Instalatie de Climatizare la O Intreprindere Mecanica Fina

MEMORIU JUSTIFICATIV

În prezenta lucrare se proiectează o instalație de climatizare aferentă unei încăperi ce aparține Întreprinderii de mecanică fină, situată în localitatea Curtea de Argeș.

Instalația de climatizare deservește o încăpere, capacitatea este de 28 de locuri.

Pentru eliminarea căldurii și umidității, a rezultat un debit de aer necesar L = 10560 m3 / h și un număr de 9 schimburi de aer pe oră.

Deoarece debitul de aer necesar pentru climatizarea încăperilor este mai mare decât debitul de aer proaspăt necesar diluării celorlalte substanțe nocive, Lp, se pune problema recirculării parțiale a aerului evacuat din încăperi.

Debitul minim de aer proaspăt rezultă în urma calculului făcut pentru preluarea degajărilor de CO2, pentru respectarea normei sanitare și pentru limitarea debitului de aer proaspăt la minim 10% din debitul nominal al instalației, ca fiind Lp = 2100 m3 / h.

Climatizarea se face cu recircularea unui debit Lr = 8460 m3 / h.

Aerul proaspăt este preluat din exterior printr-o priză de aer amplasată în spațiul verde la 10 m distanță de clădire, în partea de sud a clădirii.

S-a adoptat schema de ventilare sus-jos cu refularea aerului prin guri de refulare tip MADEL AXO 500, în număr de 15, cu dimensiuni de 500×500 mm.

Evacuarea se realizează prin 8 guri tip Grilă, acestea având dimensiunile 500×500 mm.

Evacuarea aerului se realizează direct din canalul de aer pe terasa clădirii.

Canalul este apărat împotriva ploii cu o căciulă de protecție.

Dimensionarea canalelor de aer s-a realizat în două etape:

– dimensionare geometrică;

– calculul pierderilor totale de sarcină.

Canalele sunt executate din tablă zincată, racordarea făcându-se cu flanșe OL-cornier. S-a urmărit realizarea de trasee scurte. Susținerea canalelor se face cu tiranți.

Pentru limitarea răcirii aerului vehiculat iarna și a încălzirii lui vara, canalele de introducere se vor izola. În spațiile unde canalele sunt vizibile, acestea se vor gletui și apoi se vor vopsi în culorile STAS iar în locurile unde nu sunt vizibile se vor acoperi cu folie de polietilenă.

Aerul exterior este tratat într-un agregat de climatizare compus din următoarele elemente:

– cameră de amestec;

– filtru cu material filtrant uscat;

– baterie de răcire;

– baterie de reîncălzire;

– camera de pulverizare;

-ventilator de refulare tip CCM 125 cu L=10560 m3 / h;

Agregatul de tratare a aerului a fost amplasat în spațiul aferent centralei de climatizare.

Pentru preluarea eventualelor scăpări de apă în centrala de climatizare s-a prevăzut un recipient de pardoseală cu dimensiunile 800×800 mm.

Dispunerea tuturor utilajelor în centrala de climatizare s-a făcut pe considerente economice, estetice și funcționale, urmărindu-se o supraveghere și o intervenție ușoară în caz de avarie.

Ventilatoarele se racordează la canale prin burdufuri elastice.

Modul de dimensionare a centralei de climatizare, a accesoriilor, a canalelor de aer, asigură în încăperi un confort care permite desfășurarea unor activități normale.

Pentru determinarea debitului de aer necesar pentru ventilarea sau climatizarea unei incinte, precum și pentru trasarea proceselor de tratare complexă a aerului în diagrama h-x este necesară precizarea parametrilor de calcul atât pentru aerul exterior cât și pentru aerul interior.

CAPITOLUL 1

PARAMETRII DE CALCUL AI AERULUI EXTERIOR

1.1. Situația de vară

Clădirea în care se află încăperea ce trebuie climatizată în cadrul acestui proiect este o hală industrială situată în localitatea Curtea de Argeș. Conform STAS 6648 – 82 această clădire este de categoria a II–a, căreia îi corespunde un grad de asigurare de 95%, categoria de incendiu D iar gradul de rezistență la foc II. Pentru acest grad de asigurare parametrii de calcul ai aerului exterior vara sunt:

Temperatura aerului exterior tev

Din anexa I.5/2 va rezulta temperatura medie zilnică tem care este dată în funcție de localitatea în care se află clădirea și de gradul de asigurare al acesteia. Pentru localitatea Curtea deArgeș și gradul de asigurare 95% va rezulta tem = 23,6 ºC. Din aceeași anexă vor rezulta și conținutul de umiditate xcl și amplitudinea oscilației de temperatură Az.

xcl = 10,05 g / Kg aer uscat;

Az = 6

Temperatura medie zilnică tem se utilizează pentru determinarea temperaturii efective te și a temperaturii de calcul vara tev.

te = tem + c . Az

c = coeficient de abatere orară a temperaturii.

Produsul c .z se determină pentru amplitudinea Az = 6

tev = tem + c . A

Pentru temperatura de calcul a aerului exterior vara tev se va considera valoarea maximă a temperaturii efective te care se realizează la ora 15, va rezulta:

tev = 23,6 + 6 = 29,6 ºC

Variația orară a temperaturii efective a aerului exterior se află în tabelul 1.

Această temperatură de calcul vara se utilizează pentru stabilirea punctului de stare al aerului exterior vara, necesar la trasarea proceselor și dimensionarea agregatului de climatizare.

Tabel nr1. Variația orară a temperaturii efective a aerului exterior.

b. Radiația solară

Intensitatea radiației solare are o influență importantă asupra aporturilor de căldură din exterior. Valoarea intensității radiației solare globale I sau a celei medii Im se determină cu relațiile:

I = a1 . a2 . ID + Id [W / m2]

Im = a1 . a2 . I Dm + Idm

unde:

a1 = factor de corecție a radiației solare directe funcție de starea atmosferei conform tabelului 5.5 / 1.

a2 = factor de corecție a radiației solare directe în funcție de altitudine, conform tabelului 5.6 / 1.

Curtea deArgeș este o localitate urbană medie situată la altitudinea de 440m pentru care va rezulta:

a1 = 0,92 iar a2 = 1

ID, IDm = intensitatea radiației solare directe orare și respectiv medie zilnică pentru luna IULIE în funcție de oră și orientare în W/m2 conform tabelului 5.7 / 1.

Id, Idm = intensitatea radiației solare difuze orare și respectiv medie zilnică în funcție de oră și orientare în W / m2, conform tabelului 5.7 / 1.

Se v-a calcula intensitatea radiației solare globală medie pentru fiecare element de construcție

Pentru suprafața orizontală – TERASĂ

IDm = 247 W / m2

Idm = 59 W / m2

Im = 0,92 . 1 . 247 + 59 = 286 W / m2

Pentru peretele exterior orientat spre NORD

IDm = 5 W / m2

Idm = 59 W / m2

Im = 0,92 . 1 . 5 + 59 = 63,6 W / m2

Valorile intensității radiației solare directe ID, difuze Id și globale I se vor găsi în tabelul 2.

c. Conținutul de umiditate al aerului exterior xcl

Este necesar pentru reprezentarea punctului de stare al aerului exterior și se stabilește în funcție de gradul de asigurare adoptat, de 95% și localitatea Curtea de Argeș conform anexei I 5.1 / 2 și anume:

xcl = 10,05 g / Kg aer uscat.

Cu aceste valori parametrii aerului exterior sunt:

Ev :

tev = 29,6 ºC

xcl = 10,05 g / Kg aer uscat

hev = tev + xcl ( 1,84tev + 2500 ) . 10-3 = 55,27 KJ / Kg

φev = 39%

d. Viteza vântului

Viteza vântului influențează schimbul de căldură convectiv cu exteriorul. Coeficientul superficial de schimb de căldură la exterior se v-a considera:

α = 17,5 W/m2K

1.2. Situația de iarnă

Temperatura aerului exterior: tei

Pentru situația de iarnă temperatura aerului exterior este determinată din

STAS 1907 – 90 în funcție de zona de temperatură în care se află localitatea.

Orașul Curtea de Argeș este situat în zona a-II-a de temperatură pentru care:

tei = -15 ºC

b. Conținutul de umiditate al aerului exterior: xei

Conținutul de umiditate al aerului exterior iarna este indicat în STAS 6648 – 82 în funcție de temperatura aerului exterior:

Pentru tei = -15 ºC → xei = 0,8 g / kg aer uscat.

Cunoscând doi parametrii pentru aerul exterior vom determina din diagrama h – x ceilalți parametrii;

Ei:

tei = -15 ºC

xei = 0,8 g / kg

hei = tei + xei(1,84tei + 2500) . 10-3 = -13,022 KJ / kg

φei = 39%

c. Vântul

Se ia în calcul la necesarul de căldură pentru încălzirea aerului infiltrat conform STAS 1907 – 90 și la coeficientul superficial de schimb de căldură la exterior:

αe = 23 W/m2K

CAPITOLUL 2

PARAMETRII DE CALCUL AI AERULUI INTERIOR

2.1 Situația de vară

a.Temperatura aerului tiv

Se determină relația:

tiv = ( tev + 20 ) / 2

tiv = ( 29,6 + 20 ) / 2 = 49,6 / 2 = 24,8 ºC

Se adoptă: tiv =25ºC

b.Umiditatea relativă

Vara umiditatea relativă a aerului interior este cuprinsă între următoarele valori:

φ = 45 → 60%, cu condiția să fie cu cel puțin 5% mai mică decât valoarea corespunzătoare temperaturii respective din curba de zăpușeală.

Se adoptă: φ = 50%

c.Viteza aerului interior

Pentru instalațiile de confort viteza aerului interior este cuprinsă între limitele:

vi = 0,2 → 0,3 m/s

Se adoptă vi = 0,25 m/s

Deci parametrii aerului interior sunt:

Iv :

tiv = 25 ºC

φiv = 50%

xiv = 9,9 g / Kg

iiv = tiv + xiv ( 1,84tiv + 2500 ) . 10-3 = 50,5 KJ / Kg

2.2 Situația de iarnă

a.Temperatura aerului interior tii

Conform STAS 1907 – 90: tii = 20 ºC

b.Umiditatea relativă a aerului interioră

Se alege corespunzător condițiilor de confort similar cu situația de vară

Se adoptă: φii = 50%

c.Viteza aerului interior

Se adoptă ca și în situația de vară: vi = 0,25m/s

Punctul de stare al aerului interior are următorii parametrii:

Ii

tii = 20 ºC

φii = 50%

xii = 7,4 g / Kg

iii = tii + xii ( 1,84tii + 2500 ) . 10-3 = 38,77 KJ / Kg

Recapitularea parametrilor de stare se află în tabelul următor:

Tabel nr.3

CAPITOLUL 3

CALCULUL CARACTERISTICILOR TERMOTEHNICE ALE ELEMENTELOR DE CONSTRUCȚIE

3.1 Calculul coeficientului global de transfer de căldură

Coeficientul global de transfer de căldură se va determina cu relația:

k = 1 / R = [ Ri + Re + Σ (δ / λ)], [W / m2K]

Re = 1 / αe Ri = 1 / αi

αi = coeficient superficial de schimb de căldură prin convecție și radiație la interior

αi = 8 W / m2K → la pereți

αi = 5,8 W / m2K→ la trecerea căldurii de sus în jos

αe = coeficient superficial de transfer de căldură prin convecție și radiație la exterior

αei = 23 W/m2K

αev = 17,5 W/m2K

δ = grosimea elementului de construcție [m]

λ = coeficient de conductivitate termică [W / mK]

Pereți exteriori

Pereții exteriori ai clădirii sunt din BCA cu grosimea de 45 cm, densitatea de 600 Kg/m3, conductivitate termică de 0,23 W / mK și coeficientul de asimilare termică s = 2,89 W/ m2K.

Situația de vară:

kV = 1 / [ 1/αev + 1/αi + Σ ( δ/λ )] = 1 / ( 1/17,5 + 1/8 + 0,45/0,23 );

kV = 0,467 W/ m2K

Situația de iarnă:

ki = 1 / [ 1/αev + 1/αi + Σ ( δ/λ )] = 1 / ( 1/23 + 1/8 + 0,45/0,23 );

ki = 0,47 W/ m2K

Pereți interiori

Pereții interiori ai clădirii sunt construiți din beton armat cu grosimea δPI = 25cm, densitatea de 2400 Kg/m3, conductivitatea termică λPI = 1,62 W/mK și coeficientul de asimilare termică s = 15,36 .

kPI = 1 / (1 / αi + 1 / αe + Σ ( δPI / λPI ))

unde: αI = αe

pentru pereți interiori din beton armat:

kPI = 1 / ( 2 / 8 + 0,25 / 1,62 ));

kPI = 2,47 W / m2K

Ferestre

Pentru ferestre din termopan:

kF = 1,9 W / m2K

Terasă

Terasa clădirii este formată din mai multe straturi și anume:

Tencuiala interioară din mortar de var;

Placa de rezistență din beton armat;

Beton de pantă cu agregate ușoare;

Barieră de vapori;

Termoizolație de polistiren expandat;

Sapă de protecție din ciment;

Hidroizolație;

Tabel nr.4

kT = 1 / (1 / αi + 1 / αe + Σ ( δTv / λTv ))

kTv = 1 / ( 1 / 5,8 + 1 / 23 + 0,0214 + 0,0493 + 0,0869 + 0,047 + 0,9 + 0,0322 + 0,0822 ) = 0,69 W / m2K

kTv = 0,69 W / m2K

kTi = 1 / ( 1 / 5,8 + 1 / 17,5 + 0,0214 + 0,0493 + 0,0869 + 0,047 + 0,9 + 0,0322 + 0,0822 ) = 0,69 W / m2K

kTi = 0,697 W / m2K

3.2. Calculul coeficienților de amortizare și defazare a oscilațiilor de temperatură

3.2.1 Pereți exteriori

Deoarece pereții exteriori amortizează oscilația de temperatură este necesar să aflăm coeficientul de amortizare.

η = 1 / υ = │a + bi │

Pentru elementele de construcție monostrat:

ηPE = f( RPE ; sPE )

în care: RPE = δPE / λă se va determina cu relația:

k = 1 / R = [ Ri + Re + Σ (δ / λ)], [W / m2K]

Re = 1 / αe Ri = 1 / αi

αi = coeficient superficial de schimb de căldură prin convecție și radiație la interior

αi = 8 W / m2K → la pereți

αi = 5,8 W / m2K→ la trecerea căldurii de sus în jos

αe = coeficient superficial de transfer de căldură prin convecție și radiație la exterior

αei = 23 W/m2K

αev = 17,5 W/m2K

δ = grosimea elementului de construcție [m]

λ = coeficient de conductivitate termică [W / mK]

Pereți exteriori

Pereții exteriori ai clădirii sunt din BCA cu grosimea de 45 cm, densitatea de 600 Kg/m3, conductivitate termică de 0,23 W / mK și coeficientul de asimilare termică s = 2,89 W/ m2K.

Situația de vară:

kV = 1 / [ 1/αev + 1/αi + Σ ( δ/λ )] = 1 / ( 1/17,5 + 1/8 + 0,45/0,23 );

kV = 0,467 W/ m2K

Situația de iarnă:

ki = 1 / [ 1/αev + 1/αi + Σ ( δ/λ )] = 1 / ( 1/23 + 1/8 + 0,45/0,23 );

ki = 0,47 W/ m2K

Pereți interiori

Pereții interiori ai clădirii sunt construiți din beton armat cu grosimea δPI = 25cm, densitatea de 2400 Kg/m3, conductivitatea termică λPI = 1,62 W/mK și coeficientul de asimilare termică s = 15,36 .

kPI = 1 / (1 / αi + 1 / αe + Σ ( δPI / λPI ))

unde: αI = αe

pentru pereți interiori din beton armat:

kPI = 1 / ( 2 / 8 + 0,25 / 1,62 ));

kPI = 2,47 W / m2K

Ferestre

Pentru ferestre din termopan:

kF = 1,9 W / m2K

Terasă

Terasa clădirii este formată din mai multe straturi și anume:

Tencuiala interioară din mortar de var;

Placa de rezistență din beton armat;

Beton de pantă cu agregate ușoare;

Barieră de vapori;

Termoizolație de polistiren expandat;

Sapă de protecție din ciment;

Hidroizolație;

Tabel nr.4

kT = 1 / (1 / αi + 1 / αe + Σ ( δTv / λTv ))

kTv = 1 / ( 1 / 5,8 + 1 / 23 + 0,0214 + 0,0493 + 0,0869 + 0,047 + 0,9 + 0,0322 + 0,0822 ) = 0,69 W / m2K

kTv = 0,69 W / m2K

kTi = 1 / ( 1 / 5,8 + 1 / 17,5 + 0,0214 + 0,0493 + 0,0869 + 0,047 + 0,9 + 0,0322 + 0,0822 ) = 0,69 W / m2K

kTi = 0,697 W / m2K

3.2. Calculul coeficienților de amortizare și defazare a oscilațiilor de temperatură

3.2.1 Pereți exteriori

Deoarece pereții exteriori amortizează oscilația de temperatură este necesar să aflăm coeficientul de amortizare.

η = 1 / υ = │a + bi │

Pentru elementele de construcție monostrat:

ηPE = f( RPE ; sPE )

în care: RPE = δPE / λPE

RPE = 0,45 / 0,23 = 1,956 m2K / W și

sPE = 2,89 W / m2K

Din figura 10.3 / 1 rezultă că:

ηPE = 0,018

Defazarea ε se determină din monograma 10.4 / 1

εPE = f( RPE ; sPE )

εPE = 13 h

Terasa

Metodologia de calcul:

Se numerotează straturile de la 1 la n în sens invers propagării fluxului termic înscriidu-se în coloana I a unui tabel.

În coloana a-II-a a tabelului se vor scrie grosimile straturilor.

Pe baza anexei I.10.1 se completează coloanele III și IV.

În coloana a-V-a se scriu rezistențele termice ale straturilor R.

Din anexa I.10.2. rezultă funcțiile chRs√i și shRs√i în funcție de valorile Rs din coloana VI.

În coloana IX avem funcția de amortizare β iar în coloanele X și XI avem inversul funcției de amortizare și respectiv funcția de defazare.

STRATUL 1

Funcția de amortizare:

β1 = chR1s1 i + shR1s1 i;

= αi/si . 1/, = ( 1+i )/√2 , 1/√i = ( 1- i )/√2 ;

= αi/si . ( 1- i ) / √2 = 5,8 ( 1- i ) / 8,24√2 = 0,498 – 0,498i ;

β1 = 1 + 0,016 + ( 0,498 – 0,498i ) ( 0,127 + 0,128i );

= 1 + 0,016i + 0,063 + 0,064i – 0,063i + 0,064 → β1 = 1,127 + 0,017i.

υ1 = √1,1272 + 0,0172 = 1,127;

ε1 = arctg ( 0,017 / 1,127 ) = 0,864º;

ε1 = 0,864º ( 24h / 360º ) = 0,058h.

STRATUL 2

β2 = chR2s2√i + shR2s2√i;

= ( s1/s2 );

= 0,557 – 0,013i;

= 8,24 ( 0,557 – 0,013i ) / 15,36 = 0,299 – 0,007i;

β2 = 0,986 + 0,289i + ( 0,299 – 0,007i ) ( 0,484 + 0,588i ) → β2 = 1,135 + 0,462i

υ2 = √1,1352 + 0,4622 = 1,225

ε2 = arctg ( 0,462 / 1,135 ) = 22,149º

ε2 = 22,149º ( 24h / 360º ) = 1,476h.

STRATUL 3

= 0,796 + 264i; = 2,112 – 0,7i;

β3 = 1,45 + 1,14i;

υ3 = 1,844;

ε3 = 2,545h.

STRATUL 4

= 1,45 – 0,76i;

= 2,56 – 1,342;

β4 = 1,4 + 0,151i;

υ4 = 1,408;

ε4 = 0,41h.

STRATUL 5

= 2,52 – 2,166i;

= 20,36 – 10,28i;

β5 = 6,612 + 1,951i;

υ5 = 6,894;

ε5 = 1,096h.

STRATUL 6

= 2,52 – 2,166i;

= 0,072 – 0,062i;

β6 = 1,031 + 0,058i;

υ6 = 1,033;

ε6 = 0,215h.

STRATUL 7

= 0,303 + 0,158i;

= 0,86 + 0,449i;

β7 = 1,081 + 0,312i;

υ7 = 1,125;

ε7 = 1,073h.

STRATUL 8

β8 = βaer = 1 + ;

= ( s7 / αe ) M7fin;

= 1,06 + 0,424i;

= ( 3,55 / 17,5 ) ( 1,06 + 0,424i ) = 0,215 + 0,086i;

β8 = 1,091 + 0,213i;

υ8 = 1,111;

ε8 = 0,736h;

εt = Σεi = 8;

υt = Συi;

ηt = 1 / υt = 0,031.

Toate datele obținute sunt trecute în tabelul nr.5

CAPITOLUL 4

CALCULUL BILANȚULUI TERMIC DE VARĂ

Instalația de climatizare este concepută pentru a menține în interior o anumită temperatură și umiditate relativ constante. Pentru aceasta este nevoie să se determine sarcina termică și de umiditate vara .

Sarcina termică de vară, și sarcina de răcire, reprezintă fluxul maxim de caldură ce trebuie evacuat din încăpere.

Modul cel mai general de calcul al acestei sarcini este:

Qv = Qap + Qdeg [W]

unde:

Qap = aporturile de căldură din exterior prin elementele inerțiale; vitrate și de la încăperile vecine, în W.

Qdeg = aporturile de căldură de la sursele interioare (oameni, iluminat, aparate), în W.

Qap = Qpe + Qfe + Qîv

unde:

Qpe = fluxul termic pătruns prin elementele inerțiale (pereți și terasă), în W.

Qfe = fluxul termic pătruns prin elementele neinerțiale (ferestre), în W.

Qîv = fluxul termic pătruns prin elementele de delimitare interioară de la încăperi vecine, în W

Qdeg=Qom + Qil + Qutilaje [W]

în care:

Qom = degajarea de căldură de la oameni, în W.

Qil = degajarea de căldură de la iluminat, în W.

Qutilaje = degajarea de căldură de la utilaje, în W.

4.1. Calculul aporturilor de căldură prin elementele inerțiale masive

QPE = S . q = S(qc + qv) = S[kv( tsm – ti ) + ηαi( ts – tsm )],

în care:

S = suprafața elementului de construcție, în m2;

q = fluxul termic unitar, defazat și amortizat, în W / m2

kv = coeficient global de transfer termic prin pereți exteriori vara

kv = 0,467 W / m2, conform 3.1.1.;

ti = temperatura de calcul a aerului interior vara, în ºC;

ti = 25 ºC, conform 2.1.;

αi = coeficient de transfer termic superficial la interior considerat 5,8 W/m2K la trecerea căldurii de sus în jos și 8W / m2K pentru pereți și la trecerea căldurii de jos în sus;

η = coeficient de amortizare a fluxului termic pătruns în încăpere, calculat conform punctului 3.2.1. în cazul structurilor monostrat sau conform punctului 3.2.2. în cazul structurilor multistrat.

η = 0,018 sau 0,031;

ts = temperatura echivalentă de calcul a aerului exterior calculată cu relația:

ts = te + (A/ αe)I [ºC],

în care:

te = temperatura aerului exterior la o anumită oră calculată la punctul 1.1.a. tabelul 1;

A = coeficient de absorbție a radiației conform tabelului 7.3./ 1.

Pentru pereți exteriori tencuiți A / αe = 0,052 m2K / W;

I = intensitatea radiației solare la o anumită oră și orientare conform tabelului 2.

tsm = temperatura echivalentă medie zilnică a aerului exterior calculată cu relația:

tsm = tem + (A / αe)Im,

în care:

tem = temperatura medie a aerului exterior calculată din anexa I.5.1./ 2, în ºC

tem = 23,6 ºC ;

Im = intensitatea medie zilnică a radiației solare conform punctului 1.1.

Calculul aporturilor de căldură prin elementele inerțiale masive este redat în tabelele 6 și 7.

4.2. Calculul aporturilor de căldură prin ferestre

Pentru a calcula fluxul termic pătruns prin ferestre este necesară cunoașterea unor elemente cum ar fi dimensiunile ferestrei, tipul ei, grosimea și calitatea sticlei, dimensiunile elementelor de umbrire la exterior, tipul și locul de montaj al elementelor de ecranare.

Conform STAS 6648/1-82 acest flux se calculează cu relația:

QF = QI + QT

unde:

QI = c1.c2.c3.m.(Si.ID+S.Id)

QT = S.K.(ts-ti)

în care:

QI = fluxul termic cauzat de radiația solară directă și difuză,în W.

QT = fluxul termic datorat diferenței de temperatură dintre exterior și interior, în W.

c1 = coeficientul de calitate, în funcție de tipul ferestrei și caracteristicile sticlei conform tabelului 7.1./ 1;

Va rezulta pentru sticla absorbantă și pentru ferestre duble c1 = 0,52.

c2 = coeficient de ecranare al ferestrei în funcție de tipul ecranului și locul de amplasare conform tabelului 7.1./ 1;

Va rezulta pentru jaluzelele de culoare semiînchisă și montarea acestora la interior c2 = 0,7

c3 = raportul dintre suprafața geamului (sticlei) și suprafața totală a ferestrei și se va estima din nomograma din figura 7.1./ 1 în funcție de suprafața totală a ferestrei și de tipul ei.

Va rezulta c3 = 1 pentru ferestre metalice având dimensiunile 1,5 x 1,9;

m = coeficient de acumulare a fluxului termic radiant în elementele de delimitare interioară a încăperii în funcție de coeficientul mediu de asimilare termică smed, orientare, oră, tip de ecranare al ferestrei conform anexei I-7 / 2., pentru ferestrele protejate la interior.

Σ sjSj

smed = ────── [W / m2K]

Σ Sj

unde:

Sj = suprafața elementului de delimitare j care are coeficientul de asimilare termică sj conform STAS 6472/3-73.

Elementele delimitatoare sunt pereții exteriori și interiori, tavanul și pardoseala.

Pardoseala –beton simplu: S1 = 277 m2

s1 = 10,08W / m2K

Pereți – tencuială din mortar mixt: S2 281,64 m2

s2 = 9,47 W / m2K

Tavan – tencuială din mortar mixt: S3 = 277 m2

s3 = 9,47 W / m2K

smed = 9,67 W / m2K

Si = suprafața însorită a ferestrei care în conformitate cu figura 7.2 / 1 se poate calcula cu relația:

Si = (H-hu). (B-bu) [m2]

în care:

B, H = lățimea respectiv înălțimea ferestrei

bu, hu = lățimea respectiv înălțimea umbrei în planul ferestrei, în m,

care se calculează cu relațiile:

bu = c'1s1

hu = c'1s2 – h1

unde:

s1, s2 = lățimea elementului de umbrire în plan orizontal respectiv verticale c'1,c'2 = coeficienți funcție de unghiul de înălțime respectiv azimut solar conform tabelului 7.2. / 1

s1 =s2=0,15 m

h1=0

Dacă hu este negativ se calculează cu relația:

hu = s'2.c'2 , în care s'2 = 0,67 m

Suprafața însorită poate exista doar la orele la care pe fațadă există radiație directă ID, iar pentru celelalte ore Si = 0.

Se mai calculează:

S = suprafața totală a ferestrei

S = B.H

ID = a1 . a2 . IDmax – intensitatea maximă a radiației solare corectate pentru localitatea respectivă conform tabelului 5.7./ 1, în W/m2

Id = Idmax – valoarea maximă a intensității radiației solare difuze conform tabelului 5.7./ 1, în W/m2

kF = 1,9 W/m2K – coeficient global de transfer termic prin ferestre.

ti = 25 ºC – temperatura de calcul a aerului interior vara conform punctului 2.1.a.

ts* = temperatura echivalentă de calcul a aerului exterior, care ține seama de încălzirea geamului, datorită absorbției unei cote părți din radiația solară și se calculează cu relația:

2A (1 – A)

ts* = te + ─────── I [ºC]

αe

în care:

te = temperatura aerului exterior la ora de calcul conform tabelului 1.

Pentru geamuri duble:

A/αe = 6,8 . 10-3 W/m2K

A = 0,12

Deoarece fereastra nu defazează fluxul termic, ora interioară este egală cu ora exterioară.

Calculul este efectuat în tabelul 8.

4.3 Calculul aporturilor de căldură de la încăperile vecine

Este cazul încăperilor vecine, neclimatizate, cu un grad mic de vitrare care sunt slab sau normal insorite, când fluxul termic pătruns din aceste încăperi în încăperile climatizate, considerat constant indiferent de oră.

Se calculează cu relația:

ΣQIV = ΣSPI . kPI ( ta – ti )

în care:

SPI = suprafața peretelui interior prin care pătrunde căldura, în m2;

kPI = coeficientul global de transfer termic al peretelui considerat, în

W/m2K;

ti = temperatura aerului din încăperea climatizată, în ºC;

ta = temperatura aerului din încăperea învecinată, în ºC.

În mod aproximativ pentru diferențe de temperatură ta – ti se pot adopta valorile din tabelul de mai jos:

Tabel nr. 9

SPIS= 23,75 . 4,3 = 102,125 m2

kPI = 2,47 W / m2K

QIV = 102,125 . 2,47 . 4 = 134,65 W

4.4. Degajări de căldură de la sursele interioare

În general se consideră că au o intensitate constantă de degajare, dar prin cunoașterea specificului activității și a naturii și particularitățiilor surselor de degajare de căldură se pot introduce ipoteze suplimentare prin care se obține o reducere a valorilor de calcul având consecințe favorabile asupra mărimii debitului de aer necesar pentru climatizare.

În cazul acestui proiect:

felul activității – muncă ușoară

sistem de ventilare sus – jos

4.4.1. Degajări de căldură de la oameni Qom

Se calculează cu relația:

Qom = N . qom

unde:

qom = degajarea totală de căldură a unei persoane, în W/persoană, în funcție de activitatea depusă și de temperatura aerului interior conform fig. 7.5./ 1.

N = numărul de persoane din încăpere.

Pentru ti = 25 ºC și muncă ușoară:

qom = 175 W/persoană

Numărul de persoane: N = 28– între orele 600 – 2200

Qom=28 . 175 = 4900 W

4.4.2. Degajări de căldură de la iluminat Qil

Fluxul de căldură de la sursele de iluminat electric se determină cu relația:

Qil = B . Nil

unde:

Nil = puterea instalată a sursei de iluminat, în W/m2.

B = coeficient care ține seama de partea de emisie electrică transformată în căldură.

B = 1 – pentru ventilare “sus-jos”.

Nil = 30 . ST;

Qil = 1 . 30 . 277=8310 W

Iluminatul funcționează de la ora 1800 până la orele 2200

4.4.3. Degajări de căldură de la utilaje Qutilaje

În cadrul acestui proiect există degajări de căldură de la utilaje de aproximativ 200 W / utilaj.

Qutilaje=28 . 200 = 5600 W

Sarcina termică de vară este prezentată în tabelul 10.

CAPITOLUL 5

BILANȚUL DE UMIDITATE VARA

Bilanțul de umiditate are drept scop stabilirea sarcinii de umiditate Gv, a încăperilor care împreună cu sarcina termică constituie baza de calcul a debitului de aer pentru climatizare.

Relația de calcul a sarcinii de umiditate este:

Gv = Gom [kg / s]

unde:

Gom = degajarea de căldură de la oameni.

Fluxul de vapori eliminat prin respirație și transpirație depinde în principal de intensitatea muncii depuse și de temperatura aerului interior.

Pentru un număr N de persoane din încăpere, rezultă debitul de vapori degajați Gom:

Gom = Gv = N . gom

unde:

gom = debitul de vapori degajați de o persoană, în g/h persoană.

Valoarea lui gom se stabilește din diagrama 7.5 / 1.

Pentru ti = 25 ºC și muncă ușoară:

gom = 140 g / h persoană.

Gv = 28 . 140 . 10 -3 = 3,92 kg / h = 1,09. 10 -3 kg / s

CAPITOLUL 6

BILANȚUL TERMIC DE IARNĂ

Sarcina termică de iarnă este dată de expresia:

Qi = QSI – Qp [W]

unde:

QSI = degajările de căldură de la sursele interioare, în W;

Qp = pierderile de căldură de la sursele interioare, ale încăperii, calculate conform STAS 1907-97, în W.

6.1 Degajarea de căldură de la sursele interioare

Se vor calcula cu relația:

QSI = Qom + Qil + Qcs [W]

unde:

Qom = degajarea de căldură de la oameni

Qom = N . qo

În care Ni reprezintă numărul de persoane care pot ocupa încăperea. Se va face această ipoteză pentru ca instalația de climatizare să fie dimensionată acoperitor.

qo = degajarea de căldură a unei persoane, în W/persoană.

Valoarea lui qo se stabilește din diagrama 7.5 / 1 pentru temperatura de 20 ºC și starea de muncă ușoară:

qo = 175 W / persoană

Qom = 28 . 175 = 4900 W

Qcs = cedarea de căldură de la corpurile statice;

Qcs = Qp.Δť / Δt W

unde:

Qp = pierderile de căldură ale încăperii, în W;

Δť = tg-te = 5 – (-15) = 20 ºC;

Δt = ti – te = 20 – (-15) = 35 ºC;

tg = temperatura de gardă, în ºC, tg = 5 ºC;

ti = temperatura interioară de calcul, în ºC, ti = 20ºC;

te = temperatura exterioară de calcul, în ºC, te =-15ºC.

Pentru a afla pierderile de căldură ale încăperii Qp, trebuie să calculăm necesarul de căldură al încăperii conform STAS 1907 __ 97.

Relația de calcul este:

Qp = (1 + ΣA/100) . QT +Qi [W]

unde:

ΣA = Ao + Ac = suma adaosurilor pentru compensarea unor fenomene perturbatoare, în procente;

Ao = adaos pentru orientare;

Ao = 5 – pentru orientarea nord.

Ac = adaos pentru compensarea suprafeței reci;

QT = pierderea de căldură prin transmisie;

QT = ΣCMm.S . (ti – te) / Ro + Qs

în care:

CM –coeficient de corecție al necesarului de căldură; pentru

mpi > 400 kg / m2 coeficientul de corecție este: CM = 0,94

m = coeficient de masivitate termică ; este dependent de indicele de inerție termică al elementului de construcție.

m = 1,225 – 0,05 . D

-pentru perete exterior: D = 0,45 / 0,35 . 2,89 = 5,654 m2 K / W rezultă

m = 1 conform STAS 1907 – 97

-pentru perete interior: D = 0,25 / 1,62 . 15,36 = 2,37 m2 K / W rezultă

m = 1,1

-pentru terasă: D = 2,466 m2 K / W rezultă m = 1,1

-pentru ferestre coeficientul de masivitate termică are valoarea maximă

m = 1,2 m2 K / W

S = suprafața elementului de construcție, în m2;

ti = temperatura aerului din încăpere, în ºC;

te = temperatura aerului exterior sau din încăperile învecinate, în ºC;

Ro = rezistența termică totală la transferul de căldură a elementului de construcție, în m2K/W.

Valorile procentuale ale adaosurile Ac se aleg din nomogramă în funcție de valoarea numerică a rezistenței totale medii Rom și a numărului n de elemente de construcție exterioare:

Rom =CM ST . (ti – te) / QT

în care:

ST = suprafața totală a camerei, în m2;

ST = 277 + 277 + 23,75 . 4,3 . 2 + 11,65 . 4,3 . 2 = 858,44 m2

QT = pierderile de căldură prin transmisie ale încăperii

QT = 0,94 [ 1,1. 277 . (20 + 15) / 1,43 + 1,2 . 22,8 . (20 + 15) / 0,53 +1. 79,3 . (20 + 15) / 2,128 + 1,1 . 102,1 . 4 / 0,40] = 10990 W

Rom = 858,4 . (20 + 15) . 0,94 / 10990 = 2,57 m2 K / W

Rom = 2,57 m2 K / W rezultă din STAS 1907 __ 97 Ac = 6,6

Qi = {CM . [E Σi . L . v 4 / 3 . (ti – te)] + Qu }. (1 + Ac / 100)

unde :

E = factor de corecție de inălțime; E = 1

i = coeficient de infiltrație prin rosturi ales din STAS 1907 __ 97

i = 0,0667 W / m . K(s / m)4/3

L = lungimea rosturilor ușilor și ferestrelor exterioare

L = 8 . 2 . (1,5 + 1,9) = 54,4 m

–

v =viteza convențională a vântului

Orașul Curtea de Argeș fiind situat în zona eoliană IV are: v = 4 m/s

Qu =sarcina termică pentru încălzirea aerului pătruns în încăpere la deschiderea ușilor și ferestrelor.

Qu = 0,36 . Au . n . (ti-te) . CM

unde :

Au = aria ușilor care se deschid în exterior

Au = 0 m2

n = numărul de deschideri ale ușilor și ferestrelor.

Qu = 0 W

Qi = {0,94 . [1 0,0667 . 54,4 . 6,35 . (15 + 20)] + 0 }. (1 + 6,6 / 100) = 808 W

QP = (1 + (5+6,6) / 100) . 10990 +808 = 13073 W

Qsi = Qom + Qil + Qcs

Qom= N . qo = 4900 W

Qil= B . Nil = 8310 W

Qcs= Qp . Δť / Δt = 7470 W

Qsi = 4900 + 8310 + 7470 = 20680 W

Qi = Qsi – Qp = 20680– 13073 = 7607 W = 7,61 KW

CAPITOLUL 7

BILANȚUL DE UMIDITATE IARNA

Bilanțul de umiditate iarna se determină pe baza degajărilor de umiditate de la oameni:

Gi = Gom [kg / s]

unde:

Gom = degajarea de umiditate de la oameni;

Gom = Ni . gom

în care:

Ni = numărul de persoane

gom = debitul de vapori degajați de o persoană, în g/h persoană, se determină din figura 7.5 / 1.

Pentru temperatura interioară ti = 20 ºC și muncă ușoară:

gom = 100 g / h pers.

Gi = Gom = 28. 100 . 10-3 = 2,8 kg / h = 0.8 . 10-3 kg / s

CAPITOLUL 8

CALCULUL DEBITELOR DE AER NECESAR PENTRU CLIMATIZARE

8.1 Calculul debitelor de aer necesar pentru climatizare

8.1.1. Perioada de vară

Pentru determinarea debitului de aer este necesar cunoașterea stării aerului interior.

Iv (tiv = 25 ºC ; φiv = 50%)

1º Se va înscrie acest punct în diagrama h-x se vor citi parametrii hiv și xiv care intervin în calculul debitelor de aer:

Pentru exactitate hiv se poate calcula cu relația:

hiv = tiv + xiv (2500 + 1,84.tiv) [kJ / kg]

hiv = 50,5 kJ / kg

xiv = 9,9 g / kg

2º Se calculează raza procesului εv pe baza raportului dintre sarcina termică Qv și sarcina de umiditate Gv:

εv = Qv / Gv = 24,321 / 1,09.10-3 = 22313

3º Se duce prin Iv o paralelă la raza procesului εv determinată anterior.

4º Se stabilește temperatura aerului refulat tcv plecându-se de la valorile recomandate ale diferenței de temperatură dintre aerul interior și cel refulat.

Δt = tiv – tcv

Pentru sistemul de ventilare “sus-jos” se recomandă Δt = 4 → 7 ºC

5º Se intersectează paralela la εv dusă prin Iv cu dreapta de temperatură

tc = tiv – Δt.

Punctul rezultat se notează cu Cv și reprezintă starea aerului climatizat cu care acesta este refulat în încăpere. Aerul introdus cu starea Cv preia din încăpere căldura și umiditatea în exces, evoluând pe dreapta CvIv și este evacuat din încăpere în starea Iv.

Se citesc grafic parametrii punctului Cv (hc ; xc) iar pentru exactitate se va calcula:

hc = tc + xc.(2500+1,84.tc) [KJ/kg]

6º Se calculează debitul de aer necesar pentru evacuarea căldurii și umiditatea în exces cu una dintre relațiile:

L = Qv/(hiv-hc) = Gv/(xiv-xc) [kg/s]

Calculul se efectuează tabelar pentru patru diferențe de temperatură:

Tabel nr. 12

V = 1189,76 m3

Va rezulta pentru un număr de 9 schimburi de aer pe oră și o diferență de temperatură de 6ºC:

Lv = 10560 m3 / h

8.1.2. Calculul debitului minim de aer proaspăt

Deoarece debitul de aer pentru climatizarea unei încăperi, rezultat pe baza preluării simultană a căldurii și umidității, este mai mare decât debitul necesar diluării celorlalte substanțe nocive, Lp (debitul de aer care se aduce din exterior) atunci se pune problema recirculării parțiale a aerului evacuat din încăpere, L.

Debitul de aer recirculat din încăpere, Lr se va calcula cu relația:

Lr = L – Lp [kg / s]

aº Vom avea debitul minim de aer proaspăt, Lp1 care rezultă din condiția diluării bioxidului de carbon degajat de la oameni:

Lp1 = YCO2 / (Ya – Yr)

Degajările de bioxid de carbon YCO2 se calculează cu relația:

YCO2 = N . gCO2 [g / h]

în care:

N = numărul de persoane.

gCO2 = degajarea specifică de CO2 în funcție de vârsta și natura activității desfășurate, în g / kg persoană conform tabelului9.1 / 1

Pentru adulți și starea de muncă ușoară va rezulta:

gCO2 = 35 g / h persoană.

Yr = concentrația de CO2 în aerul exterior conform tabelului 9.3 / 1.

Aceasta depinde de locul în care este amplasată încăperea care urmează a fi climatizată.

Pentru un oraș mic rezultă:

Yr = 0,6 g / kg

Ya= concentrația admisibilă de CO2 în încăpere, conform tabelului 9.2 / 1 în funcție de durata de ședere a oamenilor în încăpere.

Pentru încăperile în care oamenii se află periodic rezultă:

Ya = 1,75 g / kg

Lp1 = 28 . 35 / (1,75 – 0,6) = 852,2 kg / h = 710 m3 / h

bº Din respectarea normei sanitare:

Lp2 = N . ls [m3 / h]

unde:

ls = debitul de aer exterior specific, m3/ h persoană.

Dacă fumatul este interzis ls = 20 m3 / h pers.

Lp2 = 28 . 20 = 560 m3 / h

cº Debitul de aer proaspăt este limitat la minim 10% din debitul nominal al instalației de climatizare.

Lp3 = 0,1 . L [m3 / h]

Lp3 = 0,1 . 10560 = 1056 m3 / h

Lp agregat = 1056 m3 / h

Lr agregat = 9504 m3 / h

8.1.3. Situația de iarnă.

Iarna debitul de aer tratat va fi același ca și vara. Deoarece debitul de aer se păstrează constant vara și iarna, este necesară recalcularea parametrilor aerului refulat de stare C.

Se cunosc:

starea aerului exterior Ei (tei ; xei) → Ei (-15 ºC; 0,8 g / kg);

sarcina termică de iarnă Qi = 7,61 KW

sarcina de umiditate iarna Gi = 0,8 . 10-3 kg / s

starea aerului interior Ii (tii ; φii) → Ii (20 ºC; 50%)

Conform punctului 2.2: hii = 38,77 KJ / kg

xii = 7,4 g / kg

Scriind cele două relați de bilanț termic și respectiv de umiditate :

Qi = L(hi – hc) [KW]

Gi = L(xi – xc) [kg / s]

Se obține aerul refulat iarna Ci:

hci = hii – Qi / L = 38,77 – 7,61 / 3,52 = 36,6 KJ / kg

xci = xii – Gi / L = 7,4 – 0,8 / 3,52 = 7,17 g / kg

Se calculează raza procesului:

εi = Qi / Gi

εi = 7,61. 103 / 0,8 = 9513 KJ / kg

Pentru a afla celălalt element al punctului Ci se procedează astfel:

1º Se înscrie în diagrama h-x punctul de stare al aerului interior Ii pe baza temperaturii și umidității.

2º Valoarea obținută prin calcularea razei procesului se marchează pe scara marginală a diagramei cu care se lucrează .

3º Se duce prin Ii o paralelă la raza procesului.

4º Se intersectează această paralelă cu unul din parametrii xci sau hci.

Rezultă starea punctului C după care putem citi și ceilalți parametrii.

tc se poate calcula și cu relația:

hci – 2500 . xci . 10-3

tc = ─────────────

1 + 1,84 . xci . 10-3

tc = 18,4 ºC

Din diagrama h-x va rezulta φ:

φci = 50%

CAPITOLUL 9

TRATAREA COMPLXĂ A AERULUI IARNA ȘI VARA

Debitul de aer vehiculat în încăpere trebuie să aibă atât vara cât și iarna, parametrii de stare ai unui punct C – starea aerului climatizat.

Pentru a se obține aer cu această stare este necesar să se realizeze un proces de tratare complexă a aerului obținut printr-o succesiune de procese simple.

9.1. Situația de iarnă.

Punctele de stare E, I și C au fost stabilite anterior.

Tratarea complexă a aerului se va face folosind umidificarea izotermă.

Se determină starea aerului amestecat Mi (hmi ; xmi) la intersecția dreptei I-E cu unul din parametrii xmi sau hmi ,care se calculează pe baza cunoașterii debitului minim de aer proaspăt Lp = 0,35 kg / s determinat în capitolul 8, precum și a debitului de aer recirculat Lr = 3,17 kg / s.

Lp . xei + Lr . xii 0,35 . 0,8 + 3,17 . 7,4

xmi = ────────── = ────────────── = 6,74 g / kg

Lp + Lr 0,35 + 3,17

Lp . hei + Lr . hii 0,35 . (-13,02) + 3,17 . 38,77

him = ────────── = ────────────────── = 33,62 g / kg

Lp + Lr 0,35 + 3,17

Se verifică și valoarea lui tmi:

tmi =( hmi – 2500 . xmi.10-3)/(1 + 1,84 . xmi . 0,001) = 15,07 ºC

Din diagrama h-x se citește φmi = 60%

Se determină R corespunzător stării aerului climatizat la intersecția dintre dreapta xcv = ct. și φ = 90%.

hri = tri + (2500 + 1,84 . tri) . xri . 10-3 = 28,5 KJ / kg.

unde:

xri = xci = 7,17 g/kg

tri = 10,44 ºC, se citește din diagrama h-x.

Deoarece punctul M este situat deasupra adiabatei hr, se mărește debitul de aer proaspăt introdus în încăpere, mutându-se punctul Mi până la intersecțiadreptei IiEi cu hr=constant.

Se recalculează Lp:

L . (hr-hi) 3,52 . (28,5-38,77)

Lp’ = ────── =─────────── = 0,7 kg / s =2100 m3 / h

he-hi -13,02-38,77

Lr’ = 8460 m3 / h= 2,82 kg / s

Procesul complex astfel obținut este compus din următoarele procese simple:

Ii + Ei → Mi = proces de amestec

Mi’→ Ri = proces de umidificare adiabată

Ri → Ci = proces de reâncălzire

Ci → Ii = evoluția aerului în încăperea climatizată

Corespunzător proceselor menționate compunerea agregatului de climatizare va fi:

*Camera de amestec CA.

*Filtru de praf FP.

*Cameră de pulverizare CP.

*Baterie de reîncălzire BRI.

*Ventilator de introducere VI.

9.2. Situația de vară.

În situația de vară pentru trasarea procesului se cunosc:

starea aerului interior Iv (tiv= 25ºC; xiv = 9,9; hiv = 50,5; φiv = 50%)

starea aerului exterior Ev (tev= 29,6ºC; xev = 10,05; hev,27= 55; φev = 39%)

starea aerului climatizat Cv (tcl= 19 ºC; xcl = 9,7; hcl = 43,6; φcl = 70%)

Se determină:

*starea aerului amestecat Mv(xmv; hmv) ca intersecție a dreptei IvEv cu unul din parametrii hmv sau xmv determinați cu relațiile:

Lp . xev + Lr . xiv 0,35 . 10,05 + 3,17 . 9,9

xmv = ────────── = ─────────────── = 9,92 g / kg

Lp + Lr 0,35 + 3,17

Lp . hev + Lr . hiv 0,35 . 55,27 + 3,17 . 50,2

hmv = ────────── = ─────────────── = 50,7 KJ / kg

Lp + Lr 0,35 + 3,17

Se calculează pentru verificare:

tmv = (h-2500 . x . 10-3)/(1 + 1,84 . x . 10-3) = 25,7 ºC

Din diagrama h-x se citește φmv = 49 %

Se determină R corespunzător stării aerului climatizat la intersecția dintre dreapta xcv = ct. și φ = 90%.

hrv = trv + (2500 + 1,84 . trv) . xrv . 10-3 = 39,62 KJ / kg.

xrv = xcv = 9,7 g / kg

trv = 15,1 ºC, se citește din diagrama h-x.

Punctul T aflat la intersecția dreptei tt=tBR=9,5 și curba de saturație 100% are următorii parametrii de stare:

ht = 28 KJ / kg

xt = 7,5 g / kg

Procesul complex astfel obținut este compus din următoarele procese simple:

Iv-Ev → Mv = proces de amestec.

Mv-Uv = proces de răcire și uscare.

Uv- Rv = proces de umidificare adiabatică.

Rv-Cv = proces de reâncălzire.

Cv-Iv = evoluția aerului în încăperea climatizată.

Va rezulta următoarea componentă a agregatului de climatizare

*Camera de amestec CA.

*Filtrul de praf FP.

*Baterie de răcire BR.

*Camera de pulverizare CP

*Baterie de reâncălzire BRI.

*Ventilator de introducere VI.

Recapitularea parametrilor de stare ai tuturor punctelor este redată în tabelul următor:

Tabel nr. 13

CAPITOLUL 10

CALCULUL ȘI ALEGEREA ELEMENTELOR COMPONENTE ALE AGREGATULUI DE CLIMATIZARE

10.1. Alegerea camerei de amestec.

Camera de amestec este spațiul în care se realizează amestecul aerului recirculant cu aerul exterior. Are dimensiuni de gabarit egale cu ale celorlalte elemente ale agregatului de climatizare. Are trei orificii prevăzute cu rame cu jaluzele reglabile opuse, atât pe partea de aer proaspăt cât și pe partea de aer recirculat. Aceste rame cu jaluzele sunt comandate conjugat. Pentru a avea acces la filtrul de praf trebuie să se asigure camerei de amestec dimensiunile necesare activității personalului de întreținere.

10.2. Alegerea filtrului de praf

Debitul maxim filtrat este de 10560 m3/h .

Suprafața de filtrare se calculează cu relația:

Sfiltru = L / Lf = 10560 / 5400 = 1,96 m2

vfiltru = L / Sf = 10560 / 1,96 = 1,8 m / s

10.3. Alegerea camerei de pulverizare

Camera de pulverizare a aerului este destinată tratării aerului prin pulverizarea apei în curentul de aer.

Eficiența procesului de schimb de căldură și substanță din camera de pulverizare.

Situația de vară:

ti – tf tu – tr

Enecesar = ─── = ─── = 0,63

ti – tt tu – tt

Situația de iarnă:

ti – tf tm’ – tr

Enecesar = ─── = ─── = 0,76

ti – tt tm’ – tt

Funcție de valoarea maximă Enec obținută se alege din tabelul 15. 12 / 1 o cameră de pulverizare care îndeplinește condiția:

Emax ≥ max (Eneci, Enecv)

Se alege: -Emax = 0,9 pentru proces adiabatic,

-numărul registrelor N = 2,

-sensul pulverizării în raport cu sensul de mișcare al aerului – un registru în contracurent și un registru în echicurent.

10.4. Dimensionarea bateriei de reîncălzire iarna

Această baterie este utilizată atât iarna cât și vara ca baterie de reâncălzi-re. Deoarece sarcina termică a bateriei este mai mare iarna decât vara, dimensionarea se face pentru situația de iarnă când bateria funcționează în procesul R – C.

aº Sarcina termică a bateriei:

QBRI = L / 2 . (hc – hr)

unde:

L = debitul de aer, în kg / s

L = 3,52 kg / s

hc = 35,8 KJ / kg

hr = 28,5 KJ / kg

QBRI = 12,85 KW

bº Calculul diferenței medii de temperatură

∆tmax – ∆tmin

∆tm = ───────────

∆tmax

ln ──────

∆tmin

∆tmin = 60 – 10,44 = 49,56 ºC

∆tmax = 80 – 17,64 = 62,36 ºC

td/ti = 80/60 ºC – reprezintă temperaturile de ducere și întoarcere.

tp/tm = 17,64 / 10,44 ºC

∆tm = 55,65 ºC

cº Debitul de agent termic:

QBI

Ga = ───────── [m3 / s]

ca . ρa . (td – ti)

unde:

ca = căldura specifică a apei, în KJ / kg ºC, ca = 4,186

ρa = densitatea apei în kg / m3, ρa = 978 (80 / 60 ºC)

Ga = 1,57 . 10-4 m3 / s

Bateriile de încălzire IAICA funcționează optim în următoarele condiții:

viteza masică vρ = 3,5 → 5,5 kg / m2s

viteza apei în țevi w = 0,5 → 1,5 m / s

Cunoscând toate acestea se determină:

dº Suprafața necesară de trecere a aerului

Adoptând pentru vρ valoarea de 5 kg / m2s obținem:

L / 2

A'nec = ─── = 0,352 m2

vρ

Rezultă din catalog:

Anec = 0,382 m2

Pentru această suprafață se aleg două baterii.

Se recalculează viteza masică a aerului prin baterie:

L / 2

vρ real = ──── = 4,61 kg / m2s

Anec

eº Numărul de circuite necesar

4 . Ga

nnec = ──────

w . π . di2

di = diametrul țevii în m; di = 15 . 10-3

w – se adoptă 1 m / s

4 . 1,57 . 10-4

nnec = ─────────── = 0,89 circuite

1 . π . (15 . 10-3)2

Tipul de baterie ales se fabrică cu 1,2,3,6…. circuite

Aleg nreal = 2 circuite

Viteza apei în țevi va fi:

4 . Ga

wreal = ─────── = 0,44 m / s

nreal . π . di2

fº Determinarea coeficientului global de transfer de căldură

Coeficientul global de transfer de căldură rezultă din catalog:

k = f( wr; vρ; R; P)

Pentru un rând de țevi avem:

kI2 = 34,2 W / m2 ºC – un rând de țevi și pasul de 2 mm

kI3 = 39,33 W / m2 ºC – un rând de țevi și pasul de 3 mm

Pentru două rânduri de țevi avem:

kII2 = 27,5 W / m2 ºC – două rânduri de țevi și pasul de 2 mm

kII3 = 31,62 W / m2 ºC – două rânduri de țevi și pasul de3 mm

gº Determinarea suprafeței de schimb de căldură

Suprafața de schimb de căldură se determină cu relația:

Fnec = QBRI /k . Δtm [m2]

Deoarece există patru variante de baterii se va efectua calculul pentru toate aceste baterii, alegându-se bateria pentru care:

Freal – Fnec

───────── < 0,25 (1)

Fnec

QBI

Fnec = ────── < Freal (2)

k . Δtm

Freal se va citi din catalog pentru fiecare baterie în parte:

12,85 . 103

Fnec I2 = ──────── = 6,75 m2 < Freal I2 = 14,19 m2

34,2 . 55,65

12,85 . 103

Fnec I3 = ──────── = 5,87 m2 < Freal I3 = 9,46 m2

39,33 . 55,65

12,85 . 103

Freal II2 = ──────── = 8,4 m2 < Freal II2 = 28,38 m2

27,5 . 55,65

12,85 . 103

Freal II3 = ──────── = 7,3 m2 < Freal II3 = 18,92 m2

31,62 . 55,65

Condiția (2) este îndeplinită de toate cele patru baterii.

Vom vedea care dintre acestea vor îndeplini condiția (1).

Pentru un rând de țevi și pasul 2 mm:

14,19 – 6,75

──────── = 1,10 > 0,25

6,75

Pentru un rând de țevi și pasul 3 mm

9,46 – 5,87

──────── = 0,61 > 0,25

5,87

Pentru două rânduri de țevi și pasul 2 mm

28,39 – 8,4

──────── = 2,38 > 0,25

8,4

Pentru două rânduri de țevi și pasul 3 mm

18,92 – 7,3

──────── = 1,59 > 0,25

7,3

Alegem bateriile cu un rând de țevi și pasul de 3mm

10.5. Dimensionarea bateriei de răcire vara

Bateria de răcire lucrează în situația de vară realizând procesul M-R.

aº Sarcina termică a bateriei de răcire.

L

QBR = ── (hm – hu)

2

unde:

L = 3,52 kg / s

hm = 50,7 KJ / kg

hu = 40 KJ / kg

QBR = 18,83 KW

bº Determinarea debitului de agent termic

Bateria de răcire lucreză cu apă rece având temperaturile de ducere și respectiv întoarcere:

T1 / T2 = 7 /12 ºC

2 . QBR

Gag = ─────── [m3 / s]

ca . ρa . ΔTm

ΔTm = T2 – T1 = 12 – 7 = 5 ºC

Gag = 1,84 . 10-3 m3 / s

cº Calculul vitezei masice a aerului prin baterie

Secțiunea brută de trecere aerului prin baterie S=L / v . ρ = 0,704 m2.

Va rezulta: vρ = L / Anec = 4,94 kg / m2s

dº Determinarea vitezei apei din țevi

Bateria de răcire are N = 22 circuite conform tabelului 15.8 / 1.

4 . GBR

w = ──────

N . π . di2

unde:

N = numărul de circuite prin care apa trece simultan.

di = diametrul interior al țevilor prin care circulă apa de răcire, în m, di = 0,015 m corespunzător țevi de Ф 16×0,5 mm.

w = 0,87 m / s.

eº Determinarea coeficientului de răcire

Este necesară această determinare pentru a afla numărul de țevi pe rând.

hm – hu

CR = ─────

hm – ht

unde:

ht = entalpia aerului saturat corespunzător temperaturii (T1 + T2 )/2 = 9,5 ºC și umidității relative 100% → ht = 28 KJ / kg

50,7 – 40

CR = ────── = 0,47

50,7 – 28

fº Determinarea numărului de rânduri de țevi

Se determină din nomograma de alegere din figura 15.12 / 1, cunoscând vreal, w, CR și indicele termodinamic al bateriei M după schema indicată prin săgeți.

Va rezulta pentru vreal = 4,94 kg/m2s ,w = 0,87 m/s și CR = 0,47:R = 5 rânduri de țevi.

CAPITOLUL 11

ALEGEREA CENTRALEI DE CLIMATIZARE, A PRIZEI DE AER PROASPĂT ȘI A GURII DE EVACUARE A AERULUI VICIAT ÎN EXTERIORUL CLĂDIRII

11.1 Centrala de climatizare

Amplasarea centralei de climatizare este condiționată în principal de factorii economici și funcționali.

În cazul acestui proiect centrala de climatizare este amplasată lângă încăperea care a fost climatizată. Centrala de climatizare a fost concepută astfel încât să ocupe un spațiu cât mai redus.

Înălțimea centralei declimatizare este de 4 m.

Pentru preluarea eventualelor scăpări de apă în centrală s-a prevăzut un recipient de pardoseală 800×800 mm cu capac din tablă striată.

11.2 Priza de aer proaspăt

Priza de aer proaspăt este amplasată în spațiul verde la o distanță de circa 10 m de clădire, pentru a evita prezența gazelor, a vaporilor nocivi sau a prafului. Este prevăzută cu plasă de sârmă pentru a evita antrenarea unor corpuri în instalație.

Dimensionarea prizei de aer proaspăt se face pentru debitul total de aer L = 10560 m3 / h și o viteză de 3 m / s.

SPAP=L / vp rp

unde:

L=10560m3/ h

vp=3 m / s

r =0,8

SPAP=1,22m2

Gura de evacuare

Gura de evacuare este amplasată pe acoperișul clădirii și este dotată cu o căciulă de protecție. Trebuie să aibă aceleași dimensiuni ca și priza de aer proaspăt.

CAPITOLUL 12

ALEGEREA ȘI DIMENSIONAREA GURILOR DE AER PENTRU INTRODUCERE ȘI EVACUARE

12.1 Dimensionarea și alegerea gurilor de refulare

Determinarea dimensiunilor necesare ale gurilor de refulare a aerului se face în funcție de tipul acestora, de locul de amplasare, de direcția sub care este refulat jetul de aer.

Pentru debitul agregatului de climatizare L = 10560 m3 / h și suprafața încaperii de 277 m2 se aleg un număr de 15 guri de refulare.

Distanța pe care are loc amortizarea jetului, fiind aceeași cu înălțimea de montaj a gurii de introducere:

x = hmed = 4,30 – 0,6 – 1,2 = 2,5 m

Se calculează debitul pe gura de refulare cu relația:

L

Lgr = ───

Ngr

unde:

Ngr = numărul de guri de refulare; Ngr = 15

L = debitul agregatulului de climatizare, în m3 / h

Lgr = 704 m3/ h

Cu acest debit se intră în diagramă și se determină tipul gurii de refulare.

Se alege gura de refulare de tipul MADEL AXO – 500, cu dimensiunile de 500×500, Ф = 198, viteza v = 5,8 m / s, pierderea de sarcină de 70 Pa și atenuarea zgomotului LWA = 45db.

12.2. Dimensionarea și alegerea gurilor de evacuare a aerului

Tipul și numărul de guri de evacuare se alege urmărind o amplasare uniformă în zonele în care există posibilitatea acumulării nocivităților.

Evacuarea aerului se va face atât prin 8 guri de evacuare de tip grilă.

Debitul unei guri de evacuare se va calcula cu relația:

L

Lge = ──── [m3 / h]

Nge

unde:

L = debitul de aer evacuat, în [m3 / h]

Nge = numărul de guri de evacuare, Nge = 8

Lge = 1320 m3 / h

Se calculează suprafața de evacuare:

L

Sev = ───── [m2]

va . r

unde:

va = viteza aerului în secțiunea liberă, va = 2,5 m/s

r = coeficientul secțiunii libere, r = 0,8

Sev = 1,76 m2

Se determină suprafața unei guri de evacuare:

Sev

Sge = ─── = 0,22 m2

Nge

Se aleg guri de evacuare cu dimensiuni de 500×500 mm iar suprafața unei guri de evacuare va fi S = 0,226 m2.

CAPITOLUL 13

CANALE DE AER. DIMENSIONAREA GEOMETRICĂ ȘI CALCULUL PIERDERILOR DE SARCINĂ.

13.1 Dimensionarea geometrică pentru canalele de refulare

Pentru alimentarea gurilor de refulare sunt necesare canale de aer care să racordeze gurile de refulare cu ventilatorul.

Pentru dimensionare se utilizează metoda vitezelor crescătoare spre ventilator, combinată cu metoda vitezelor constante pe porțiunea de racordare a gurilor.

Din motive de zgomot se limitează viteza maximă în canalele de aer la 8 m / s, viteză ce se poate obține doar în centrala de climatizare în apropierea ventilatorului.

Dimensionarea propriu-zisă este redată în tabelul nr. 16 în coloanele I -VIII.

Coloana I – numărul de tronson;

Coloana II – debitul de aer în m3 / h;

Coloana III – debitul de aer în m3 / s;

Coloana IV – lungimea tronsonului în m;

Coloana V – viteza aerului în tronsonul respectiv în m / s;

Coloana VI – secțiunea canalului în m2;

Coloana VII – dimensiunea canalului în mm.

Calculul pierderilor de sarcină

Pentru un sistem de canale de refulare, calculul pierderilor de sarcină totale se face cu relația:

Vi2

Δp = Σ ( R . l + Σξ . ─── δρ ) = Σ ( R . l + z ) . i

2

unde:

R = pierderea de sarcină liniară unitară pe tronsonul respectiv în Pa/m;

l = lungimea tronsonului respectiv de canal în m;

Σξ = suma coeficienților de rezistență locală pe un anumit tronson;

v = viteza medie a aerului pe tronsonul respectiv în m / s;

δρ = densitatea aerului în Kg / m3;

z = pierderea de sarcină locală pe un anumit tronson în Pa.

Calculul pierderilor de sarcină totale se reprezintă în tabelul nr.17 în coloanele VIII – XV.

Coloana VIII – diametrul echivalent Dech în mm.

Dech = 2ab / ( a + b )

Coloana IX – pierderea liniară unitară de sarcină R care se citește din nomogramă în funcție de debitul pe tronsonul respectiv și de diametrul echivalent, în Pa/m.

Coloana X – pierderea liniară totală pe tronsonul respectiv R.l, în Pa.

Coloana XI – suma coeficienților de pierdere locală de sarcină pe un anumit tronson.

Coloana XII – factorul cinetic v2 ρ / 2

Coloana XIII – pierderea locală de sarcină totală pentru un anumit tronson, z = Σξv2 / ρ.

Coloana XIV – pierderea totală de sarcină pe tronsonul respectiv, R.l + z, în Pa.

Coloana XV – valoarea pierderilor de sarcină cumulate pentru întregul traseu, în Pa.

Calculul coeficienților de pierdere locală de sarcină pe canalele de refulare.

Gură de refulare

Σξ = 40

Tronson 1 :

– difuzor

F1=175

F2=500

F1 / F2 = 0,35

ξ = 0,55

– cot cu lărgire de secțiune

F1=100

F2=175

α = 4,3º

ξ = 0,15

Σξ = 0,70

Tronson 3 :

– cot cu lărgire de secțiune:

F1=225

F2=175

α = 4,3º

ξ = 0,15

Σξ = 0,15

Tronson 6:

– cot cu îngustare de secțiune:

ξ = 0,1

-Σξ = 0,1

Tronson 7' :

– lărgire de secțiune:

F1=925

F2=1050

α = 7,12º

ξ = 0,18

– 4 coturi:

b=925

h=400

b / h = 0,43

R=400

R / b = 0,43

ξ = 0,4

-Σξ = 1,78

13.2 Dimensionarea geometrică și calculul pierderilor de sarcină pentru canalele de evacuare

Dimensionarea canalelor de evacuare se realizează în același mod ca și dimensionarea canalelor de refulare.

Calculul pierderilor de sarcină se face la fel ca la refulare.

Calculul coeficienților de pierdere locală de sarcină:

Tronson 1:

– cot 90º:

h / b = 1 → ξ = 1,2

– îngustare bruscă de secțiune:

F2 / F1 = 300 / 500 = 0,6

ξ = 0,3

Σξ = 1,5

Tronson 1 :

– cot cu îngustare de secțiune:

ξ = 0,1

Σξ = 0,1

Tronson 4’:

-cot cu îngustare de secțiune

ξ = 0,5

Σξ = 0,5

Tronson 5’:

– îngustare de secțiune:

ξ = 0,5

Σξ = 0,5

– 3 coturi:

b=925

h=400

b / h = 0,43

R=400

R / b = 0,43

ξ = 0,4

-Σξ = 0,93

Dimensionarea canalelor de evacuare și calculul pierderilor de sarcină sunt redate în tabele 16 și 17.

CAPITOLUL 14

ALEGEREA VENTILATOARELOR

Pentru alegerea ventilatoarelor trebuiesc cunoscute condițiile de silențiozitate, locul de amplasare și poziția de montaj ale acestora. Sunt cunoscute din capitolele anterioare debitul de aer vehiculat L, în m3 / h și pierderea totală de sarcină.

Pentru amortizarea vibrațiilor se montează câteva amortizoare de cauciuc.

14.1 Alegerea ventilatorului de refulare

Se alege un ventilator pentru un debit de aer de 10560 m3 / h și o pierdere de sarcină de 338,1Pa, calculată în tabelul nr.16.

14.2 Alegerea ventilatorului de evacuare

Se alege un ventilator pentru un debit de 10560 m3 / h și o pierdere de sarcină de 110,12 Pa, calculată conform tabelului nr.17.

BIBLIOGRAFIE

INSTALAȚII DE VENTILARE ȘI CLIMATIZARE – Ed. 1976 – N. NICULESCU, GH. DUȚĂ, P. STOENESCU;

INSTALAȚII DE VENTILARE ȘI CLIMATIZARE – Ed. 1982 – N. NICULESCU, GH. DUȚĂ, P. STOENESCU, I. COLDA;

INSTALAȚII DE VENTILARE ȘI CLIMATIZARE – Ed. 1984 – GH. DUȚĂ, P. STOENESCU, I. COLDA, G. STOICAN, M. ZGAVAROGEA, D. ENACHE;

CATALOG DE SUBANSAMBLE DE VENTILARE.