cunoaste debitul de aer pentru ventilarea halei L = 27270 [m³/h].

- Se alege o gura de refulare, se calculeaza debitul refulat L_a [m³/h], impunand un numar n de guri de refulare. Astfel am ales 28 guri de refulare dreptughiulare pentru toata hala, debitul distrinuit prin fiecare gura fiind de 974 [m³/h].

Dimensionarea gurilor de aspiratie

Pentru aspiratia aerului din hala s-au ales grile de aspiratie cu dimensiunile 1225 x 255 mm, debitul aspirat de fiecare grila fiind de 1950 [m³/h], rezultand un numar de 14 grile.

Suprafata totala a unei guri de aer se calculeaza cu relatia :

S_asp = [m²]

unde:

L_a- debitul de aer aspirat [m³/h];

r- coeficientul sectiunii libere

v_o- viteza de aspiratie a aerului in sectiunea libera [m/s];

Dimensionarea canalelor de aer

Forma canalelor de aer le-am ales in functie de spatiul disponibil, de cerintele estetice si din considerente economice. Se folosesc in general canale din tabla cu sectiune dreptunghiulara sau circulara, cu piesele de legatura aferente.

Dimensionarea se face prin metoda vitezelor descrescatoare spre gurile de aer. Valorile vitezelor se aleg din considerente de confort si destinatia incaperilor. Metoda presupune o alegere arbitrara a vitezelor, insa se obtin pierderi de sarcina mici.

Cunoscand debitul si viteza pe un tronson se determina sectiunea:

S_i = [m²]

Pierderea de sarcina:

Dp_t  =

unde:

l- coeficient adimensional de rezistenta

l- lungimea tronsonului de canal

d_e- diametrul echivalent

Sx- suma rezistentelor locale

v_i- viteza medie pe tronsonul i

r_i- densitatea aerului la temperatura medie pe tronsonul i

R- pierderea de sarcina unitara liniara

z- pierderea de sarcina locala pe tronsonul considerat

i- indicele tronsonului

n- numarul de tronsoane;