thuyết minh đồ án thông gió thông số khí hậu bên ngoài nhà mùa đông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNGKHOA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNGBỘ MÔN VI KHÍ HẬU - MTXD---THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ Giáo viên hướng dẫn: TS... Xác định diện tích F Bảng 2.3 Tính toán diện tích kết cấu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNGKHOA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

BỘ MÔN VI KHÍ HẬU - MTXD

-THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Huy Tiến Họ và tên sinh viên: Nguyễn Kiều Trang Mã số sinh viên: 203065

Lớp: 65HKC1 Ngày hoàn thành:

Hà Nội, ngày ,tháng ,năm 2023

CHƯƠNG 1: CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN1.1 Lựa chọn thông số khí hậu

1.1.1 Thông số khí hậu bên ngoài nhà

a.Thông số khí hậu bên ngoài nhà mùa đông Chọn theo

t�Đ = 13,6℃ (tháng 1), tần suất, hướngb.Thông số khí hậu bên ngoài nhà mùa hè

Chọn theo

t�� = 32,8℃ (tháng 7) tần suất, hướng

Số liệu được tra bảng 2.3; 2.4 trong QCVN 02:2009/BXD - Số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng

1.1.2 Thông số khí hậu bên trong nhà

a.Thông số khí hậu bên trong nhà mùa đông Chọn theo điều kiện tiện nghi nhiệt (lao động vừa):

tTĐ = 20℃ ; v = 0,5 m/s

b.Thông số khí hậu bên trong nhà mùa hè

t = tT N + (1-3) C = 32,8 + 1,2 = 34 Co oVận tốc: v = 0,5 – 2,0 m/s; Chọn v=1 m/s

Bảng 1.1 Thông số khí hậu

1.2.1 Cấu tạo các lớp của kết cấu nền

- Lớp 1 : Vữa xi măng dày 50 mm; λ =0,93 W/mK - Lớp 2 : Bê tông dăm dày 300 mm; λ = 1,28 W/mK - Lớp 3 : Bê tông gạch vỡ dày 600 mm; λ = 0,87 W/mK

1.2.2 Cấu tạo các lớp của kết cấu tường

-L p 1: l p v a xi măng trát trong dày 15 mm; λ =0,93 W/mKớ ớ ữ-L p 2 : g ch rỗỗng đấất sét nung dày 220 mm; λ = 0,52 W/mK ớ ạ-L p 3 : L p v a xi măng trát ngoài dày 15 mm; λ =0,93 W/mK ớ ớ ữ

( lấấy theo ph l c 6 QCVN 09/2017:BXD ụ ụ )

1.2.3 Cấu tạo các lớp của kết cấu mái

- Tôn sẫm màu dày 0,4 mm; λ =58 W/mK

1.2.4 Cấu tạo các lớp của kết cấu của đi

- Tôn dày 2 mm; λ =58 W/mK

1.2.5 Cấu tạo các lớp của kết cấu cửa sổ,cửa mái

- Kính xây dựng dày 5 mm; λ =0,76 W/mK

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHIỆT THỪA Lượng nhiệt thừa được xác định như sau :

∑ Qth = ∑ Q t a ỏ+ ∑ Q − ∑ Qbx tt (W) Trong đó:

- Qtỏa : lượng nhiệt tỏa (W)

- Qbx : lượng nhiệt bức xạ (thu vào) (W) - Qtt : lượng nhiệt tổn thất (W)

2.1.Tính toán nhiệt tổn thất

2.1.1.Tính toán nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che

Lượng nhiệt tổn thất được xác định theo công thức :

Qtt = kx x (W) F ∆t

Trong đó:

− k: hệ số truyền nhiệt (W/m C) 2 o− F: diện tích kết cấu (m ) 2− ∆t: hiệu số nhiệt độ tính toán (oC)

a, Nhiệt tổn thất qua kết cấu về mùa đông

• λ : h sốố dẫẫn nhi t c a l p v t li u th i (W/moC)iệệ ủ ớậ ệứ

Đối với các kết cấu tường, mái, cửa đi, cửa sổ, cửa mái.

Bảng 2.1: Bảng tính toán hệ số truyền nhiệt k của tường, mái, cửa đi,cửa sổ, cửa mái:

STT Kết cấu bao che Công thức k (W/m2oC) 1 Tường:

Lớp vữa xi măng trát ngoài:

δ1= 0,015; λ = 0,931Gạch rỗng đất sét nung: δ = 0,22; λ =0,52 22Lớp vữa xi măng tráttrong:

δ3=0,015; λ3=0,93

1,63

2 Mái: Mái tôn: δ= 0,0004; λ=58

6,34

3 Cửa sổ: Cửa kính: δ= 0,005; λ= 0,76

6,09

4 Cửa ra vào(cửa đi): Cửa nhôm: δ= 0,003; λ= 58

6,34

5 Cửa mái: Cửa kính: δ= 0,005; λ= 0,76

6,09

Đối với kết cấu nền

Hệ số truyền nhiệt k’ được xác định theo công thức:

Trong đó:

• Ri : nhiệt trở của dải nền không cách nhiệt thứ i (m C/W) • Ri’ : nhiệt trở của dải nền cách nhiệt thứ i (m C/W) 2o• δ’i : chiều dày của các lớp vật liệu có λ<1,163 • λ’i : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu có λ<1,163 Bảng 2.2: Bảng tính toán hệ số truyền nhiệt k của kết cấu nền:

(W/m2oC) 1 Dải nền 1:

-Nhiệt trở: R =2,2 1

-Vữa xi măng: δ’1= 0,05; λ’1= 0,93 -Bê tỗng dăm: δ’2= 0,3; λ’2= 1,28 -Bê tỗng g ch vạ ỡ: δ’3= 0,6; λ’3= 0,87

0,34

2 -Dải nền 2: -Nhiệt trở: R =4,3 2

-Vữa xi măng: δ’1= 0,05; λ’1= 0,93 - Bê tỗng dăm: δ’2= 0,3; λ’2= 1,28 - Bê tỗng g ch vạ ỡ: δ’3= 0,6; λ’3= 0,87

0,2

3 Dải nền 3: -Nhiệt trở: R =8,6 3

-Vữa xi măng: δ’1= 0,05; λ’1= 0,93 - Bê tỗng dăm: δ’2= 0,3; λ’2= 1,28 - Bê tỗng g ch vạ ỡ: δ’3= 0,6; λ’3= 0,87

0,1

Xác định diện tích F

Bảng 2.3 Tính toán diện tích kết cấu bao che:

Xác định hiệu số nhiệt độ tính toán t ( C) △ o

Hiệu số nhiệt độ được xác định theo công thức: △t = (t – t ) x ψ ( C) o

△tH = (34-32,8) × 1 = 1,2 Lượng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che:

Qtt = k.F t△

❖ Nhiệt tổn thất qua kết cấu về mùa đông

Bảng 2.4 Bảng tính toán nhiệt tổn thất qua các kết cấu.

Stt Kết cấu

Hệ số k (W/m2

0C) F (m )2

∆t = ψ x (tT tt - tN tt ) (0C)

Lượng nhiệt tổn thất Qtt(W) tT

tt ( C)0

t ttN (0C)

Ψ (0C)

∆t (0C)

cấu

Hệ số k (W/m2

0C)

F (m )2

∆t = ψ x (tT tt - tN tt ) (0C)

Lượng nhiệt tổn thất Qtt(W) tT

tt ( C)0

tN tt(0C)

Ψ (0C)

∆t (0C)

6 Mái 6,09 486 20 13,6 1 6,4 18942,3 Tổng nhiệt tổn thất qua kết cấu QĐ= (W)

KC 71948

b, Nhiệt tổn thất qua kết cấu về mùa hè

Lượng nhiệt tổn thất qua k/c về mùa hè được xác định gần đúng bằng công thức chuyển đổi sau:

Qttk/c(H) = ( Qttk/c(Đ) - Qttmái(Đ) )

Trong đó:

Qttk/c(H)- nhiệt tổn thất qua k/c về mùa hè, W Qttk/c(Đ) - nhiệt tổn thất qua k/c về mùa đông, W Qttmái(Đ) - nhiệt tổn thất qua k/c mái về mùa đông, W ∆

∆)((((- độ chênh nhiệt độ mùa Hè, oC ∆

∆(Đ)- độ chênh nhiệt độ mùa Đông, C o

→ Qttk/c(H) = (71948 – 18942,3).= 9938,5 (W)

2.1.2 Tổn thất do nung nóng vật liệu mang vào

Lượng nhiệt tổn thất do nung nóng nguyên vật liệu từ ngoài đưa vào được tính bằng côngthức:

QttVL = 0,278.GVL.C (tVLC-tĐ)β

Trong đó:

GVL – Khối lượng vật liệu, kg/h; GVL = G’VL ×F lấy G’ = 400 kg/mVL 2 (300-400kg/m2)

F - là diện tích của các lò: - Lò điện trở kiểu đứng 1,7 m 2- Lò điện trở kiểu buồng 1,7 m 2- Lò nấu gang 0,5 m2

- Lò nấu đồng 0,5 m- Lò nấu nhôm 0,5 m2- Lò sấy khuôn 0,5 m2

→ GVL = 400 × 5,4 = 21600 (kg/h)

CVL – tỉ nhiệt của vật liệu, kJ/kg C ( vật liệu thép ) (lấy theo nhiệt dung riêng của thép = o0,48 kJ/kg C) o

t ,tCĐ – nhiệt độ đầu và cuối C (theo mùa) o

β – hệ số kể đến sự nhận nhiệt không đều của vật liệu, β=0,5

→ Lượng nhiệt tổn thất do nung nóng nguyên vật liệu từ ngoài đưa vào • Mùa Đông : QttVL = 0,278×21600×0,48×(20 – 13,6)×0,5= 9223,3 (W)

ρN –mật độ không khí ngoài, kg/m a – hệ số phụ thuộc 3 loại cửa g – lượng gió rò lọt qua 1m khe cửa, m /m.h g 3phụ thuộc vận tốc gió và hướng gió thổi so với khe cửa C - Tỉ nhiệt của không khí = 1,005 (kJ/kg C) ot ,tT N – nhiệt độ tính toán bên trong và ngoài nhà

• Ta có bảng lượng rò gió qua các khe cổng lớn, cửa đi, cửa sổ, cửa mái, trên 1m dài của khe của phụ thuộc vào tốc độ gió (lấy theo giáo trình kỹ thuật thông gió của Gs.Trần Ngọc Chấn trang 91)

Bảng 2.5: Lượng gió rò qua khe cửa trên 1m dài khung cửa

Vận tốc (m/s) 1 2 3 4 5

• Để tính lượng gió rò qua các loại cửa khác nhau người ta nhân vào các trị số cho trên với những hệ số cửa sau (lấy theo giáo trình kỹ thuật thông gió của Gs.Trần Ngọc Chấn trang 92)

Bảng 2.6: Hệ số phụ thuộc loại cửa a.

a, Tính toán rò gió vào mùa Đông

• Tháng lạnh nhất tại Thái Nguyên là tháng 1, vận tốc gió trung bình là v = 1,4 (m/s) (bảng 2.15 QCVN 02:2009)

2.2.1 Nhiệt tỏa do người

Nhiệt tỏa do người được xác định theo công thức:

Q = q n, W

2.2.2 Nhiệt tỏa do chiếu sáng

Nhiệt tỏa do chiếu sáng xác định theo công thức:

2.2.3 Tỏa nhiệt do động cơ và thiết bị dùng điện

Lượng nhiệt tỏa ra từ động cơ và thiết bị dùng điện được xác định theo công thức Q = đc N × × × × (W)

Bảng 2.7: Thống kê công suất điện của các động cơ

2.2.4 T a nhi t do s n ph m nung nóng đ ngu i ỏ ệ ả ẩ ể ộ

* Làm nguội không thay đổi trạng thái :

Qtỏasp = 0,278.��� ���.( t – t ) (W) đc

Trong đó:

���: Tỉ nhiệt trung bình của vật liệu C = a + b (273 +t) (kJ/kg C) × o

a, b: T nhi t nhi t đ 0ỉ ệ ở ệ ộ C (kJ/kg C) và h sỗấ t l ệ ỉ ệ• V i gang: a=0,53 và b=0,000197, tớ đ = 900 ( tđ= 0 - 1227) (Tra sách thỗng gió theo b ng 3.10.trang 100) ả

Mùa Đỗng: C = 0,53 + 0,000197 (273 +) = 0,67sp ×Mùa Hè: C = 0,53 + 0,000197 (273 +) = 0,67sp ×

t : nhiệt độ cuối cùng và nhiệt độ ban đầu của vật liệu ( C) c,tđ 0 : hệ số kể đến sự tỏa nhiệt đều theo thời gian =0,5

���: lượng sản phẩm cùng loại để nguội (kg/h) ��� = �′�� x F = 350 x 0,6 = 210 (kg/h)

Với �′�� = 300-400 (kg/�2) đáy tủ do đó chọn�� =350(kg/�′ 2), F: là diện tích của lò

Lò điện kiểu buồng F = 0,44 π = 0,62 x

→ ỏT a nhi t do s n ph m nung nóng đ ngu i khỗng thay đ i tr ng thái: ệ ả ẩ ể ộ ổ ạ• Mùa Đỗng : Qtỏasp = 0,278 x 210 x 0,67 x (900-20) x 0,5 = 17210,4 (W)

Mùa Hè: Qtỏasp = 0,278 x 210 x 0,67 x (900-34) x 0,5 = 16936,6 (W)* Đốối v i s n ph m làm ngu i thay đ i tr ng thái ớ ả ẩ ộ ổ ạ

• Với nhôm:

- Cl = 7,6 kJ/kg Co- a=4,8 và b=0,003

- tđ =600 C; t =660 C; t = 20 C; ; t = 34 C o

- i=399,4

Cr = a + b×(273 +t) (kJ/kg C) oMùa Đông: C = 4,8 + 0,003×(273 +) = 6,5

Mùa Hè: C = C = 4,8 + 0,0003×(273 +) = 6,5 r r

• Với đồng:

- Cl = 7,44 kJ/kg Co- a=5,41 và b=0,0015

- tđ =1083 C; t =1083 C; t = 20 C; ; t = 34 C o

- i=180Cr = a + b×(273 +t) (kJ/kg C) o

Mùa Đông: C = 5,41 + 0,0015×(273 +) = 6,6r Mùa Hè: C = C = 5,41 + 0,00015×(273 +) = 6,6r r

i – nhiệt nóng chảy;

��� = �′�� x F = 350 x 0,6 = 210 (kg/h)

Với �′�� = 300-400 (kg/�2) đáy tủ do đó chọn�� =350(kg/�′ 2), F: là diện tích của lò

Lò điện kiểu buồng F = 0,44 π = 0,62 x

→ Tỏa nhiệt do sản phẩm nung nóng để nguội thay đổi trạng thái:

Mùa Đông: Qtỏasp = Qtỏađồng + Qtỏanhôm = 329823,2Mùa Hè: Qsp = Qđồng + Qnhôm = 224470

2.2.5 T a nhi t do lò nung ( tính toán cho 1 lò ) ỏ ệ

2.2.5.1 Tính toán nhi t t a ra lò vào mùa đỗng ệ ỏ

Ta tính toán cho lò có nhi t đ cao nhấất là lò rèn 2 mi ng l a có nhi t đ 1000ệ ộ ệ ử ệ ộ oC, hìnhvuỗng có kích thước 2,0 x 2,0 cho mùa đỗng

: Nhiệt độ bên trong của lò ()

: Nhiệt độ không khí xung quanh của lò (),: Nhiệt độ bề mặt trong và ngoài của thành lò ()

,: Nhiệt độ bề mặt ngoài của các lớp vật thứ i từ trong ra ngoài)

a Lượng nhiệt tỏa ra từ thành lòb .

Lượng nhiệt tỏa ra từ thành lò.

Nhiệt tỏa ra từ mặt ngoài của thành lò được xác định theo công thức:

= ×F×() (W)- Trong đó:

: Lượng nhiệt tỏa ra từ mặt ngoài của lò (W)

: Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của thành lò (W/m )2F: Diện tích của thành lò (m )2

: Nhiệt độ bề mặt ngoài của thành lò (): Nhiệt độ không khí xung quanh của lò (), =.

: Hệ số bức xạ nhiệt quy diễn , bằng 4.9 W/m 2

Nhiệt truyền qua kết cấu thành lò được xác định theo công thức:= k×F×() (W)

k: Hế số truyền nhiệt qua kết cấu thành lò (W/m )Xác định hệ số k:

1 n

(W/m )2- Trong đó:

: Chiều dày lớp vật liệu thứ i (m): Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i (W/m)

Giả thiết nhiệt độ tính toán.

Sau khi l a ch n các nhi t đ cho các l p kêất cấấu c a lò ta tính toán nhi t đ mà các ự ọ ệ ộ ớ ủ ệ ộl p kêất cấấu ph i nh n nhi t đêều thấấp h n nhi t đ c c đ i cho phép c a l p kêất cấấu ớ ả ậ ệ ơ ệ ộ ự ạ ủ ớđó

• Xác đ nh h sỗấ trao đ i nhi t bêề m t ngoài thành lò: ị ệ ổ ệ ặ

Xác định hệ số dẫn nhiệt của các lớp kết cấu:

1 = 6,16+2,910 = 6,16+2,910 = 8,5 (W/m).-3-3 = 0,116+0,2310 = 0,116+0,2310 = 0,21 (W/m).-3-3

3 = 0,093+0,2310 = 0,093+0,2310 = 0,13 (W/m).Xác định hệ số truyền nhiệt qua kết cấu thành lò:

k= = = 0,38 (W/m2).Nhiệt tỏa ra từ mặt ngoài thành lò trên 1m là:2

= ×() = 11,7(50 – 20) = 351 (W)Nhiệt truyền qua kết cấu thành lò trên 1m là:2

= k×() = 0,38(995 – 50)= 359(W)Sai số:

q = ×100%= 4,9% < 5% (Giả thiết thỏa mãn).Diện tích cửa lò: = 0,4×0,4 = 0,16 (m2).

Diện tích thành lò: = (1,7+1,6)×2×1,80,16= 11,72 (m2).Nhiệt tỏa từ thành lò:

×= ×11,72 = 4160,6 (W)

Lượng nhiệt tỏa ra từ nóc lò.

Nhiệt truyền qua nóc lò được hiệu chỉnh theo nhiệt truyền qua thành lò, được xác định bằng công thức:

=1,3 × (W)Trong đó:

,: Nhiệt truyền qua thành lò trên một đơn vị diện tích, W/m 2: Diện tích nóc lò, m 2

Diện tích nóc lò: = 1,7×1,6= 2,72 (m2).Nhiệt toả qua nóc lò:

c Lượng nhiệt tỏa ra từ đáy lò:

Lượng nhiệt tỏa ra từ đấy lò được xác định theo công thức:Qđáy lò = mf (W)Trong đó

m: hệ số kể đến phần nhiệt đi vào phòng, m= 0.5-0.7, chọn m= 0.6

f: hệ số phụ thuộc hình dạng đáy lò Đáy tròn f= 4.1; đáy vuông f=4.6; đáy chữ nhật f=3.9

= 6.16+2.910 = 8,47 (W/m-3oC)Lượng nhiệt tỏa ra từ đáy lò là:

Qđáy lò = 0.63.9 = 247724,7 (W)d Lượng nhiệt tỏa ra từ cửa lò.

Nhiệt tỏa từ cửa lò () bao gồm 2 phần:- Nhiệt tỏa từ cửa lò khi đóng ()- Nhiệt tỏa từ cửa lò khi mở ()

Tổng nhiệt tỏa ra từ cửa lò: = + (W)

Khi cửa lò đóng.

Lượng nhiệt tỏa ra khi cửa lò đóng được xác định theo công thức:

= ×Fcửa lò×()× = k×Fcửa lò×()× (W)Trong đó:

: Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của cửa lò (W/m )2: Nhiệt độ bề mặt ngoài và trong của cửa lò (): Nhiệt độ không khí xung quanh của lò (), =.K: Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu cửa lò (W/m )2Fcửa lò: Diện tích của cửa lò (m )2

Z: Thời gian đóng cửa lò trong 1 giờ, phút.

Nhiệt tỏa ra từ mặt ngoài của cửa lò xét trên 1m và trong 1h được xác định theo công thức:

= ×() (W)Trong đó:

: Lượng nhiệt tỏa ra từ mặt ngoài của lò (W)Xác định hệ số :

: Hệ số bức xạ nhiệt quy diễn , bằng 4,9 W/m 2

Nhiệt truyền qua kết cấu cửa lò trên 1m và trong 1h được xác định theo công 2thức:

= k×() (W)Trong đó:

: Lượng nhiệt truyền qua kết cấu cửa lò (W)Xác định hệ số k:

1 n

(W/m )2Trong đó:

: Chiều dày lớp vật liệu thứ i (m): Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i (W/m)

Giả thiết nhiệt độ tính toán.

Xác đ nh h sốố dẫẫn nhi t c a các l p kềốt cẫốu:ị ệ ệ ủ ớ1 = 0.837+0.5810 = 0.837+0.5810 = 1,33 (W/m).-3-32 = 50 (W/m).

Xác định hệ số truyền nhiệt qua kết cấu thành lò:

k= = = 6,64 (W/m2).Nhiệt tỏa ra từ mặt ngoài cửa lò trên 1m và trong 1h là:2

Giả sử trong 1h cửa lò đóng 50 phút Z=50

Nhiệt tỏa từ cửa lò:

= ×× = ×0.16× = 831 (W)

Khi cửa lò mở.

Nhiệt tỏa từ cửa lò khi mở () bao gồm 2 phần:- Nhiệt bức xạ qua cửa vào xưởng ()

- Nhiệt tỏa từ bản thân cánh cửa lò ()

Tổng lượng nhiệt tỏa ra khi cửa mở: = + (W)

Lượng nhiệt tỏa từ bản thân cánh cửa lò được xác định theo công thức: = ×× (W)

Chiềều dày thành lò: = 0,6 m

Kích thướ ửc c a lò: 0.4×0.4m (c a vuống)ử