ВСЕСОЮЗНЫЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОХРАНЫ ТРУДА ВЦСПС
ПО РАСЧЕТУ АЭРАЦИИ ЦЕХОВ С ТЕПЛО” ГАЗОВЫАЕЛЕНИЯМИ В ТЕПЛЫЙ, ПЕРЕХОДНЫЙ И ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОДЫ ГОДА |
|
МОСКВА* 1971 |
ВСЕСОЮЗНЫЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОХРАНЫ ТРУДА
УКАЗАНИЯ
ПО РАСЧЕТУ АЭРАЦИИ ЦЕХОВ С ТЕПЛО-, ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯМИ * ТЕПЛЫЙ, ПЕРЕХОДНЫЙ И ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОДЫ ГОДА
Москва
расчетам температура наружного воздуха, град,
ПРИМЕЧАНИЕ. Для положительных наружных температур принимается Устр. в кг/м3, для отрицательных /стр *1*55 кг/м3 и вычисляется по формуле
/.-га-г- кг/*8.
* 273 +t
22. Определяется средняя температура воздуха в тепловых струях на уровне центра вытяжных отверстий (Л или 2,)
Q
♦ Q
( у CTpj Ьстрл '♦'^стр.г^стр.г * ...
23. Вычисляется температура уходядего воздуха
^ух. ^ ^р.з. + ^стр. “Ч. )• граду
1,2 - опытный коэффициент.
t
д о расч. - расчетный перепад температур в рабочей зоне, град;
Atр.з. “ Допустимая разность (перепад) температур воздуха в рабочей зоне и наружного принимается в соответствии с нормами СЫ 245-63, град, п - коэффициент, показыэаший повыиение температуры в рабочей зоне в зависимости от относительного разрыва между оборудованием, определяется по графику (приложение U).
X, Расчет аэрации в теплый период года проводится по задаиному нормами перепаду температур
At,
для наиболее неблэгопри-
I
ятнэ расположенных рабочих мест. Лри — =
= 4,5 следует принимать 2. При заданном расположении теплоотдаюыего оборудования размеры "а" и "а1" (приложение 1) принимаются в зависимости от направления распространения приточных струй, т.е. в зависимости от расположения приточных проемов.
24. Определяется расчетный естественный воздухообмен Г__У изб.
а весовой расход аэрационного воздуха, кг/сек;
QH30.- теплоизбытки в попечении, ккал/сек.
25. Определяется располагаемое тепловое давление лРт. * h ( jfH. - увн. ) кг/м2, где h -^расстояние между центрами приточных и вытяжных отверстий, м;
Ун. “ удельный вес нарудного воздуха, кг/м3;
- удельный вес внутреннего воздуха, кг/м3, определяемы:, по среднеарифметической температуре в рабочей зоне и уходяцего воздуха:
ilPi..'ЗНАНИЯ: I. Так кок максимальный естественный воздухообмен и минимальная температура аоздуха в рабочей зоне и уходящего, наблюдаются при рььенст-
• то расчет аэрации следует прово-
выт
>
ВЫТ u ‘т.
2. В отдельных случаях допускается принимать ДР^ 0,3 ДРТ, где:цр; jU шт - коэффициенты расхода приточных и вытяжных проемов
= Нг 5
^ - коэффициент местного сопротивления отверстия принимается по таблицам I и 2 (приложение У);
; ^ зут - площади приточных и вытяжных отверстий, м;
Г
потеря давления на проход воздуха через
.2
приточные и вытяжные отверстия, кГ/м.
После расчета допускается уменьшение площади вытяжных отверстий (фонаря) не более чем на 23% при соответственном увеличении площади приточных проемов. Не допускается уменьшение площади приточных проемов.
26. Вычисляется скорость воздуха: а) в приточных отверстиях_
А Рт
б) в вытяжных отверстиях
V
Су - ускорение силы тяжести,
27. Определяется площадь: а) приточных отверстий
- удельный вес уходящего воздуха, кг/м3
Z
Н2.
выт• ^ выт.\I 2^'jyx* Лрвыт
28. Определяется концентрация газа в уходящем воздухе:
мг/м3 ,
&а
G____- газовыделения, мг/сек.
29. Определяется относительная концентрация газа в рабочей
зоне Кр 3 в зависимости от --£-3^ (приложение У1),
где Кр 3 ** относительная концентрация газа в воздухе
рабочей зоны;
Д К^» Ку^ - Kg - прирост концентрации газа в уходящем воздухе, мг/м3;
Д^р.з.я*р.з.~*н " ПР*!500* концентрации газа в воздухе рабо
чей зоны, мг/м3;
Kg - концентрация газа в наружном воздухе, мг/мг 2$ -
&
теплосодержание аэрационного воздуха, ккал.
кг
Примечание. Если концентрация газа в рабочей зоне окажется
выше нормы, то воздухообмен следует увеличить для разбавления газовых вредностей до ПДК.
30. В теплый период года расчет аэрации помещений с механической вытяжной вентиляцией (&м— 0,4 (ха), удаляющей воздух из рабочей зоны (общеобменная, местная от теплоотдающего оборудования и холодного), проводится по методике, изложенной в разделе П настоящих указаний. При этом вычисленная нлощадь аэрационных проемов остается без изменения.
31. Обратная задача решается при проектировании аэрации реконструируемых и действующих цехов при изменении их мощности или технологии. Сравнивается полученный при расчете перепад -Д&рв3в с требуемым санитарными нормами.
32. Определяется температура воздуха в свободных конвективных струях на уровне вытяжных отверстий (формулы I; 2; 3; ч и 5).
33. Определяется темпер тура уходящего воздуха
^ у*. * -ф }У> ? jy'M—+ ^Н.- ГР8Д- (15)
34. Вычисляется температура воздуха в рабочей зоне
Ш. ПОЗВРОЧШа РАСЧЁТ 43РАДИИ ПРИ СОВМЕСТНОМ
дкдствии тшового и ветрового лшши
35. Поверочный расчет сводится к определению естественного воздухообмена и условий работы приточных отверстий с заветренной стороны здания и nf водится при известных уже площадях вентиляционных проемов, количестве избыточного тепла, скорости ветра и аэродинамических коэффициентом.
36. Предлагаемый в указаниях метод расчета базируется на уравнении воздушного баланса.
где Go - весовые расходы аэрационного воздуха, кг/сек. ai ап
Величина 1та принимается со знаком “плюс" - для притока и "минус" - для вытяжки.
37. Уравнение (17) в развернутой форме записывается
V чГН‘, ( Уи -)Г„.}-рЗ^ -
- ♦/*. рв Н'в(/н-Ки.)-р»^'- °* (18)
где Н,- расстояние от нейтральной зоны (уровень отсчетов) до середины отверстия I, м;
I
Нд - расстояние от нейтральной зоны (уровень отсчетов) до центра п-го отверстия, м;
РВ,РВ - ветровое давление на данное отверстие, кГ/м*;
^ - удельный вес воздуха принимается равным или
в зависимости от того, на приток или/на вытяжку работает отверстие,
ПРИМЕЧАНИЯ: I, В подкореньых величинах уравнения (18) знаки резкостей давлений указывают лишь на их направление и при подстановке числовых значений всегда следует вычитать иэ больших значений меньшее.
2. Уравнение (18) решается подстановкой различных значений Н* ? пока будет достигнуто равенство
&пр. * ^ вы.*
38. Определяется разность давлений в аэрационных отверстиях
«г/»1- а»)..I
где Н - расстояние от центра рассматриваемого отверстия до
уровня отсчета (со знаком "плюс", когда центр отверстия расположен выше уровня отсчетов^и "минус" - когда
ниже уровня отсчетов, ы (рис.1).
ПРИМЕЧАНИЕ. Уровень отсчетов выбирается относительно какого-либо одного отверстия, например, относительно приточного отверстия с наветренной итороны здания.
39. Определяется ветровое давление на данное отверстие,
Рв = к КГ/-1. (20)
где ^ - аэродинамический коэффициент принимается на основании результатов продувки глухмх моделей зданий в аэродинамической трубе или по таблице (приложение УН); средняя скорость ветра, м/сек; принимается по СНмП П-А.6-62.
1У. РАСЧЕТ АЗРАГЦЦ1 R УПЖЗДИЩ ПЕРИОД ГОДА С УЧЕТОМ ТЕПЛОВОГО ЛАМЦЦШЯ-
Прямая задача.
40. Определяется температуре в свободной конвективной струе на уровне вытяжных отверстий по формулам (I), (2), (3), (4), (5), а температура уходяыего воздуха по формуле (6).
41. Расстояние от пода до середины приточного отверстия (высота подачи наружного воздуха) Ь принимается равным:
, li = ( 0,5 ♦ 0,6) Н, м, (21)
предел h> 4,0 м.
42. Определяется избыточное тепловое давление в приточном отверстии по формуле (8), а скорости воздуха - по формуле (10).
ПИгьДЧА&иь. Расчет аэрации в холодный период года проводится при равенстве:
пр. * ^пр. = ^выт. • ^ выт• * прилРпр.=
* ^ ^выт. = 0,5 Д Рт<,
43. Вычисляется естественный воздухообмен и площади аэрационных проемов соответственно по формулам (7), (12), (13).
44. Определяется критерий Архимеда, задаваясь характерным линейным размером приточного отверстия - t (4):
Q. в 0,5 Гн. ^ ^ ц. ^вп. ^
8 ' f пр. V^P Х ' ’
гдс *8К- /
- характерный размер, м (для плоской струи С = »0-
полуширина струи; для осесимметричной струи t = £-
радиус струи).
ПРИМЕЧАНИЯ: ЫЬрмцательное значение критерия Архимеда указывает , что струя направлена вниз. При возведении в дробную степень число берется со знаком «плюс".
2.Приточную струю считают плоской, если она посту* пает в помещение через проемы с соотношением сторон более 1:5.
45. Определяется относительная высота распространения приточной струм от центра приточного отверстия до верхней границы рабочей зоны
h'-2
температура внутреннего воздуха, град;
где 2 - расстояние от пода до верхней границы рабочей зоны, м.
46. Находится относительное расстояние от нерудной стены помещения до места пересечения оси приточной струи с верхней границей рабочей зоны - X:
а) для плоской струи по уравнению
иди по номограмме (приложение УIII);
б) для круглой ртруи по уравнению _//з
X --
0,463 -Рга иди по номограмме (приложение IX),
где 1‘ = 273 +tH - абсолютная температура наружного воздуха, град, абс.;
Твн* 273 + iBII - абсолютная температура внутреннего воздуха, град. абс.
4Y. Определяется расстояние от наружной стены до места пересечения оси струи с верхней границей рабочей зоны
х = х •& м. (26)
48. Определяется минимальная температура воздуха в приточной струе на уровне рабочей зоны (приложение X)
н. *вн.
t В£п - минимальная температура в приточной струе ня уровне рабочей зоны, град.
ПРИОЕЧАНИ2. Допускается разность температур
Настоящие "Указания" составлены Всесоюзным центральным научно-исследовательским институтом охраны труда ВЦСПС (г. Москва) на основе результатов теоретических и эксперимен-тельных исследований естественной вентиляции промышленных зданий с тепло- и газовыделениями.
"Указания" предназначены для инженерно-технических работников проектных организаций и заводов, технической инспекции ЦК профсоюзов и санитарного надзора, занимающихся вопросами улучшения условий труда в горячих цехах.
"Указания" согласованы с ЦК профсоюзов рабочих машиностроения, нефтяной и химической промышленности и утверждены зам.министрами министерств:
автомобильной промышленности;
тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения; хирлического и нефтяного машиностроения; станкостроительной и инструментальной промышленности; химической промышленности.
Автор канд.техя.наук Н.В.Акиячев
В другом случае делается заново расчет аэрации в холодный период года.
49. Определяется концентрация теза в уходящем воздухе (14). а концентрация газа в рабочей зоне из условия, что относительные
величины равны Kp#3ef ‘Ьр.з.* По значению относительной температуры - i * ~т4~и концентрации газа в------------------
RJ. jx.
деляется концентрация газа в рабочей зоне ^р.з. = дКух. *^р.з.
ПРИМЕЧАНИЕ. Если при расчетах концентрация газа превышает ПДК, то воздухообмен должен быть увеличен. При этом температура воздуха в рабочей зоне может резко понизиться.
Обратная задача.
50. Обратная задача решается при проектировании аэрации реконструируемых и действующих цехов при изменении их мощности и технологии. Сравниваются полученные температуры “fc _ _ и "fc
Р • 3 • Пт LH
с нормируемыми.
51. Определяется температура в свободной конвективной струе на уровне вытяжных отверстий (I), (2), (3), (4), (5).
52. Определяется температура уходящего воздуха (15) и температура воздуха в рабочей зоне (16).
53. Определяется траектория приточной струи (21), (22), (23) (24) и (25) и минимальная температура на уровне рабочей зоны (приложение IX).
I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1. Настояние указания распространяются на проектирование аэрации вновь строящихся, реконструируемых и девствующих цехов с тепло- и газовыделениями.
2. Аэрация - организованная управляемая естественная вентиляция, осуществляемая под действием теплового или совместного действия теплового и ветрового давлений.
3. Эффективность аэрации зависит от:
архитектурно-строительного оформления здания (высота, ширина и количество пролетов, форма и профиль кровли, тип фонаря, размещение в стенках и фонарях открывающихся створок, количества мехэтахных перекрытий и размещение в них аэрационных проемов и решеток);
компоновки и размеров технологического оборудования, являющегося источником нагревания и загрязнения воздуха;
направления и скорости ветра;
- эксплуатации аэрируемого здания (возможность регулирования площади открытых аэрационных проемов в зависимости от наружной температуры и внутренних температурных условий).
4. Аэрацию надлежит предусматривать, если при ее помощи могут быть обеспечены нормируемые условия воздушной среды в помещениях и если она допустима по технологическим условиям.
5. Естественный приток наружного воздуха должен осуществляться:
а) в теплый период года непосредственно в рабочую зону (на уровне 0,3 ♦ 1,8 и до низа проема), в холодный период года - на уровне h * (0,5 ♦ 0,6 ) Н, но не ниже 4-х м от пола до нига проема}
где: К - высота от пола до центра приточного отверстия;
Н - высота здания от пола до центра вытяжного отверстия;
б) как правило, через проемы, расположенные в обеих продольных стенах цеха, а также через проемы транспортных ворот,
6. В сблокированных зданиях учвстки с повышенными тепловыделениями для л., *лего их проветривания следует размещать в граЧних пролетах, оборудованных аэрационными фонарями.
Застройка продольных стен вновь строящихся и реконструируемых горячих цехов не допускается.
7. Все горячие цехи должны иметь аэрационные или аэрационно--световые фонари незадуваемого типа. Площадь открывающихся створок в фонаре должна быть достаточной для пропуска расчетного объема воздуха.
8. Аэрационные фонари и приточные проемы должны быть оборудованы механизмами для открывания створок с автоматическим дистанционным управлением.
9. В цехах, имеющих три пролета и более, из которых один пролет горячий, а другой холодный, в теплый период года допускается поступление воздуха через фонарь холодного пролета. При этом вдоль линии раздела пролетов устраиваются свешивающиеся легкие перегородки, не доходящие до пола на 2-3 м.
ПРИМЕЧАНИЕ. Приток через фонарь холодного пролета допускается, если расстояние между створками фонарей не менее 10 м.
10. В цехах теплоотдающее оборудование должно располагаться с учетом возможности проветривания средних продольных проходов между источниками тепла. Рабочие места при этом следует располоь-
гать со стороны приточных проемов.
11. Расчет аэрации цехов с тепло-и газовыделениямн проводиться, как правило, с учетом теплового давления в теплый, переходный
и холодный периоды года с проверкой до* таточности естественного воздухообмена для разбавления концентраций газов до ПДК.
12. Расчет аэрации горячих цехов проводится на максимальные тепловыделения и базируется на закономерностях распространения свободных тепловых турбулентных струй.
13. Горячие цехи, теплоотдающее оборудование по длине которых расположено неравномерно, разбиваются на участки и расчет аэрации проводится для каждого участка в отдельности.
ПРИМЕЧАНИЕ. Расчет аэрации по методу, изложенному в настоящих указаниях, допускается проводить для помещений с механическим удалением воздуха, объем которого не превышает 40# общего естественного воздухообмена.
14. С целью определения общего воздухообмена и условий работы приточных отверстий с заветренной стороны проводится поверочный расчет аэрации при совместном действии теплового и ветрового давлений.
ПРИМЕЧАНИЕ. Если при работе окажется, что отверстия с заветренной стороны работают на вытяжку, то расчет надо вести с учетом закрытия части отверстий с наветренной стороны.
13. Исходными данными для расчета аэрации являются:
- строительные размеры здания и характеристика всех проемов для подачи и удаления воздуха (окна, фонари, ворота и т.д.);
- коэффициенты расхода иди местного сопротивления приточных проемов и фонарей;
- расположение теплоотдащего оборудования м его размеры;
- количество тепла, выделяющееся от единица стационарного
- количество конвективного и лучистого тепла, выделяющееся от «днницн стационарного оборудования, Qkohв, ккал/сек;
Здуч. ккал/сек.
ПРИМЕЧАНИЕ. Количество конвективного и лучистого тепла,
отдающее стационарным оборудованием, задается технологам!. Прв температуре поверхности источников тепла до 250°С можно принять Q конв. =
* 0,5Q пост.
- тепло,поступающее за счет солнечной радиации, от нагретых материалов, трубопроводов, искусственного освещения, электродвигателей, от людей и т.п., учитывается при определении количества избыточного тепла;
7 теплопотери цеха, Q пот. ккал/сек;
- валовые газовыделения в цехе, Сгаза мг/сек (по данным технологов или натурных испытаний);
- температура воздуха в рабочей зоне, t п _ ; наружного
tp.o.
н и концентрация вредных газов в рабочей зоне, Крв8в мг/мЭ (согласно СН 245-63 и СН и П П-Г.7-62).
ПРИМЕЧАНИЯ: I. Если приточный воздух поступает из соседнего помещения, то за Нв принимается темпе-
ратура воздуха соседнего помещения
2.Если часть приточного воздуха поступает снаружи, а другая часть из соседних помещений, то за расчетную температуру принимается температура наружного воздуха - ;
О •
- скорость и господствующее направление ветра (по СНиП П-А. 6-62);
- аэродинамические коэффициенты аэрируемого здания (на основании результатов продувок моделей зданий в аэродинамической трубе).
16. Расчет аэрации при решении прямой задачи сводится к определению расчетного воздухообмена и площади аэрационных проемов.
Для этого определяют:
- количество конвективного тепла, отдаваемого каждой единицей оборудования;
- объем к температуру воздуха в свободной конвективной струе на уровне вытяжных отверстий (аэрационный фонарь, вахта и др.);
- температуру уходящего воздуха;
- количество избыточного тепла
^изб. =Qn0CT. - Qnot. ккав/сек;
- объемные и весовые расходы аэрационного воздуха;
- располагаемые давления и скорости воздуха в аэрационьых проемах;
- площади аэрационных проемов.
17. Расчет аэрации при решении обратной задачи сводится к определению температуры воздуха в рабочей зоне по заданным теп-лоизбыткам и площадям аэрационных проемов.
Для этого определяется:
- количество конвективного тепла, отдоваемого каждой единицей оборудования;
- объем и температура воздуха в свободной конвективной струе на уровне вытяжных отверстий;
- количество избыточного тепла;
- температура уходящего воздуха;
- температура воздуха в рабочей зоне.
18. К проекту аэрации должна прилагаться инструкция для эксплуатационников по регулированию открытой площади аэрационных проемов
в зависимости от наружной температуры, направления и скорости ветра.
П. РАСЧ&Т АЭРАЦИИ В ТЕПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА С УЧЁТОМ ТЕПЛОВОГО ДАВЛЕНИЯ
Прямая задача
19. Определяется расстояние от точки пересечения границ основного участка тепловой струи (полюса струи) до середины вытяжных отверстий ( см. условные обозначения. Приложение I);
1 = 2В ♦ Zn «*.
где: 1Ъ - расстояние от верхней грани теплоисточника до середины вытяжных отверстий, м;
Z п - расстояние от полюса струи до верхней грани теплоисточника, м.
= 1,7 А и,
где А - определяющий размер источника тепла.
Для источника круглой формы А = d ; для прямоугольного с соотношением сторон не более I : 3
л = -а-*-»-- «,
а + в
где: d - диаметр источника тепла, м;
а,в - линейные размеры верхней грани источника тепла, м.
20.находится объемный расход воздуха:
а; в основном участке свободной конвективной струи по формуле
I Г)'3 7S/3
^стр - °'0абг * Чсоьв. * ,<3/0вк
или по номограмме (приложение II);
0) если вытяжные отверстия расположены на высоте разгонного участка тепловой струи или ниже его, то расход воздуха определяется по формуле разгонного участка свободной конвективной струи:
. (f 71/3 а
и * °'65 WK0HS I Z, “ /сек , (3)
стр '
где ^ - площадь верхней грани теплоисточника, м^ ;
£ - расстояние от верхней грани источника до рассматриваемого 1 уровия, м«
иле по номограмме (приложепе Ш).
ПРИМЕЧАНИЕ. Высота разгонного участка круглой тепловой струи разиа, примерно 1,5А.
в) в плоской свободной конвективной струе ( с соотношением сторож верхней грани источника более 1:3) по формуле
Ql/з 1/з
кие00 -3/С*Ь (3»)
где &- больший размер верхней грани теплоисточника (длина), м.
или по номограмме (приложение Ша).
ПРИМЕЧАНИЕ. Формула За) справедлива для теплоисточника с соотношением меньшего размера (ширины) верхней грани к высоте вертикальной грани не более 1:4*
21. Определяется средняя температура воздуха в калдой свободной конвективной струе на уровне центра вытяжных отверстий
^стр =---Г'Ш1Т---град’ (if)
I стр стр
где: У - удельный вес воздуха в тепловой струе, кг/ы
и Стр