Технологические системы отрасли на примере стомотологического кабинета

б) Определение  мощности электродвигателя для привода  вентилятора.

Р_эд= L ∑ P_i К_з / (3600_*1000 _* η_{в *} η_{п *} η_р)=3722*1,25*1200(3600_*1000*0,8*0,95*0,9)=1 кВт

где: К_з - коэффициент запаса (для вентиляторов типа Ц4-70    К₃=1,25);

η_в - к.п.д. вентилятора (по характеристике η_в -0,8...0,9);

η_п - к.п.д., учитывающий механические потери в подшипниках вентилятора, η_п =0,95;

η_р - к.п.д., учитывающий механические потери в передаче от вентилятора и двигателя (для клиноременной передачи η_р =0,9, при непосредственном соединении η_р =1,0)

Из приложения 5 выбираем электродвигатель типа А-32-4, Р=1,0 кВт, η_д =1410 об/ми.

При этом применяется  клиноременная передача с передаточным отношением i_по= η_в / η_д =1950/1410=1,38 или электродвигатель типа А-31-2, Р=1,0 кВт, η_д =2850 об/мин, при этом i_по =1950/2850=0,68.

 

Энергетический паспорт  помещения.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ  ПОМЕЩЕНИЯ
Общая информация
Дата заполнения (число, м-ц, год)
Адрес здания                                  Санкт-Петербург,
Разработчик проекта
Расчетные условия
№ п/п	Наименование расчетных параметров			Обозначение параметра	Ед. изм.	Расчетное значение
1	Расчетная температура внутреннего  воздуха помещения			tвн.	°С	20
2	Расчетная температура наружного  воздуха			tрасч	°С	-15
3	Продолжительность отопительного  периода			z	сут	220
4	Средняя температура наружного  воздуха за отопительный период			tотоп.пер.	°С	-1,8
5	Градусо-сутки отопительного периода			D	°С´сут	4576
Функциональное назначение, тип и конструктивное решение  здания
6		Назначение	Стоматологический кабинет
7		Размещение в застройке	Первый этаж двухэтажного здания

Геометрические и теплоэнергетические  показатели

№ п/п	Показатель	Обозначе-ние показа-теля	Ед.изм.	Факти-ческое значение показателя
8	Общая площадь окна	Aокон	м2	1,9
9	Общая площадь наружных стен	Aстен	м2	17,5
10	Полезная площадь	Аполезн.	м2	35
11	Отапливаемый объем	Vотапл.	м3	122,5
12	Показатель компактности помещения  kкомпакт=Aнаруж./ Vотапл.	kкомпакт	1/м	0,14
13	Сопротивление теплопередаче окон и балконных дверей	Rокон	м2оС/Вт	0,43
14	Сопротивление теплопередаче стен	Rстен	м2оС/Вт	2,42
15	Количество приточного воздуха  в помещение	Vвозд.	м3/ч	175
16	Потери тепла через окна за отопительный период	Qокна.	МДж	1746
17	Потери тепла через наружные стены за отопительный период	Qстены.	МДж	2548
18	Потери тепла на нагрев приточного воздуха за отопительн. период	Qвозд	МДж	24984
19	Тепловыделения в помещении от оборудования	qобор.	Вт	1200
20	Тепловыделения в помещении  от людей	qлюд.	Вт	348
21	Тепловыделения в помещении  от освещения	qосвещ.	Вт	432
22	Бытовые теплопоступления в помещение  за отопительный период	Qбыт.	МДж	7840
23	Теплопоступления в помещение от солнечной радиации за отопительный период	Qсолн.	МДж	0
24	Потребность в тепловой энергии  на отопление помещения за отопительный период	Qотопл.	МДж	23006

Комплексные показатели

25	Фактический удельный расход тепловой энергии на отопление помещения	qфакт		41
26	Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление помещения	qнорм.		34
27	Величина отклонения фактического значения удельного расхода тепла на отопление здания от нормативного	qфакт/qнорм	%	12
28	Класс энергетической эффективности помещения			низкий

 

1.Исходные данные для  расчёта

Для упрощения расчётов принимаем, что рассматриваемое  помещение является встроенным. Тогда  теплообмен через пол, потолок и  внутренние стены можно не учитывать.

1.1. Помещение представляет собой комнату шириной 5 м, глубиной 7 м и высотой 3,5 м, площадь - 35м², отапливаемый объём – 122,5 м³.

1.2. Наружная стена площадь – 15,6 м², трёхслойная: 15 см железобетона, потом 10 см стекловаты и снаружи 12,5 см красного кирпича. Площадь наружной стены за вычетом площади окон  A_стен. = 15,6 м² – 1,9 м² = 13,7 м².

1.3.Окно 1,9 м², с двухкамерным стеклопакетом 4-8-4-8-4 в алюминиевом переплёте, 1шт..

1.4. В помещении находится  следующее оборудование:

- Бормашина  с потребляемой мощностью 1200 Вт, режим использования – 7час в день.

1.5. Искусственное освещение осуществляется с помощью 6 светильников (в каждом 4 люминесцентных лампы T8 - OSRAM L 18W/640 мощностью по 18 Вт) в течение всего времени работы.

1.6.В среднем в рабочее время постоянно в комнате находятся 3 человека Поступление тепла от них принимается в количестве 120 Вт для мужчин и 108 Вт для женщин.

1.7. Рабочее время – с10 до 17 часов пять дней в неделю.

2.Температура воздуха  внутри помещения

Расчетная температура внутреннего воздуха помещения t_внут. – минимальное значение оптимальной температуры в зависимости от типа помещения по ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» [2].

Помещения 2 категории — помещения, в которых люди заняты умственным трудом.

3.Климатические характеристики региона

Климатические характеристики Санкт-Петербурга получаем из таблицы 2 (таблица 1 СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» [3]):

Продолжительность отопительного периода z (сут.) – это продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8°С.

Для Санкт-Петербурга z = 220 суток.

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_{отоп.пер.}  - средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8°С.

Для Санкт-Петербурга t_{отоп.пер.} = -1,8°С.

Суровость отопительного периода определяют градусо-сутки отопительного периода D, °С×сут.,

D = (t_вн. – t_{отоп.пер.}) z

Для Санкт-Петербурга и нашей комнаты

D = (20 – (-1,8)) °С ´ 220 сут. = 4595 °С×сут.

Полная длительность отопительного периода

z=220 суток ´24ч/сут. = 5280 ч,

из которых рабочее время составляет:

z_раб.=[(7ч´5дней)/ (24ч´7дней)] ´220 суток ´24ч/сут. = 1100 ч,

нерабочее время :          z_нераб.=5280 - 1100 = 4180 ч.

 

 

4. Минимально необходимый воздухообмен

Ещё одним важнейшим параметром микроклимата является минимально необходимый воздухообмен (поступление свежего наружного воздуха).

Количество приточного воздуха в помещение V_возд.  согласно п.Г4 приложения Г СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» при неорганизованном притоке либо нормируемое значение при механической вентиляции, м³/ч, равно для: учреждений здравоохранения  - 5 (м³/ч)/м² ´ А_{полезн.} Для стоматологического кабинета минимально необходимый воздухообмен составит

V_возд.= (5 м³/ч)/м² ´ А_{полезн.} = 5м/ч ´ 35м² = 175 м³/ч.

 

5. Теплопотери через окна.

Сопротивление теплопередаче окон R_окон определяется по таблице 3 (таблица Л.1 приложения Л (справочное) Свода правил СП 23-101-2004 [6]).

В стоматологическом кабинете установлены двухкамерные стеклопакеты 4-8-4-8-4 в алюминиевых переплётах, поэтому сопротивление теплопередаче окон равно R_окон = 0,43 (м²´°С)/Вт.

Потери тепла через окна за отопительный период рассчитываются по формуле:

Q_окон = D´A_окон./R_окон

Q_окон=(4576°С сут´24ч/сут´3600c/час´1,9м²)/0,43(м²°С)/Вт=1746 МДж.

6.Теплопотери через наружные стены.

Сопротивление теплопередаче наружной стены R_стен определяется расчётом по формуле:

R_стен. = 1/ α_вн + δ₁/ λ₁ + δ₂/ λ₂ + δ₃/ λ₃ +1/α_нар ,

где δ – толщина стены,  λ – теплопроводность материала стены,

α_вн. = 8,7 [Вт/(м²´°С)], α_нар. = 23 [Вт/(м²´°С)] - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей стены (приняты постоянными в строительной теплотехнике).

Коэффициент теплопроводности для различных материалов берём из Приложения Д (обязательного) Свода правил СП 23-101-2004:

 

R_стен. = (1/8,7+0,15/1,92+0,10/0,05+0,125/0,70+1/23) [м²´°С/ Вт]=

=(0,115+0,078+2,00+0,179+0,043) [м²´°С/ Вт] = 2,42 [м²´°С/ Вт].

Потери тепла через наружные стены за отопительный период равны:

Q_стен = D´A_стен./ R_стен

Q_стен=(4576°Ссут´24ч/сут´3600c/час´15,6м²)/2,42(м²´°С/Вт) =

= 2548МДж.

7. Затраты тепла на  нагрев приточного воздуха.

Потери тепла на нагрев приточного воздуха за отопительный период равны 

Qприт.возд = свозд.´rвозд.´Vвозд.´D

где с возд. - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг×°С);

rвозд - средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, кг/м3

Плотность сухого воздуха  при нормальном атмосферном давлении:

rвозд. = 101325 Па´29 кг/кмоль/[8314 Дж/(кмоль*°С) ´Т(К)] =

= 353/Т (кг*°С/м3)

В нашем случае

rвозд.=353/(273+tотоп.пер.) = 353/(273+(-1,8))кг/м3= 1,30 [кг/м3]

Qвозд. = 1 кДж/(кг°С) ´1,30 кг/м3´175 м3/ч´ 4576 °С×сут ´ 24 ч/сут = 24984МДж.

8. Поступление тепла  от оборудования, от людей и  т освещения.

Мощность теплопоступлений от оборудования, от людей и от освещения  равна:

от оборудования qобор.  = 1200 Вт;

от людей               qлюд.= (2´120+108) Вт = 348Вт;

от освещения        qосв.= 6´4´18 Вт = 432 Вт.

Суммарная мощность тепловыделений в комнате 

Qбыт.= Qобор.+ Qлюд. + Qосв.= (1200 + 348 + 432) Вт= 1980 Вт.

Поступление тепла в  комнате за отопительный период составит:

Qбыт.=(qобор.+qлюд.+qосв.)´zраб.=1980Вт´1100час´3600c/час=7840 МДж.

 

 

9. Потребность в тепловой  энергии на отопление помещения.

Потребность в тепловой энергии на отопление помещения за отопительный период определяется по формуле

Q_отопл. = Q_окна + Q_стены + Q_{прит.возд} - (Q_быт. + Q_солн.) ´ v,  [МДж],

где Q_солн. - теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации, для Санкт-Петербурга из-за малого количества солнечных дней в течение отопительного периода не учитываются;

v - коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций; рекомендуемое значение v=0,8.

Потребность в тепловой энергии на отопление стоматологического кабинета за отопительный период:

Q_отопл. = Q_окна + Q_стены + Q_возд. - Q_быт.´v =

= (1746 + 2548 + 24984 - 7840´0,8) МДж  = 23006 МДж.

10. Фактический удельный  расход тепловой энергии на  отопление.

Фактический удельный расход тепловой энергии на отопление стоматологического кабинета за отопительный период q_{отоп.пер}, кДж/(м³´°С´сут), следует определять по формуле

q_{отоп.пер} = Q_отопл./(V_отапл. ´ D).

q_{отоп.пер.} = 23006 МДж/ (122,5 м³´4576 °С´сут) = 41 кДж/(м³´°С´сут).