INSTRUCIUNI TEHNICE DE PROIECTARE PENTRU VENTILAREA SAU NCLZIREA CU AER CALD PRIN JETURI DE AER ORIZONTALE

Indicativ: I 5/1 1994

Cuprins* OBIECT DOMENIU DE APLICARE* NOTAIILE UTILIZATE* STABILIREA SCHEMEI DE INTRODUCERE I DE EVACUARE A AERULUI* CONDIII PENTRU PROIECTAREA INSTALAIILOR* CALCULUL INSTALAIILOR* Anexa I: VALORILE COEFICIENTULUI GURII DE INTRODUCERE A AERULUI N NCPERE K* Anexa II: EXEMPLU DE CALCUL1. OBIECT DOMENIU DE APLICARE

1.1. Prezentele instruciuni tehnice se aplic la proiectarea i calculul instalaiilor de ventilare sau nclzire cu aer cald prin jeturi axial-simetrice, neizoterme, orizontale, libere sau limitate superior de o suprafa plan orizontal.

Prin jet liber se nelege jetul la care distribuia vitezelor n seciunile perpendiculare pe direcia sa de scurgere nu este influenat de suprafeele limitatoare ale ncperii (perei, tavan, pardoseal).

Jetul de aer se consider c se comport ca un jet liber dac lungimea spaiului din ncpere n care acesta se propag nu depete valoarea:

(1)

Prin jet limitat superior de o suprafa plan orizontal se nelege jetul la care distribuia vitezelor este influenat de curgerea sa n lungul acestei suprafee. n accepiunea prezentelor reglementri, jetul se consider ca limitat superior de o suprafa plan orizontal dac axa gurii de introducere a aerului n ncpere este amplasat la o nlime mai mare de 0,8 H (jetul epolat de plafonul ncperii).

n accepiunea acestor reglementri prin jet orizontal se nelege i jetul nclinat cu un unghi mic fa de orizontal (10-15 ).

1.2. Metoda de calcul din prezentele instruciuni se aplic la proiectarea instalaiilor de ventilare sau nclzire cu aer cald din cldirile civile, social-culturale sau industriale i anume: sli de conferine, sli de spectacole, restaurante, magazine, birouri, spaii de cazare, hale industriale etc., cu nlimea de cel mult 12 m.

1.3. Prezentele instruciuni tehnice nu se aplic pentru ncperile n care se produc degajri de gaze sau vapori toxici, degajri de gaze explozibile, degajri importante de praf i umiditate (umiditatea relativ interioar de peste 80%).

1.4. La proiectarea instalaiilor de ventilare sau nclzire cu aer cald se va ine seama i de STAS 1907 Instalaii de nclzire. Calculul necesarului de cldur; - Normativ privind proiectarea i executarea instalaiilor de ventilare; - Normativele i instruciunile specifice care prescriu condiiile cerute n funcie de destinaia ncperii.

[top]

2. NOTAIILE UTILIZATE

b este limea spaiului din ncpere ce urmeaz a fi ventilat sau nclzit de un jet, n m;

Cp cldura specific a aerului la presiunea atmosferic i la temperatura nominal a aerului, din zona de activitate a ncperii, n J/kg C (kcal/kg C);

d diametrul real sau diametrul echivalent al gurii de introducere a aerului n ncpere, n m;

h nlimea de amplasare fa de pardoseal a axei gurii de introducere a aerului n ncpere, n m;S seciunea gurii de introducere a aerului n ncpere, n m2;

tL temperatura aerului n axa jetului la distana L de gura de introducere a aerului n ncpere, n C;

tev temperatura de evacuare a aerului din ncpere, n C;

ti temperatura nominal a aerului din zona de activitate a ncperii, folosit n calculul necesarului de cldur, n C;

t0 temperatura de introducere a aerului n ncpere, n C;

tM temperatura aerului corespunztor vitezei maxime a aerului admis la limita superioar a zonei de activitate, C;

W0 viteza medie din planul gurii de introducere a aerului n ncpere, n m/s;

WM viteza maxim admis la limita superioar a zonei de activitate, conform diagramelor sau ecuaiilor de confort termic, n m/s;

y distana pe vertical de la axa gurii de introducere la limita superioar a zonei de activitate, n m;

B lungimea spaiului din ncpere ce poate fi ventilat sau nclzit de un jet (btaia jetului), n m;

D debitul de aer ce trebuie introdus n poriunea din ncpere, ventilat sau nclzit de un jet, n m3/s (m3/h);

H nlimea liber a ncperii, n m;

L lungimea spaiului ventilat sau nclzit de un jet, n m;

K coeficientul gurii de introducere a aerului n ncpere, valoarea sa dat n anexa 1 depinznd de profilul de viteze din planul gurii de aer;

Q debitul de cldur introdus n spaiul ventilat sau nclzit de un jet, n W (kcal/h);

- densitatea aerului la presiunea atmosferic i la temperatura nominal a aerului din zona de activitate a ncperii (ti) n kg/m3.

Unitile de msur utilizate sunt conform S.I., n parantez se indic unitile de msur tolerate care permit folosirea tabelelor existente pentru Cp i .

[top]

3. STABILIREA SCHEMEI DE INTRODUCERE I DE EVACUARE A AERULUI

3.1. Amplasarea gurilor de introducere a aerului n spaiul ncperii se realizeaz dup una din urmtoarele scheme (fig. 1):

- schema A cu o gur de introducere;

- schema B cu mai multe guri de introducere, cu jeturi paralele dirijate n acelai sens;

- schema C cu dou guri de introducere opuse;

- schema D cu mai multe guri de introducere opuse.

3.2. Schema de amplasare a jeturilor de aer se alege n funcie de limea spaiului ce poate fi deservit de un jet i de btaia jetului, innd seama de prevederile art. 3.3; 3,4; 3.5 i 3.6.

3.3. Limea maxim a spaiului din ncpere ce poate fi deservit de un jet de aer este dat de relaia:

(2)

Aceast lime se stabilete astfel ca stlpii de susinere din ncpere s nu se afle n interiorul spaiului deservit de un jet ci la marginea acestui spaiu.(fig. 4)

3.4. De asemenea, limea spaiului din ncpere deservit de un jet se stabilete astfel ca s se asigure o distan de cel puin 4 d (diametrul sau diametrul echivalent al gurii de introducere a aerului n ncpere fa de obstacolele tehnologice (maini, utilaje, mobilier, paravane etc.) din ncpere (fig. 2.a). n cazul n care aceast condiie nu poate fi respectat, se admite s se asigure o distan de cel puin 2,5 d de la axa gurii la obstacolele tehnologice, dac nu s-au prevzut locuri de munc fixe pe aceast poriune, de o parte i de alta a planului vertical ce trece prin axa gurii de introducere (axa jetului) (fig. 2.b.).

3.5. Lungimea maxim a spaiului din ncpere ventilat sau nclzit de un jet (btaia jetului) se determin cu relaia:

B = (1,8...2,5)KWod (3)

n relaia (3) coeficientul numeric se admite 1,8 pentru jeturile libere i 2,5 pentru jeturile limitate superior de o suprafa plan orizontal.

3.6. Dac lungimea ncperii depete btaia jetului (B), determinat cu relaia (3), se utilizeaz schema cu jocuri opuse.

3.7. n cazul ncperilor venitalate sau nclzite cu mai multe jeturi, spaiile din ncpere deservite de un jet vor fi geometric identice. Caracteristicile termice, aeraulice i geometrice ale jeturilor vor fi identice, iar jeturile opuse vor fi coaxiale.

3.8. Circulaia optim a aerului se realizeaz prin guri de evacuare amplasate pe acelai perete cu gura de introducere a aerului, de preferin n zona de activitate sau la cel mult 2,50 m de pardoseal.(fig. 3)

Dac nu este posibil aceast amplasare se va urmri urmtoarea ordine preferenial:

- pe acelai perete cu gura de introducere, dar peste cota de 2,50 m;

- pe pereii laterali ai ncperii, dar sub cota de 2,50 m;

- pe pereii laterali ai ncperii, dar peste cota de 2,50 m;

- pe peretele opus gurii de introducere.

n ncperile cu surse de cldur, umiditate, praf, nociviti, gurile de evacuare se vor amplasa n imediata apropiere a acestor surse.

Nu se admite amplasarea gurilor de evacuare pe plafonul ncperii, ventilarea zonei de activitate fiind ineficient i totodat dezavantajoas din punct de vedere energetic.

[top]

4. CONDIII PENTRU PROIECTAREA INSTALAIILOR

4.1. nlimea de amplasare a axei gurilor de introducere a aerului n ncpere, fa de pardoseal, se alege astfel nct s fie satisfcute simultan condiiile:

h = 2,5 6 m (4)

(5)

Se recomand ca nlimea de amplasare a axei gurilor de introducere s fie ct mai apropiat de valoarea 0,5 H.

4.2. Lungimea poriunii rectilinii a conductei de aer naintea gurii de introducere va fi de cel puin (2 d), iar raza de curbur a cotului montat naintea acestui tronson va fi de minimum (d). Poriunea rectilinie a conductei de aer montat naintea gurii de introducere va avea pe ntreaga sa lungime aceeai form i seciune ca i gura de introducere.

n cazul unor conducte de aer ptrate sau dreptunghiulare se admite reducerea lungimii poriunii rectilinii dinaintea gurii de introducere la 1 d, cu condiia prevederii unor palete sau perei de dirijare a curgerii aerului, n cotul dinaintea acestui tronson.

[top]

5. CALCULUL INSTALAIILOR

5.1. n cadul calculului de ventilare sau nclzire cu aer cald cu jeturi de aer axial-simetrice, libere sau limitate superior de o suprafa plan, orizontal, se determin:

- diametrul gurii de introducere a aerului n ncpere (d);

- viteza de introducere a aerului n ncpere (W0);

- temperatura de introducere a aerului n ncpere (t0).

5.2. n cazul ncperilor ventilate sau nclzite cu aer cald cu mai multe jeturi, calculul se efectueaz ca i cum fiecare jet va aciona independent n interiorul spaiului pe care l deservete.

5.3. Debitul de aer ce trebuie introdus n ncpere sau poriunea din ncpere deservit de un jet (D) se stabilete att pentru a satisface necesitile de ventilare, n unele cazuri fiind dat numrul minim de schimburi de aer n funcie de destinaia ncperii, ct i din considerente energetice, pentru a reduce la minimum consumul de energie.

Pentru a se realiza o economie de energie termic n exploatare se recomand ca temperatura de introducere a aerului n ncpere s fie limitat la 45 55 C.

Astfel, debitul de aer al gurii de introducere a aerului n ncpere se determin cu relaia:

(6)

Se verific dac acest debit de aer corespunde necesitilor de ventilare (numrul de schimburi de aer pe or n funcie de destinaia ncperii sau debitului de aer proaspt n funcie de numrul de ocupani etc.). De asemenea se verific dac acest debit asigur diluarea corespunztoare a degajrilor de umiditate i nociviti din ncpere, adoptndu-se un debit corespunztor.

5.4. Diametrul gurii de introducere al aerului, respectiv diametrul echivalent (n cazul gurilor ptrate sau dreptunghiulare) se determin cu relaia:

- n sistemul S.I.:

(7)

- n sistemul MKFS:

(7)

n relaia (7) i (7) valorile numerice de la numitor se admit 3, respectiv 10.800 pentru jeturile libere i 2.1 respectiv 7600 pentru jeturile limitate superior de o suprafa plan orizontal.

5.5. Pentru guri ptrate sau dreptunghiulare, seciunea se calculeaz cu relaia:

S = 0,785 d2 (8)

5.6. Viteza medie din planul gurii de introducere a aerului se determin cu relaia:

- n sistemul S.I.:

(9)

- n sistemul MKFS:

(9)

Aceast vitez trebuie s satisfac cerinele de confort acustic.

5.7. Debitul de cldur introdus n spaiul deservit de un jet (Q), reprezint partea din necesarul de cldur pentru nclzire ce urmeaz a fi preluat de aerul cald (n acest debit de cldur nu se include partea din necesarul de cldur acoperit prin corpuri de nclzire statice).

5.8. Dac gurile de evacuare a aerului din ncpere sunt amplasate pe acelai perete cu gurile de introducere n zona de activitate sau la 2,5 m de pardoseal temperatura de evacuare a aerului din ncpere (tev) se consider egal cu temperatura nominal a aerului din zona de activitate a ncperii.

Dac gurile de evacuare a aerului din ncpere se afl n partea superioar a ncperii pe acelai perete cu gurile de introducere pentru (tev) se consider o temperatur mai mare dect temperatura nominal a aerului din zona de activitate a ncperii (ti) cu circa 4 C dac gurile de evacuare sunt amplasate la 2,5 8 m fa de pardoseal.

De asemenea, dac gurile de evacuare a aerului din ncpere sunt amplasate pe pereii laterali ai ncperii, temperatura de evacuare a aerului din ncpere (tev) se consider mai mare dect temperatura nominal a aerului din zona de activitate (ti) cu 3 pn la 6 C i anume valorile minime se admit pentru guri de evacuare amplasate n zona de activitate n apropierea gurii de introducere, iar valorile maxime pentru guri de evacuare amplasate opus gurii de introducere i n partea superioar a ncperii.

Valorile date pentru temperatura de evacuare au un caracter orientativ fiind n funcie de specificul ncperii.

5.9. Temperatura maxim a aerului la limita superioar a zonei de activitate se determin cu relaia:

(10)

n relaia (10) se admite coeficientul 0,32 pentru jeturile libere i 0,45 pentru jeturile limitate superior de o suprafa plan orizontal.

Valoarea (tM) astfel calculat trebuie s se nscrie n valorile indicate de condiiile de confort termic.

5.10. Dac lungimea spaiului deservit de un jet este mai mic dect 0,6 B, se determin temperatura n axa jetului la limita spaiului deservit de acest jet cu relaia:

(11)

n relaia (11) se admite coeficientul 0,66 pentru jeturile libere i 0,93 pentru jeturile limitate superior de o suprafa plan orizontal.

Aceast temperatur (t1) nu va depi cu mai mult de 4 C valoarea (ti).

5.11. Calculul instalaiei se efectueaz n urmtoarea succesiune:

- se stabilete limea spaiului din ncperi ce va fi deservit de un jet, n conformitate cu prevederile art. 3.3.;

- se verific cu relaia (1) dac jetul nu este limitat spaial i deci se aplic metodologia de calcul expus n prezentele reglementri;

- se determin btaia jetului (B) cu relaia (3), stabilindu-se n prealabil tipul de gur ce va fi utilizat i estimndu-se domeniul vitezei medii din planul gurii de introducere (W0);

- se stabilete numrul i amplasarea jeturilor n ncpere, innd seama de prevederile art. 3.6 i 3.7;

- se stabilete modul de evacuare al aerului din ncpere, innd seama de prevederile art. 3.8;

- se stabilete nlimea de amplasare a gurilor de introducere a aerului, innd seama de prevederile art. 4.1 i ca urmare cota (y);

- se stabilete debitul de aer al unui jet (D), innd seama de prevederile art. 5.3;

- alegnd, n conformitate cu condiiile de confort termic, viteza maxim admis la limita superioar a zonei de activitate (WM) i cunoscnd (y) i (D) se determin cu ajutorul relaiei (7) sau (7) diametrul gurii de introducere a aerului n ncpere (d);

- se aleg apoi dimensiunile constructive ale gurii de introducere a aerului n ncpere, folosind relaia (8) dac s-a adoptat o gur ptrat sau dreptunghiular, cu relaia (9) sau (9) determinndu-se viteza medie din planul gurii de introducere a aerului n ncpere (W0);

- se determin cu relaia (10) temperatura maxim a aerului la limita superioar a zonei de activitate. n cazul n care aceast temperatur depete valoarea maxim admis de condiiile de confort termic se mrete (y) sau se mrete debitul de aer introdus (D) i se va reface calculul;

- cnd lungimea spaiului deservit de un jet este mai mic dect 0,6 B se determin temperatura n axa jetului la limita spaiului deservit de jet (tL) cu relaia (11). n fazul n care aceast temperatur depete valoarea admis, se mrete debitul de aer introdus i se va reface calculul.

[top]

ANEXA I

VALORILE COEFICIENTULUI GURII DE INTRODUCERE A AERULUI N NCPERE K

Tipul gurii de aer

Guri de aer circulare sau ptrate cu deschidere liber ................................................................ 5,7

Guri de aer dreptunghiulare cu deschidere liber, cu raportul ntre laturi pn la 1/8 ...................... 5,3Fante inelare, axiale sau radiale ............................................................................................... 3,9Guri cu grtare sau grilaje avnd suprafaa liber de minimum 40% .............................................. 4,7Panouri perforate, avnd suprafaa liber

de 3-5% ................... 3,0

de 10-20% ............... 4,0

de 25-40% ............... 5,0

Guri cu palete de dirijare

paralele cu direcia curgerii ........ 5,5

divergente la 40 ....................... 2,9

divergente la 60 ....................... 2,1

divergente la 90 ....................... 1,7

NOT: Pentru situaii intermediare valorile coeficienilor gurilor de aer se vor interpola.

[top]

ANEXA II

EXEMPLU DE CALCUL

Se cere s se dimensioneze instalaia de ventilare i nclzire cu aer cald a unui magazin general avnd o lungime de 60 m (10 travee de 6 m), o lime de 12 m (2 deschideri de 6 m) i o nlime liber de 4,5 m.

Temperatura interioar n zona de activitate a magazinului va fi de 18 C.

Fluxul termic necesar pentru nclzirea incintei magazinului 100 kW (86.000 kcal/h).

Gurile de evacuare a aerului din magazin se vor amplasa de aceeai parte cu gurile de introducere la 2 m pardoseal.

REZOLVARE

Conform relaiei (2) din art. 3.3., limea spaiului din magazin ventilat de un jet ar putea fi de 13,5 m, economic fiind a fi adoptat valoarea maxim. innd seama ns de prevederile din acest articol ca stlpii de susinere s nu se afle n interiorul spaiului scldat de jet se adopt b = 6 m. Deci fiecare jet va ventila o deschidere de 6 m.

Lungimea maxim a spaiului din magazin ce poate fi ventilat de un jet este dat de relaia (3). Axa gurilor de introducere a aerului n magazin se amplaseaz la 3,5 m de pardoseal, deci h < 0,8 H i conform art. 1.1 jetul se consider liber. Gura de introducere a aerului n magazin se alege ptrat cu o suprafa liber de peste 40% (K = 4,7). Se presupune diametrul echivalent al gurii d = 0,3 m.

B = 1,8 x 4,7 x 6 x 0,3 = 15 m

Se adopt schema de ventilare B (fig. 1) cu mai multe jeturi paralele dirijate n acelai sens i anume: cu 10 jeturi pe limea magazinului, btaia fiecrui jet urmnd a fi de 12 m.

Lungimea din ncpere pn la care jetul nu se consider limitat spaial este dat de relaia (1), fiind de:

m

Avnd de ventilat o lungime de 12 m, jetul ar fi limitat spaial. Ca urmare se prevede ventilarea cu 2 x 10 jeturi opuse, btaia unui jet fiind de 6 m. Fiecare jet va urma s ventileze un spaiu de 6 x 6 x 4,5 m = 162 m3, n care va introduce un flux termic de 5 kW (4300 kcal/h).

Pentru a stabili debitul de aer al unui jet se alege temperatura de introducere a aerului n magazin t0 = 50 C i temperatura de evacuare tev = 18 C. Din relaia (6) rezult:

m3/h

sau 0,128 m3/s.

Reiese c numrul schimburilor de aer realizat, va fi de:

sch/or

Pentru o ventilare eficient se recomand n = 4 sch./or, deci D = 650 m3/h sau 0,18 m3/s.

Temperatura aerului cald introdus va fi n acest caz:

oC

Pentru a calcula diametrul echivalent al gurilor de introducere este necesar a stabili distana ntre axa gurilor de introducere i limita superioar a zonei de activitate (y), precum i viteza maxim admis n zona de activitate (WM), care se citete din diagramele de confort termic.

Distana ntre axa gurilor de introducere i limita superioar a zonei de activitate y = 3,50 1,80 = 1,70 m.

Din diagramele de confort termic pentru 18 C viteza maxim admis n zona de activitate este 0,15 m/s.

Ca urmare, din relaia (7) rezult:

m

Din relaia (8) rezult:

S = 0,758 d2 = 0,785 x 0,242 = 0,045 m2

Se prevede o gur ptrat de 0,2 x 0,2 m = 0,04 m2 i d = 0,23 m.

Viteza medie n planul gurii de introducere a aerului va fi:

m/s

Btaia jetului n acest caz va fi:

B = 1,8 x 4,7 x 0,23 = 8,8 m.

[top]