Введение, в котором мы определяем цели и задачи курсового проекта
Качество воздуха и акустический комфорт в общественных зданиях — ключевые факторы, определяющие опыт посетителей. Особенно остро этот вопрос стоит для кинотеатров, где в ограниченном пространстве на долгое время концентрируется большое количество людей. Недостаточная вентиляция приводит к росту уровня углекислого газа, духоте и дискомфорту, что напрямую снижает впечатления от просмотра. Поэтому грамотное проектирование инженерных систем является не просто технической, а первоочередной задачей.
Цель данной курсовой работы — разработать и рассчитать систему приточно-вытяжной вентиляции для кинотеатра, расположенного в г. Улан-Удэ и рассчитанного на 226 посадочных мест. В ходе работы мы должны обеспечить поддержание нормативных параметров микроклимата и чистоты воздуха в соответствии с действующими стандартами.
Для того чтобы приступить к проектированию, необходимо тщательно проанализировать все исходные условия и нормативные требования, которые станут фундаментом для наших расчетов.
Глава 1. Анализ исходных данных и нормативных требований как основа проекта
В основе любого инженерного проекта лежит точный анализ исходных данных. Объектом нашего проектирования выступает кинотеатр на 226 зрителей в городе Улан-Удэ. Это определяет климатические условия, которые будут влиять на все теплотехнические расчеты.
Ключевые исходные данные для проектирования:
- Географическое расположение: г. Улан-Удэ.
- Вместимость зрительного зала: 226 человек.
- Функциональные зоны: зрительный зал, фойе, буфет, санузлы, проекционная и другие вспомогательные помещения.
- Режим работы: круглогодичный, что требует расчета для холодного, теплого и переходного периодов.
Главный тезис, которым руководствуется инженер: любой расчет начинается с определения «правил игры». В нашем случае эти правила установлены строительными нормами и сводами правил. Основополагающим документом для проекта является СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». Этот стандарт регламентирует все ключевые требования: от минимальной подачи свежего воздуха на человека до параметров микроклимата в помещениях различного назначения.
Глава 2. Установление расчетных параметров внутреннего и наружного воздуха
Точность всего проекта напрямую зависит от корректности исходных климатических данных. Расчеты производятся для трех характерных периодов года, чтобы обеспечить работоспособность системы в любых условиях. Для г. Улан-Удэ, согласно нормативной документации, принимаются следующие параметры наружного воздуха для теплого и холодного периодов. Внутри помещений, для обеспечения комфорта зрителей, мы должны круглогодично поддерживать свои, более строгие параметры.
Параметры внутреннего воздуха (для зрительного зала):
- Температура в холодный период: +20…+22°C
- Температура в теплый период: +23…+25°C
- Относительная влажность: 40-60%
Для переходного периода, согласно стандартной методике, принимаются усредненные параметры наружного воздуха независимо от географии объекта: температура t=10°C и энтальпия I=26,5 кДж/кг. Эти значения будут использованы для расчета работы системы в межсезонье.
Глава 3. Расчет требуемого воздухообмена для зрительного зала
Основная задача вентиляции в кинозале — ассимиляция, то есть поглощение и удаление, вредностей, выделяемых людьми. Главными из них являются избыточное тепло и углекислый газ (CO2). Расчет необходимого количества воздуха ведется последовательно, чтобы гарантированно нейтрализовать все негативные факторы.
Методика расчета включает несколько ключевых шагов:
- Определение теплопоступлений. Суммируются все источники тепла: явные и полные тепловыделения от 226 зрителей, тепло от систем освещения и, при наличии, от солнечной радиации через окна (в современных кинозалах этот фактор обычно отсутствует).
- Расчет воздухообмена по теплу. Вычисляется, какой объем воздуха с определенной температурой нужно подать в зал, чтобы поглотить все избытки тепла и поддерживать заданную температуру.
- Расчет воздухообмена по CO2. Рассчитывается количество свежего наружного воздуха, необходимое для разбавления выдыхаемого людьми углекислого газа до предельно допустимой концентрации (ПДК).
- Выбор итогового значения. Полученные расходы воздуха (по теплу, по CO2) сравниваются с минимальной санитарной нормой подачи свежего воздуха на одного человека. Для дальнейшего проектирования принимается наибольшее из этих трех значений. Дополнительно результат можно проверить по рекомендуемой кратности воздухообмена, которая для кинозалов составляет 6-8 крат в час.
Этот подход гарантирует, что спроектированная система справится с самой большой нагрузкой и обеспечит полный комфорт для зрителей.
Глава 4. Определение расходов воздуха для вспомогательных помещений
Каждое помещение в здании кинотеатра имеет свою специфику, а значит, требует индивидуального подхода к расчету вентиляции. Если для зрительного зала главным было удаление избытков тепла и CO2, то для других зон на первый план выходят иные требования.
- Фойе и буфет: Расчет чаще всего ведется по норме подачи воздуха на одного человека, исходя из максимальной предполагаемой заполняемости.
- Санузлы: Здесь расчет строго регламентирован нормами и ведется по кратностям воздухообмена. Вытяжка всегда должна преобладать над притоком для предотвращения распространения запахов.
- Проекционная: Основная задача — снять значительные теплоизбытки от работающего оборудования. Расчет ведется по мощности этого оборудования.
После проведения расчетов для всех зон данные сводятся в единую таблицу воздухообмена. Она показывает расходы приточного и вытяжного воздуха для каждого помещения и позволяет рассчитать общий баланс по зданию. Важно поддерживать избыточное давление в чистых зонах (зрительный зал, фойе) по отношению к «грязным» (санузлы), чтобы потоки воздуха двигались в правильном направлении.
Глава 5. Теплотехнический расчет и графическое построение процессов на I-d диаграмме
I-d диаграмма влажного воздуха — это основной рабочий инструмент инженера-проектировщика. Она позволяет наглядно изобразить все процессы, которые происходят с воздухом при его обработке в центральном кондиционере: нагрев, охлаждение, осушение или увлажнение.
Для нашего проекта на диаграмме строятся три процесса для разных периодов года:
- Холодный период: Наружный морозный воздух забирается системой, подогревается в калорифере до комфортной температуры и подается в помещение. В зале он ассимилирует тепло и влагу от зрителей, после чего удаляется.
- Теплый период: Горячий и влажный наружный воздух сначала охлаждается и осушается в секции охладителя, а затем подается в зал для компенсации теплопоступлений.
- Переходный период: Используются расчетные параметры t=10°C, I=26,5 кДж/кг. Воздух может незначительно подогреваться или подаваться напрямую.
На основе этих графических построений вычисляются ключевые энергетические показатели: требуемая тепловая мощность калорифера (кВт) для зимы и холодопроизводительность охладителя (кВт) для лета. Для повышения энергоэффективности системы на этом этапе также рассматривается применение рекуператора тепла (HRV), который позволяет подогревать приточный воздух за счет тепла удаляемого, экономя энергию.
Глава 6. Выбор принципиальной схемы и типа системы вентиляции
На основе проведенных расчетов становится очевидно, что для кинотеатра требуется не просто вентиляция, а полноценная система кондиционирования воздуха. Оптимальным решением для такого объекта является единая приточно-вытяжная установка (центральный кондиционер) с секциями фильтрации, нагрева, охлаждения и рекуперации тепла.
Такой выбор обусловлен рядом преимуществ:
- Комплексная обработка: Все процессы (очистка, нагрев/охлаждение) происходят централизованно.
- Энергоэффективность: Использование рекуператора значительно снижает затраты на нагрев воздуха зимой.
- Надежность и удобство обслуживания.
Для визуализации проекта разрабатывается аксонометрическая схема системы. На ней изображаются все основные элементы: сама вентустановка, магистральные и ответвительные воздуховоды, воздухораспределительные устройства (решетки, диффузоры). Для зрительного зала выбрана схема раздачи воздуха из верхней зоны. Это позволяет равномерно распределить большие объемы воздуха по всему залу, не создавая сквозняков и дискомфортных зон для зрителей.
Глава 7. Аэродинамический расчет основной магистрали воздуховодов
Цель аэродинамического расчета — определить сопротивление, которое воздушный поток испытывает при движении по сети воздуховодов. Это значение, называемое потерями давления, является ключевым для подбора вентилятора, ведь именно он должен обладать достаточной мощностью, чтобы «продавить» воздух через всю систему.
Расчет выполняется пошагово:
- На аксонометрической схеме выбирается основная, самая длинная и нагруженная ветвь воздуховодов — от вентустановки до самого удаленного воздухораспределителя.
- Эта ветвь разбивается на расчетные участки с постоянным расходом воздуха.
- Для каждого участка подбирается сечение воздуховода исходя из допустимых скоростей движения воздуха (чтобы избежать шума).
- Рассчитываются потери давления на трение воздуха о стенки воздуховода и в местных сопротивлениях (повороты, тройники, клапаны, решетки).
- Все потери суммируются, и полученное значение — это общее статическое давление (Па), которое должен развить вентилятор.
Корректное выполнение этого расчета гарантирует, что в каждую точку помещения будет доставлено проектное количество воздуха.
Глава 8. Подбор и обоснование основного вентиляционного оборудования
Финальная точка проектирования — это подбор конкретной модели оборудования, которая подтверждает правильность всех предыдущих расчетов. На этом этапе у нас есть три главных параметра для выбора приточно-вытяжной установки:
- Производительность по воздуху (м³/ч): определена в Главе 3 и 4. Для кинотеатров такого размера она может составлять от 10 000 до 30 000 м³/ч.
- Полное давление вентилятора (Па): рассчитано в Главе 7.
- Мощность калорифера (кВт) и охладителя (кВт): определены в Главе 5.
Используя эти данные, по каталогам реальных производителей подбирается модель центрального кондиционера, характеристики которого соответствуют нашим требованиям или немного их превосходят. Особое внимание уделяется акустическим характеристикам. Уровень шума от работающей установки, с учетом применения шумоглушителей, должен строго соответствовать санитарным нормам для зрительных залов, чтобы не мешать просмотру фильмов.
Заключение, в котором суммируются результаты и делаются выводы
В ходе выполнения курсового проекта был проделан полный цикл работ по проектированию системы вентиляции и кондиционирования для кинотеатра на 226 мест в г. Улан-Удэ. Мы последовательно прошли все этапы: от анализа исходных данных и нормативных требований до финального подбора оборудования.
В результате была разработана система на базе центрального кондиционера с итоговыми параметрами: определен общий расход воздуха, рассчитаны мощности нагревателя и охладителя, подобрана конкретная модель вентустановки. Главный вывод: спроектированная система полностью обеспечивает требуемые санитарно-гигиенические и комфортные условия в помещениях кинотеатра в соответствии с СП 60.13330.2020, что подтверждает достижение цели курсового проекта. Важно отметить, что после завершения монтажа для достижения проектных параметров в реальности обязательным этапом являются пусконаладочные работы.
Список использованной литературы
- СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция кондиционирование/ Госстрой России. М.: ЦИТП Госстроя России, 2004.
- СНиП 23-01-99. Строительная климатология/ Госстрой России. М.: ЦИТП Госстроя России, 2000
- Внутренние санитарно-технические устройства. Ч.3.1 Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.1/В.Н.Богословский, А.И.Пирумов, В.Н.Посохин и др.; Под ред. Н.Н.Павлова и Ю.И.Шиллера.-4-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат. 1992.-319с.
- Внутренние санитарно-технические устройства. Ч.3.2 Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.2/ Б.В.Баркалов, Н.Н.Павлов, С.С.Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н.Павлова и Ю.И.Шиллера.-4-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат. 1992.-416с.