1. PARAMETRII CLIMATICI DE CALCUL

1.1. Parametrii climatici de calcul pentru instalatiile de climatizare.

1.1.1 Parametrii climatici exteriori de calcul.

a) Situatia de vara.Parametrii climatici exteriori de calcul ai instalatiilor de climatizare pentru situatia de vara sunt:Temperatura aerului exterior:Sunt utilizate ca valori de calcul doua temperaturi: temperatura efectiva a aerului exterior pentru luna de calcul considerata

– te

temperatura de calcul a aerului exterior – tev Temperatura efectiva a aerului exterior – te reprezinta temperatura orara efectiva si serveste la calculul aporturilor de caldura din exterior prin elementele de constructie:

te = tem + cAz [oC] tem – temperatura medie zilnica in functie de localitate si de gradul de asigurare in care este incadrata cladirea; c – coeficient de corectie pentru amplitudinea oscilatiei zilnice a temperaturii aerului exterior; Az – amplitudinea oscilatiei zilnice de temperatura in functie de localitate. cAz – produsul reprezinta abaterile efective ale temperaturii aerului exterior fata de temperatura medie zilnica ( din tabelul 5.2.).

Gradul de asigurare reprezinta numarul maxim de zile in care temperatura aerului exterior nu depaseste valoarea indicata si se adopta in functie de categoria cladirii ventilate sau climatizate.

Cladirea din proiectul de fata face parte din categoria III (sectie montaj electronice).

Gradul de asigurare = 98 %.

1

Az = 7Temperatura de calcul a aerului exterior tev ajuta la reprezentarea punctului de stare a aerului exterior in diagrama i - x (caracterizeaza starea de calcul a aerului pentru procesele de tratare complexa si stabileste temperatura aerului interior vara):

tev = tem + AzoC

tem = 27,5 oC tev = 25,7 + 7 = 34,5 oC

Tabel cu valori de calcul te , tem – Giurgiu

Ora 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

cAz -4,9 -5,6 -6,3 -6,8 -7 -6,6 -5,2 -2,1 0,7 3,2 4,8 5,8te 20,8 20,1 19,4 18,9 18,7 19,1 20,5 23,6 26,4 28,9 30,5 31,5

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

6,4 6,8 7 6,8 6,1 4,9 3 0,6 -1,2 -2,5 -3,4 -4,132,1 32,5 32,7 32,5 31,8 30,6 28,7 26,3 24,5 23,2 22,3 21,6

Continutul de umiditate al aerului exterior xcl este necesar la reprezentarea punctului de stare a aerului exterior si se stabileste in functie de gradul de asigurare.

xcl = 11,95

Intensitatea radiatiei solare influenteaza aporturile de caldura din exterior. Valoarea intensitatii radiatiei solare globale , I , sau medii Im , pentru calculul aporturilor de caldura din exterior prin elemente inertiale :

I = a1 a2 ID + Id W/m2

I = a1 a2 IDm + Idm W/m2

- a1 factor de corectie a radiatiei solare directe functie de starea atmosferei (tabelul 5.5.)

- a2 factor de corectie a radiatiei solare directe pentru localitati situate la altitudini mai mari de 500 m (tabelul 5.6.)

- ID ; IDm intensitatea radiatiei solare directe orare si respectiv medie zilnica in functie de ora si orientare (tabelul 5.7.)

- Id ; Idm intensitatea radiatiei solare difuze orare si medii zilnice (tabelul 5.7.)

2

a1 = 0,92 pentru localitati urbane mici si medii ;a2 = 1 altitudinea < 500 m .

Valorile radiatiei solare globaleOra 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Im

Orientarea: VID 144 338 498 575 568 383 113

a1a2ID 122 287 423,3 489 483 326 96,1Id 53 80 103 123 136 146 147 146 136 123 103 80 53 59I 53 80 103 123 136 146 147 268 423 546,3 592 563 379 155

IDMAX=575 Id

MAX=147

Viteza vintului – datorita zilelor puternic insorite , defavorabile pentru ventilare , se adopta pentru coeficientul superficial de schimb de caldura la exterior o valoare mai mica decat pentru situatia de iarna .

e = 17,5 W/m2 K

b) Situatia de iarna.Temperatura aerului exterior te serveste la intocmirea bilantului termic si la reprezentarea punctului de stare al aerului exterior. Se alege in functie de zona de temperatura in care este incadrata localitatea respectiva.

Localitatea Giurgiu face parte din zona II (-15oC ).Continutul de umiditate xe este necesar pentru reprezentarea punctului de stare al aerului exterior iarna.

xe = 0,8

1.1.2. Parametrii climatici interiori de calcul.

a) Situatia de vara

Temperatura interioara de calcul ti se defineste ca temperatura aerului masurata in centrul incaperii la inaltimea de 1,5 m de la pardoseala.

tev – temperatura de calcul a aerului exterior3

oC ti = 27 oC

Umiditatea relativa a aerului interior φi serveste impreuna cu temperatura la reprezentarea punctului de stare al aerului interior.

φi = 50%

Viteza de miscare a aerului interior vi – se adopta valori pentru viteza aerului in zona de activitate (de lucru sau sedere).

- confort – vi = 0,22 m/s

Temperatura medie de radiatie a suprafetelor delimitatoare mr are valori apropiate de temperatura aerului interior.

b) Situatia de iarna

Temperatura interioara de calcul ti la climatizare este necesar a fi limitata inferior la +20 oC.

Umiditatea relativa a aerului interior φi se alage corespunzator conditiilor de confort sau in functie de cerintele procesului tehnologic similar cu situatia de vara.

Viteza de miscare a aerului interior vi ramine de obicei aceeasi ca in situatiile de vara , instalatiile functionind cu debit constant.

Temperatura medie de radiatie a suprafetelor delimitatoare mr Structura elementelor de delimitare a incintei , mai ales spre exterior trebuie astfel aleasa incit valoarea temperaturii medii de radiatie sa se incadreze in limitele de confort ( in corelatie cu ti ).

2. BILANTUL TERMIC AL INCAPERILOR CLIMATIZATE SAU VENTILATE

4

2.1. Bilantul termic de vara

Sarcina termica de vara, denumita si sarcina de racire, se poate scrie sub forma :

Qv = Qap + Qdeg [W], unde :Qap - reprezinta aporturile de caldura din exterior prin elementele

inertiale, vitrate si de la incaperile vecine, in W ;Qdeg – reprezinta degajarile de caldura de la sursele interioare

(oameni, iluminat, masini si utilaje actionate electric sau alte surse calde), in W.

2.1.1.Aporturi de caldura din exterior

Sarcina termica de vara, este maxima cand aporturile de caldura sunt maxime de aceea se calculeaza de regula variatia orara a acestora, tinind cont in cazul celor inertiale de defazare cu care ele ajung in interiorul incaperii, luindu-se in final aporturile maxime cu conditia ca ele sa se realizeze in timpul programului de functionare al incaperii considerate. In caz contrar, se va lua sarcina maxima realizata in intervalul considerat.Aporturile de caldura din exterior se exprima sub forma :

Qap = QFE + QPE + Qi [W], unde : QFE – reprezinta fluxul termic patruns din exterior prin elementele

neinertiale (ferestre, luminatoare), in W ;QPE – reprezinta fluxul termic patruns prin elementele inertiale (pereti,

acoperisuri-terasa ), in W ;Qi – reprezinta fluxul termic patruns prin elementele de delimitare

interioara de la incaperile vecine, in W.

a) Aporturi de caldura prin ferestre

5

Ferestre V

Ora 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

c1' 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,6 0,7 0,34 0,12 0,07 0,25 0 0 0 0 0 0

c2' 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3,55 1,75 1,09 0,71 0,47 0,25 0 0 0 0 0 0

bu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,16 0,07 0,03 0,01 0,01 0,03 0 0 0 0 0 0

hu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,36 0,18 0,11 0,07 0,05 0,03 0 0 0 0 0 0

Si 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,29 1,6 1,72 1,8 1,83 1,82 0 0 0 0 0 0

m 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,130,140,160,18 0,2 0,28 0,3 0,43 0,58 0,7 0,75 0,74 0,62 0,470,27 0,17 0,13 0,11 0,1

c1c2c3m 0,04 0,049 0,05 0,06 0,06 0,070,080,09 0,1 0,1080,150,16 0,23 0,31 0,38 0,41 0,4 0,33 0,250,15 0,09 0,07 0,06 0,05

te 22,6 21,9 21,2 20,7 20,5 20,922,325,426,8 30,7 32,333,3 33,9 34,3 34,5 34,3 33,6 32,4 30,528,1 26,3 25 24,1 23,4

Af*I/e 0 0 0 0 0 0,360,54 0,7 0,840,9250,99 1 1,83 2,88 3,71 4,02 3,83 2,57 0 0 0 0 0 0

ts* 22,6 21,9 21,2 20,7 20,5 21,322,826,127,631,6233,334,3 35,7 37,2 38,2 38,3 37,4 35 30,528,1 26,3 25 24,1 23,4

kS(ts*-ti) -19 -22,4 -25,4-27,6-28,5 -25 -18 -3,9 2,7920,2827,6 32 38,3 44,6 49,2 49,7 45,7 35 15,34,82-3,07-8,77 -13 -16

QFE -19 -22,4 -25,4-27,6-28,5 -18 -6,8 12,925,448,0469,3 77 139 269 413 485 460 266 15,34,82-3,07-8,77 -13 -16

nQFE -232 -268 -305 -332 -342 -218 -82 154 305 576,5 832 924 166832274955582255183197 184 57,9-36,8 -105 -153 -189

b) Aporturi de caldura prin elemente inertiale

Datorita fenomenului de acumulare a caldurii care are loc in elementele inertiale (pereti, plansee, poduri etc.) fluxurile termice patrunse din exterior, sunt defazate cu un anumit numar de ore si amortizate fata de cauzele exterioare (temperatura aerului exterior si radiatia solara) care le genereaza.

Aporturi de caldura prin elemente inertiale masive (pereti, plansee, terase)

Fluxul termic patruns prin astfel de elemente se calculeaza cu relatia:

Q = S. q [W]unde:

S – suprafata elementului de constructie, in m2 ;Q – fluxul termic unitar, defazat si amortizat, in W / m2

care se calculeaza cu relatia :q = k ( tm – ti ) + i ( ts – tsm ) [W/m2]

unde : k – coeficientul global de transfer termic, in W / m2 C ;

ti – temperatura de calcul a aerului interior vara, in C ;

i – coficientul de transfer termic superficial la interior,

6

considerat 5,8 W / m2 C la trecerea caldurii de sus in jos si respectiv 8 W / m2 C pentru pereti sau la trecerea caldurii de jos in sus ;

- coeficientul de amortizare a fluxului termic patruns, calculat conform punctului 10.2, in cazul structurilor monostrat sau conform punctului 10.3 in cazul structurilor multistrat ;

ts – temperatura echivalenta de calcul a aerului exterior calculata cu relatia ts = t e + A I [C] e

in care : te - temperatura aerului exterior la o anumita ora ; A - coeficientul de absorbtie a radiatiei conform tabelului 7.3 ; e – coeficientul de transfer termic superficial la exetrior, in [W/m2 C] ; I – intensitate radiatiei solare la o anumita ora si orientare,in [W/m2

C] ; tsm – temperatura echivalenta medie zilnica a aerului exterior, calculata

cu relatia :tsm = tem + A Im

e

in care : tem - este temperatura medie a aerului exterior Im – intensitatea medie zilnica a radiatiei solare in W / m2

Am luat in calcul peretele cu orientarea spre V:

A=0,91 k=0,95 =0,02 tsm= 35,6 qC= 8,18AEXT=0,05 EXT=17,5 = 13 ti= 27 S= 12

R=0,87 INT=8 tev= 34,5S=6,26

= 13[ore] S= 85,3[m2]

e = 17,5 W/m2 K = 0,4 m = 0,46 W/m Ks = 6,26 W/m2 K

K = 0,95 W/ m2 K - coeficientul global de transfer termic

7

= 0,02 = f ( s , R ) - coeficient de amortizare

- pentru placi ceramice

i = 8 W/m2 K - coeficient de transfer termic superficial la interior

= 13h = f ( s , R ) –coeficient de defazare

Perete Exterior V

Ora Int. 2 3 4 5 6 7

Ora Ext. 13 14 15 16 17 18

tE 33,9 34,3 34,5 34,3 33,6 32,4

AIEXT 14 22,01 28,4 30,8 29,3 19,7

tS 47,956,31 62,9 65,1 62,9 52,1

tS-tSM 12,320,71 27,3 29,5 27,3 16,5

I(tS-tsm) 1,963,314 4,37 4,72 4,36 2,64

q=qv+qc 10,111,49 12,5 12,9 12,5 10,8

Q=qs 865 980,2107011001070 922

qv = i( ts – tsm )qc = K( tsm – ti )q = qv + qc

QPE = qS

2.1.2. Degajari de caldura de la surse interioarea ) Degajari de caldura de la oameni

Se calculeaza cu relatia :Q0 = N q0 [W], unde :N – este numarul de persoaneq0 – degajarea totala de caldura a unei persoane, in W – persoana,

8

in functie de efortul fizic depus ( natura activitatii desfasurate ) si temperatura aerului interior, conform figurii 7.5.

N = 145 persoaneq0 = 260 W / persoanaQ0 = 145 260 = 37700 W.Q0 = 37700 W

b ) Degajari de caldura de la iluminat

Fluxul de caldura de la sursele de iluminat electric se determina cu relatia :

Qil = B Nil [W], unde :N il – este puterea instalata a surselor de iluminat, in W.B – coeficient care tine seama de partea de energie electrica transformata in caldura. Pentru ventilarea sus – sus se poate considera B = 1.In cazul sectiei de montaj electronice se considera ca iluminatul electric se mentine pe toata durata zilei si se ia in calculul de aporturi integral.

Qil = 50 574 = 28700 W

C) Degajari de la motoare actionate electric

Fluxul de caldura degajat de motoarele cu actionare electrica este dat prin tema de proiectare, ca fiind de 100 W/m2 , care se corecteaza cu patru coeficienti ce tin seama de tipul motoarelor, regimul de functionare, etc.; rezultand astfel un total de:QM = ψ1 ψ2 ψ3 ψ4 S NM [W], unde :QM = 0,9 0,75 0,75 0,9 14500 = 6700 W

Bilantul aporturilor de caldura pentru aflarea sarcinii maxime de calcul se face pentru situatia cea mai dezavantajata, care este conform „bilant de aporturi de caldura din exterior” pentru ora 1500

cand prin peretii, acoperis si ferestre avem aporturi insumand 20310 W.

Q T = Qap + Q om + Qil + QM = 20310 + 23000 + 31700 + 6700 = 81700 W

Q T = 81700 W

2.2. Bilantul termic de iarna

9

Sarcina termica de iarna este data de expresia:

Qi = Qsi - Qp [W]unde:

Qsi – reprezinta degajarile de caldura de la sursele interioare , in W;Qp – pierderile orare de caldura ale incaperii , in W.

2.2.1. Degajari de caldura de la sursele interioare

De regula , sursele de degajare de caldura sunt aceleasi vara si iarna si ele se recalculeaza numai in masura in care depind de temperatura aerului interior.Pentru multe incaperi, cand exista si o instalatie de incalzire cu corpuri statice, care asigura o asa zisa temperatura de garda, la nefunctionarea instalatiei de ventilare, trebuie luata in considerare si cedarea de caldura de la corpurile statice:

Qcs = Qp W

t’ = tg - te = 7 + 15 = 22 o C si t = ti - te = 20 + 15 = 35 o Cunde:ti , te – reprezinta temperatura interioara si respectiv exterioara de calcul ;tg – temperatura de garda , cuprinsa intre 5 - 10 o C.

ti = 20 oCte = -15 oCtg = 7 oC

2.2.2. Pierderi de calduraSe calculeaza pierderile de caldura prin pereti (QPE), prin acoperis (QAC), prin pardoseala (QPARD) si prin ferestre (QFE).QPE = SPE KPE Δt = 410 0,95 33 1,1 = 14150 WSPE – suprafata totala a peretilor exteriori ;Pierderile de caldura prin peretii exteriori se inmultesc cu adaosurile pentru compensarea suprafetelor reci si de orientare, considerate aproximativ 10%.QAC = 1,03 1,05 33 574 = 20500 WQFE = 22,68 5,81 33 = 4400 WQi = i L Δt v4/3 = 1,16 72 33 13,39 = 36900 WAceasta pierdere reprezinta caldura cedata pentru incalzirea aerului infiltrat prin rosturile ferestrelor, fiecare factor avand urmatoarea semnificatie :

10

i – coeficientul de infiltrare, defineste din punct de vedere aeraulic elementul de constructie respectiv (STAS 1907) ;L – lungimea totala a rosturilor ;V4/3 – viteza vantului in functie de zona eoliana .QPARD = QAF + Qbc = 3900 + 4150 = 8050 WQAF – pierderi de caldura catre apa freatica, considerata ca avand temperatura de +10C ;Qbc – pierderi de caldura prin banda de contur catre aerul exterior

Qp = QPE + QAC + QFE + Qi + QPARD = 91400 W

Qsi = Qom + Qil + QM = 17400 + 23 000 + 5000 = 45400 W

Qi = Qsi – Qp = 45400 – 91400 = – 46000 W

3. BILANTUL DE UMIDITATE AL INCAPERILOR CLIMATIZATE SAU VENTILATE

3. Sarcina de umiditate a incaperilor

Bilantul de umiditate are drept scop stabilirea sarcinii de umiditate , Gv , a incaperilor:

Gv = Gvdeg - Gvcons kg/sunde:Gvdeg – suma degajarilor de vapori de apa din incapere , in kg/s;Gvcons – suma consumurilor de vapori de apa din incapere , in kg/s.

Degajari de umiditate de la oameni

Fluxul de vapori eliminat prin respiratie si transpiratie depinde in principal de intensitatea muncii depuse si de temperatura aerului interior.Debitul de vapori de apa degajati Gvo :

Gvo = N go kg/sunde:go – debitul de vapori degajati de o persoana , in kg/s ( se stabileste din diagrama 7.5. ).

Datorita dependentei valorii go de temperatura interioara , debitul de vapori Gvo se calculeaza separat pentru situatia de iarna si de vara.

Gvara = Gvo = 145 (340 10-3 / 3600) = 13,7 10-3 kg/s

11

Giarna = Gvo = 145 (85 10-3 / 3600) = 3,42 10-3 kg/s

Gvara = 13,7 10-3 kg/sGiarna = 3,42 10-3 kg/s

4. DEGAJARI DE GAZE , VAPORI SI PRAF

Efectele degajarilor de gaze, vapori si praf asupra organismului omenesc depind de natura si concentratia acestora in aerul interior cat si de durata de expunere.

4.1. Incaperi climatizate

In cazul incaperilor climatizate cu destinatie economica, degajarile de substante nocive provin de la oameni sub forma de bioxid de carbon CO2.

4.1.1. Degajari de CO2 de la oameni

Omul in procesul de expiratie degaja o anumita cantitate de bioxid de carbon CO2 , gco2. Degajarile de CO2 se calculeaza :

l/h

- cantitatea totala de CO2 dintr-o incapere N – numarul de persoane

- degajarea specifica de CO2 in functie de varsta si natura activitatilor desfasurate , in l/h.

= 145 40 = 5800 l/h

4.1.2. Concentratia de CO2 in aerul exterior

Cantitatea de CO2 continuta in aerul exterior depinde de locul unde este amplasata incaperea ce urmeaza a fi climatizata.

yr = 0,4 l/m3

4.1.3. Concentratia admisibila a CO2 in incaperi

12

Concentratiile admisibile de CO2 in aerul incaperilor in functie de durata de sedere a oamenilor.

ya = 1 l/m3

5. CALCULUL DEBITULUI DE AER NECESAR PENTRU CLIMATIZAREA UNEI INCAPERI

Perioada de vara

Pentru determinarea debitului de aer este necesara cunoasterea starii aerului interior, a sarcinii termice de vara, Qv , a sarcinii de umiditate de vara Gv.

Gvara = 13,7 10-3 kg/s Qvara = 81,7 KW

Metodologia de determinare a debitului de aer :

a) Se inscrie in diagrama h-x punctul de stare a aerului interior pentru vara Iv ( ti , i ) .Se citesc parametrii hi si xi . Corectitudinea citirii se verifica cu relatia :

hi = ti + (2500 + 1,84ti ) xi

b) Se calculeaza raza procesului v :

kJ/kg

cu Qv in kW si Gv in kg/s. Valoarea v obtinuta se marcheaza pe scara marginala a diagramei h-x.

c) Se duce prin punctul Iv o paralela la raza procesului v. Pentru a obtine directia corecta a razei procesului se uneste punctul 0 oC cu valoarea razei inscrisa pe marginea diagramei.

d) Se stabileste temperatura aerului refulat tc plecandu-se de la valorile recomandate ale diferentei de temperatura dintre aerul interior ti si cel refulat tc , t = ti – tc .

e) Se intersecteaza paralela la v (dusa prin Iv) cu dreapta de temperatura tc = ti - t. Punctul rezultat care se noteaza cu Cv reprezinta starea aerului

13

climatizat cu care acesta este refulat (introdus ) in incapere .Se citesc grafic parametri punctului Cv ( hc , xc ).

f) Se calculeaza debitul de aer necesar pentru evacuarea calduri si umiditati in exces :

kg/s

m3/h

= 1,2 kg/m3

Perioada de iarna

Cand debitul de aer , L , se mentine acelasi si pentru perioada rece se recalculeza parametri aerului refulat . Se cunosc sarcina termica de iarna Qi, sarcina de umiditate Gi si debitul de aer L .

Giarna = 3,42 10-3 kg/s Qiarna = 46 KW

Qi = L ( hi – hc ) kW

Gi = L ( xi – xc ) kg/sde unde se obtin parametrii aerului refulat iarna , Ci :

hc = hi – Qi/L kJ/kg

xc = xi – Gi/L kg vapori / kg aer uscat

Se cunoaste si raza procesului i :

kJ/kg

Ducind prin Ii o paralela la i , la intersectia cu hc sau xc rezulta punctul cautat Ci .

Debitul minim de aer proaspat

Daca debitul de aer pentru ventilarea sau climarizarea unei incaperi , rezultat pe baza preluarii simultane a caldurii si umiditatii , este mai mare decit debitul necesar diluarii celorlalte substante nocive , Lp ( debit de aer care se aduce din exterior ) , atunci se pune problema recircularii partiale a

14

aerului evacuat din incapere , L . Debitul de aer , LR , ce poate fi recirculat va fi deci :

LR = L - Lp kg/sin care :

kg/s

Numarul orar de schimburi de aer

h-1

Se verifica cu ajutorul valorilor n din anexa I-11.1.Se alege n cel mai apropiat de cel calculat.

Situatia de vara

Gvara = 13,7 10-3 kg/s Qvara = 81,7 KW

xi = 11,2 g/kg

hi = ti + (2500 + 1,84ti ) xI = 27 + (2500 + 1,84 27) 11,2 10-3 = 56 kJ/kg

I ( 27 oC ; 11,2 g/kg ; 56 kJ/kg ; 50% )

ttc

[C]ti

[C]hI - hC

[kJ/kg]L

[kg/s]L

[m3/s]n

4 23 27 7,5 10,893 9,154 12,76

5 22 27 9 9,08 7,565 10,54

6 21 27 10,5 7,78 6,522 9,09

Aleg: de unde:

Situatia de iarna

15

Giarna = 3,42 10-3 kg/s Qiarna = 46 KW

xi = 7,7 g/kg

hi = ti + (2500 + 1,84ti ) xI = 18 + (2500 + 1,84 18) 7,7 10-3 = 37,5 kJ/kg

I ( 18 oC ; 7,7 g/kg ; 37,5 kJ/kg ; 60% )

Se adopta :

;

;

Debitul minim de aer proaspat

16

6. TRASAREA IN DIAGRAMA h-x A PROCESELOR DE TRATARE COMPLEXA A AERULUI

Scopul acestor reprezentari il constituie stabilirea numarului si succesiunii elementelor componente ale agregatului de tratare a aerului , necesare pentru modificarea parametrilor aerului de la starea exterioara sau a amestecului pana la cea corespunzatoare aerului climatizat , cu care acesta este refulat in incapere.

Tratarea complexa iarna

Instalatii functionand cu aer amestecat

Definirea punctelor de stare:I(ti , i) reprezinta starea aerului interior iarna.E(te , xe) reprezinta starea aerului exterior iarna.C(hc , xc) reprezinta starea aerului climatizat.P(tP , xP) reprezinta starea aerului preincalzit de la te la tP, respectiv de la –15C la –5C.

Se determina starea aerului amestecat M la intersectia dreptei I-P cu unul din parametrii xM sau hM care se calculeaza :

Se stabileste starea P ca intersectia dreptelor xe = ct. si tP = - 5CSe stabileste punctul de stare R la intersectia dintre dreapta xM = ct. si tC = 25C.

I E C M R P

t (oC ) 20 -15 25 10 25 - 5

x (g/kg) 7,7 0,8 7,4 5,31 5,31 0,8

h (kJ/kg)

37,5 -13 47,5 23,11 38 - 3

(%) 60 95 37 70 27 35

Trasarea proceselor de tratare complexaPentru realizarea starii C a aerului climatizat apare in acest caz urmatoarea succesiune de procese simple ( diagrama ).MP = proces de preincalzireI + P M = proces de amestecMR = proces de incalzire

17

RC = proces de umidificare izotermaCI = evolutia aerului in incaperea climatizata

Tratarea complexa vara

Definirea punctelor de stare:I(ti , i) reprezinta starea aerului interior iarna.E(te , xe) reprezinta starea aerului exterior.C(hc , xc) reprezinta starea aerului climatizat.

Se determina starea aerului amestecat M la intersectia dreptei I-E cu unul din parametrii xM sau hM care se calculeaza :

Se stabileste punctul de stare R la intersectia dintre dreapta xc = ct. si = 90%.

I E C M R P

t (oC ) 27 34,5 22 29,8 14 16,5

x (g/kg) 11,2 11,95 9,7 11,5 9,5 11,5

h (kJ/kg)

56 65,8 47 59,65 38 46

(%) 50 35 60 44 95 95

Trasarea proceselor de tratare complexaPentru realizarea starii C a aerului climatizat apare in acest caz urmatoarea succesiune de procese simple ( diagrama ).I + E M = proces de amestec MR = proces politropic de racire si uscareRC = proces de reincalzire

7. DIMENSIONAREA SI ALEGEREA COMPONENTELOR CENTRALEI DE VENTILARE

18

Situatia de iarna

Sarcina bateriei de preincalzirehe = - 13 kJ/kghP = - 3 kJ/kgLp = 9666 m3/h = 3,68 kg/sQBPI = LP(he – hP) = 3,68 10 = 36,8 kW

Sarcina bateriei de incalzirehM = 23,11 kJ/kghR = 38 kJ/kgL = 27233 m3/h = 9,08 kg/sQBI = L(hM – hR) = 9,08 14,89 = 135,2 kW

Calculul necesarului de aburPentru realizarea umidificarii izoterme se va folosii o camera de umidificare cu abur produs separat, intr-un agregat electric folosind apa dedurizata.xR = 5,3 g/kgxC = 7,4 g/kgρR = 1,184 kg/m3

L = 27233 m3/h = 32244 kg/hGAB = L(xC – xR) = 32244 2,1 = 67712,4 g/h = 67,7 kg/hQAB = GAB hAB = 67,7 2670 = 180792,11 kJ/h = 50,22 kW

Situatia de vara

Sarcina bateriei de racirehM = 59,65 kJ/kghP = 46 kJ/kgxR = 9,5 g/kgxP = 11,5 g/kgρM = 1,155 kg/m3

L = 27233 m3/h = 31455 kg/h = 8,74 kg/sQBR = L(hM – hP) + r(xP – xR)L = 8,7413,65 + 267028,7410-3 = QBR = 119,3 + 46,67 = 166 kW

Sarcina bateriei de incalzire hR = 38 kJ/kghC = 47 kJ/kgρR = 1,225 kg/m3

L = 27233 m3/h = 33360 kg/h = 9,27 kg/sQBI = L(hC – hR) = 9,27 9 = 83,4 kW

Descrierea centralei de ventilare aleasa

19

In urma calculelor am ales o centrala de ventilare McQuay CDCM 428, avand in componenta urmatoarele module: camera de amestec cu doua cai, cu jaluzele motorizate pe aspiratia

superioara (pentru aer recirculat) si laterala (pentru aer proaspat), cu protectie la inghet pe partea de aer proaspat;

o baterie de preincalzire pentru aerul proaspat, 90/70C, cu sarcina totala de 40 kW, amplasata in interiorul camerei de amestec (cu protectie la inghet: in cazul in care nu avem circulatie de apa calda, un senzor da comanda servomotorului de inchidere completa jaluzelei de aer proaspat si de deschidere completa a celei de aer recirculat, evitandu-se astfel inghetarea apei din baterie in cazul in care temperatura aerului exterior este negativa);

modul de filtrare alcatuit dintr-o zona de prefiltrare cu coeficient de retinere de 90% si filtru cu saci cu eficienta de 95 – 97% (pierdere de presiune de 300 Pa) ;

baterie de racire, functionand cu apa rece 7/12C, cu sarcina termica totala de 170 kW, 6 randuri, distanta intre aripioare de 3 mm (pierdere de presiune de 50,2 Pa) ;

baterie de incalzire, functionand cu apa calda 90/70C, sarcina termica 140 kW, 2 randuri, distanta intre aripioare de 3 mm (pierdere de presiune de 14,7 Pa), cu posibilitatea de a functiona si in regim de reincalzire in sezonul cald, in conditiile depasirii umiditatii indicata, controlata de senzorul de umiditate amplasat pe tubulatura;

modul de umidificare cu abur – tronson lis al centralei monobloc de ventilare, echipat in partea inferioara cu „tija” injectoare de abur, prevazut spre ventilator cu separatoarele de picaturi, folosind abur de joasa presiune, debit de abur de 70 kg/h;

ventilator centrifugal dubluaspirant cu ax orizontal, debit de aer de 27000 m3/h, presiune totala 1400 Pa, presiune dinamica 52 Pa, presiune statica exterioara 563 Pa, pierdere de presiune interioara de 785 Pa, cu motor trifazat de 18,5 kW, consum electric 15,4 kW, turatie de 840 rpm, nivel de zgomot de 90 dB (la 125 Hz);

atenuator de zgomot, in placi, pe refularea ventilatorului, cu camera de linistire, de la care pleaca tubulatura de introducere, nivelul de atenuare agreat intre 25 – 30 dB.

8. ALEGEREA SI DIMENSIONAREA GURILOR DE AER PENTRU INTRODUCERE SI EVACUARE

20

Tipul si modul de amplasare a gurilor de aer conduce la o anumita circulatie a aerului in incapere, care trebuie gandita de la inceput , in functie de forma si dimensiunile incaperii si de sistemul de ventilare ales. Analizind valoarea relativa a debitului de aer (numarul de schimburi pe ora) si in functie de cerintele de confort si de estetica , se opteaza pentru o distributie uniforma pe toata suprafata de introducere sau pentru o introducere concentrata , prin guri amplasate la inaltime.Astfel , daca sunt necesare debite mari de aer (n > 10sch/h) si incaperile sunt joase (3…4,5 m) se recomanda utilizarea anemostatelor.

8.1. Sectiunea necesara a gurilor de introducere a aerului

Prin calcul se urmareste determinarea numarului de guri si dimensiunile acestora , astfel incit jeturile formate sa ajunga in zona de lucru cu viteza si diferenta de temperatura necesare asigurarii confortului termic in incapere.Suprafata totala a unei guri de aer :

m2

L – debitul de aer pentru o gura de refulare , in m3 / h;r – coeficientul sectiunii libere; - coeficientul de debit;v0 – viteza efectiva de refulare , in m/s.

8.2. Alegerea anemostatelor

Prin constructia sa , anemostatul conduce la formarea unor jeturi cu caracteristici deosebite fata de alte guri de refulare:turbulenta ridicata a curgerii; unghi de imprastiere foarte mare si amortizarea rapida a vitezei; micsorarea uneori pina la disparitie a miezului central.Anemostatele se aleg in functie de arhitectura plafonului si de debitele specifice. Am ales anemostate circulare, cu conuri ajustabile individual, care asigura o buna functionare a instalatiei atat in perioada de vara cand tendinta aerului din jetul rece este descendenta, dar si in perioada de iarna cand jetul de aer este cald si are tendinta ascendenta, reglarea jetului se face prin ajustarea inaltimii conurilor interioare. Alegerea marimii anemostatelor se face in functie de tema de proiectare, ce prevede o compartimentare ulterioara a spatiilor interioare. Calculul se face in cu ajutorul nomogramelor din catalogul firmei SKM, in functie de debitul necesar si punind conditia ca vzl 0,1 m/s.

Se aleg: 24 anemostate circulare cu conuri ajustabile individual SKM model DR 2, avand diametrul = 400mm.

21

Debitul pe anemostat :

m3 / h

Viteza efectiva de refulare :

8.3. Sectiunea necesara a gurilor de evacuare

Tipul si numarul de guri se alege urmarind o amplasare uniforma sau concentrata in zonele in care exista posibilitatea acumularii nocivitatilor.Pentru a evita problemele ce apar in mod curent in exploatarea instalatiilor de ventilare in legatura cu echilibrarea ramurilor unei tubulaturi de evacuare, am ales ca evacuarea sa se realizeze cu ajutorul unor grile de evacuare cu un debit de 1600 m3/h, reglat cu ajutorul a doua regulatoare de debit circulare, cu diametrul de 250 mm, ce mentin debitul evacuat constant la 800 m3/h (relizate de firma ALDES), canalul de evacuare avand in acest caz sectiune constanta.Pentru a evita patrunderea aerului exterior in incaperile ventilate, prin neetanseitati si prin deschiderea usilor exterioare si avand in vedere specificul cladirii, se realizeaza o suprapresiune in incaperile ventilate de aproximativ 10% (debitul evacuat este inferior celui introdus).Sectiunea totala a unei guri de evacuare:

[m2]

unde v0 4 m/s si r = 0,8.Numarul de guri ales este de 16.

(350350)

Pentru determinarea vitezei vx la o distanta x de gura de aspiratie:

K0 = 7,7 ( a/b )0,34 = 7,7

22

9. AMPLASAREA CENTRALEI DE VENTILARE, A PRIZEI DE AER SI A GURII DE EVACUARE A AERULUI VICIAT IN EXTERIOR

9.1. Centrala de ventilare

Amplasarea centralei de ventilare este conditionata in principal de factori economici si functionali, care de multe ori au o actiune de sens contrar, motiv pentru care trebuie cunoscuta actiunea specifica a fiecaruia.

Din punct de vedere economic : a. Amplasarea centralei de ventilare cit mai aproape de (incaperea)

incaperile ventilate sau climatizate, sau este avantajoasa deoarece conduce la economisirea de materiale pentru executia si izolarea tubulaturii, la micsorarea pierderilor de sarcina in sistem, deci la reducerea puterii necesare pentru antrenarea ventilatorului si implicit a reducerii consumului de energie electrica.

b. Amplasarea centralei de ventilare cat mai aproape de bransamentele sau racordurile energetice este justificata prin faptul ca aceste instalatii sunt in general consumatoare importante de energie electrica si termica la care se poate adauga uneori si un consum relativ mare de apa.

Din punct de vedere functional : a. Nivelul de zgomot, relativ ridicat produs de unele aparate sau piese in

miscare, ca si de miscarea aerului pe canale face ca in cazul incaperilor cu cerinte deosebite din acest punct de vedere, centrala de ventilare sa se amplaseze la subsol dublate de o serie de masuri cum ar fi alegerea unor aparate silentioase, introducerea unor atenuatoare de zgomot, alegerea unui regim convenabil de viteze in instalatii si uneori chiar si de masuri de izolare fonica a incaperii.

b. Din punct de vedere al exploatarii, trebuie avut in vedere asigurarea posibilitatilor de introducere, respectiv scoatere a unor elemente componente ale acestora in caz de defectiuni, ceea ce necesita pastrarea unor gabarite corespunzatoare de trecere de la exterior pe tot drumul de acces inclusiv in CV.Trebuiesc prevazute posibilitati de supraveghere si de acces la toate elementele componente, posibilitati de sustinere si deplasare in cazul demontarii lor etc.

9.2. Priza de aer proaspat

Instalatiile pentru introducerea aerului proaspat, precum si cele prevazute cu camere de amestec pentru recircularea aerului, vor satisface in orice anotimp urmitoarele conditii:

23

a. Concentratia noxelor in aerul introdus va fi mai mica de 30% din concentratiile normate.

b. Recircularea aerului este interzisa daca acesta contine substante toxice, iritante, cu miros neplacut sau cu microorganisme patogene.

c. Este interzisa recircularea aerului in incaperile cu procese tehnologice clasificate din punct de vedere al pericolului de incendiu in categoria A, B si partial a celor din categoria C, daca aerul contine praf, gaze sau vapori combustibili.

Prizele de aer se amplaseaza in spatii verzi sau in combinatii cu fantani arteziene. Ele se amplaseaza si pe fatadele cladirilor, caz in care se recomanda sa se pastreze o inaltime minima de 2,5 – 3 m fata de nivelul terenului, iar suprafetele respective sa aiba orientarea NNV sau NE pentru a se evita incalzirea indirecta a aerului sub actiunea radiatiei solare directe.

9.3. Gura de evacuare

Ca alcatuire poate fi identica cu priza de aer, insa in majoritatea cazurilor este prevazuta numai cu dispozitiv de protectie sau jaluzele de suprapresiune. Gurile de evacuare sunt amplasate cel mai adesea pe acoperis. Ele se mai amplaseaza si pe pereti sau in ochiuri de fereastra, insa trebuie avut in vedere ca aceste solutii duc la murdarirea fatadelor, motiv pentru care este indicat sa se monteze canale de tabla sau din zidarie pana la partea superioara a cladirii.

In cazul cand aerul viciat contine cantitati insemnate de praf, fum, gaze sau vapori nocivi, inainte de evacuarea in atmosfera va fi trecut prin dispozitive de epurare sau neutralizare astfel incat pe teritoriul uzinal sa fie exclusa posibilitatea depasirii concentratiilor maxime admisibile, privind poluarea mediului inconjurator.

Distanta dintre priza de aer si gura de evacuare

In cazul cladirilor publice, de locuit si industriale la care aerul evacuat nu contine praf in suspensie distanta dintre priza de aer si gura de evacuare trebuie sa fie de minim 6 m pe orizontala.

24

10. CANALE DE AER

10.1. Proiectarea constructiva si trasarea canalelor de aer. Detalierea nodurilor principale

10.1.1. Retele de canale dreptunghiulareIn majoritatea instalatiilor de ventilare si climatizare se folosesc canale din tabla cu sectiune dreptunghiulara. Principalele elemente componente ale unei retele de canale dreptunghiulare sunt : Tronsoane drepte avand sectiunea constanta ( a x b ) cu raportul

laturilor de regula, a : b ≤ 3, alcatuite din module care nu depasesc 2 m (1980 mm).

Curbe (coturi) cu pastrarea constanta a sectiunii avand raza medie de curbura (1…2) d, d – latura dupa care se face curbura.

Curbe (coturi) cu sectiune variabila cu recomandarea ca reducerea (marirea) de sectiune sa se faca dupa o singura latura si raportul dintre sectiunea de iesire si intrare sa nu fie mai mare de 1,5…1,75.

Difuzoare si confuzoare care realizeaza trecerea de la sectiunea (a x b) la sectiunea (a1 x b1 ), putandu-se face simetric sau asimetric. La difuzoare, unghiul de deschidere sa nu depaseasca 12 - 14° deoarece la unghiuri mai mari apare fenomenul de desprindere care accentueaza marirea pierderii de sarcina locala si difuzorul devine o sursa de zgomot.

Ramificatii normale (bifurcatii sau trifurcatii ) pri divizarea sectiunii in sectiuni proportionale cu debitele vehiculate deci cu viteza constanta in fiecare sectiune.

Dimensionarea canalelor presupune cunoasterea urmatoarelor date : Numarul, dimensiunile, locurile de amplasare si debitele orificiilor de

introducere si evacuare. Alcatuirea centralei de ventilare si locul ei de amplasare. Tipul, dimensiunile, pozitia de montaj si locul de amplasare al prizei de

aer proaspat si a gurii pentru evacuarea aerului viciat in atmosfera.

10.1.2. Dimensionarea geometrica (constructiva) a canalelor de aer

Presupune urmatoarele etape : Stabilirea traseului canalelor, care se face tinandu-se seama de

rezistenta si de posibilitatile constructive ale incaperilor, de posibilitatile de pozare si marcare a tubulaturii. Ca urmare se va intocmi configuratia retelei de canale (schema izometrica).

Stabilirea debitelor de aer ce se transporta pe fiecare portiune de retea care duce la stabilirea preliminara a tronsoanelor retelei de canale (printr-un tronson circuland un debit constant cu o viteza constanta).

25

Caracterul preliminar consta in aceea ca pot exista tronsoane cu acelasi debit dar viteze diferite.

Stabilirea pe baza de viteze alese, a sectiunii si dimensiunilor (laturilor) pe fiecare tronson. Pentru instalatiile de ventilare si climatizare de joasa presiune vitezele recomandate sunt :

Instalatii de confortm / s

Instalatii de ventilare in industrie

m / s

- prize de aer 2 - 4 4 – 6

- canal de aer proaspat 4 - 6 6 – 8

- canale principale 4 - 8 8 – 12

- canale secundare 2 - 5 5 - 8

Cunoscandu-se debitul si viteza pe un tronson “i” se poate determina sectiunea :

[m2]

unde :

Li – debitul de aer pe tronsonul i, in m3/s.vi – viteza aerului pe tronsonul i, in m/s.

Desenarea la scara a retelei de canale, inclusiv precizarea tuturor pieselor speciale ( coturi, ramificatii, schimbari de sectiune, curbe de etaj, etc.) pentru a vedea daca solutia se incadreaza in particularitatile constructive ale incaperii si obiectivului respectiv.

10.2. Calculul pierderilor totale de sarcina

Pentru un sistem de introducere (evacuare) calculul pierderilor totale de sarcina se face cu relatia :

in care :λ – coeficient adimensional se rezistenta ;

26

l – lungimea tronsonului de canal, in [m];d e – diametrul echivalent, in [m];

(sectiune dreptunghiulara ) ;

d e = d (sectiune circulara );a , b – dimensiunile canalului ;Σγ – suma rezistentelor locale pe un anumit tronson i ;v i – viteza medie pe tronsonul i, [m/s];ρ i – densitatea aerului la temperatura medie pe tronson i, [kg/m3];R – pierderea de sarcina liniara unitara pe tronsonul i, [kg/m3];Z – pierderea de sarcina locala pe un tronson i, in [Pa/m] ;i – indicele tronsonului ;n – numarul de tronsoane.

Dimensionarea canalelor de aer

Trs Debit L v S l H Φech R RL Σζ Z ΣRL+Z

[-] [m3/h] [m3/s] [m] [m/s] [m2] [mm] [mm] [mm] [Pa/m] [Pa] - [Pa] [Pa]

0 1125 0,31 2,5 2,6 0,08 400 200 533 0,3 0,75 0,5 2 2,51 2250 0,63 8 3,7 0,17 400 400 800 0,48 3,84 0,5 4 4,52 4500 1,25 8 3,9 0,32 800 400 1067 0,35 2,8 0,5 4,5 53 6750 1,88 8 4,2 0,45 900 400 1108 0,58 4,64 0,5 5,2 5,74 9000 2,5 11 5,1 0,49 1200 400 1200 0,5 5,5 1,1 17 18,15 18000 5 8 7 0,71 1200 600 1600 0,63 5,04 0,6 17,5 18,16 27000 7,5 5 8,35 0,9 1200 750 1846 0,75 3,75 1,5 63 64,5

ΣRL+Z = 118

Avand in vedere necesarul de presiune la anemostat, estimata din datele furnizorului la 35 Pa si eventualele pierderi suplimentare in atenuatorul de zgomot si camera de linistire, precum si pierderea de presiune in priza exterioara de aer proaspat si tubulatura de racord se poate considera suma pierderilor pe elementele exterioare centralei de ventilare si disponibilul la fata anemostatului (intre 35 si 50 Pa), presiune disponibila furnizata de ventilator asigura functionarea echilibrata, uniforma si constanta a intregului sistem de introducere a aerului dupa reglarea finala prin fixarea in pozitie definitiva a clapetelor de reglaj de difurcatie si a grilelor de reglaj a anemostatelor.

27