19. Методика проведения аэродинамического расчета систем вентиляции (механической и естественной).

Расчет воздуховодов систем механической вентиляции

Цель аэродинамического расчета систем механической вентиляции - подобрать по допустимым скоростям движения воздуха размеры воздуховодов, определить потери давления в системе и по потерям давления в основной расчетной ветви и количеству воздуха в вентиляционной сети подобрать вентилятор.

Расчет выполняют в два этапа:

1) расчет основной ветви;

2) увязка ответвлений.

Для выполнения расчета по планам и разрезам здания строят аксонометрическую схему.

Расчет выполняют по методу удельных потерь давления и ведут в следующей последовательности:

1. Выбирается основная расчетная ветвь – это самая удаленная и нагруженная ветвь.

2. Основная расчетная ветвь разбивается на участки и определяются расходы воздуха на каждом из участков. Нумерация производится, начиная с участка с меньшим расходом.

Участок характеризуется постоянными размерами и постоянным расходом воздуха.

3. Определяется сечение канала. Для этого рассчитывают ориентировочную площадь поперечного сечения по формуле

где - рекомендуемая скорость движения воздуха, м/с, табл. 11.1.

Таблица 11.1

Рекомендуемые скорости движения воздуха в механических системах вентиляции

Место прокладки	Магистральные	Ответвления
Воздуховоды производственных зданий	до 12 м/с	до 6 м/с
Воздуховоды общественных зданий	до 8 м/с	до 5 м/с

По величине подбирают стандартные размеры воздуховодов [11, 24], таким образом, чтобы .

4. Для расчета потерь давления на трение и в местных сопротивлениях Z определяется фактическая скорость движения воздуха в каналах, м/с:

5. Определяются потери давления на трение. Таблицы и номограммы для определения потерь давления на трение и в местных сопротивлениях составлены для круглых стальных воздуховодов, поэтому для прямоугольных воздуховодов значения и Z определяются по эквивалентному диаметру:

.

Если воздуховоды изготовлены не из стали (т.е. имеют другой коэффициент шероховатости), то при расчете вводится поправка на шероховатость, в зависимости от шероховатости воздуховода и .[11, 24].

Потери давления на трение на расчетном участке длиной определяются по формуле, Па:

, (11.4)

где - удельные потери давления на 1 м стального воздуховода, Па/м. [11, 24];

- поправочный коэффициент на шероховатость.

6. Определяются потери давления в местных сопротивлениях, используя формулу:

,

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке [11, 24].

Если коэффициент местного сопротивления приведен не для скорости на расчетном участке, то необходимо сделать пересчет:

,

где - табличное значение коэффициента местного сопротивления; - скорость воздуха, приведенная в таблицах, для _.

Величину динамического давления определяют по тем же таблицам и номограммам, что и

7. Определяются полные потери давления на расчетном участке, Па

8. Определяются полные потери давления основной расчетной ветви, Па

После определения потерь давления в основной расчетной ветви производят увязку ответвлений. Выбирают ответвление, разбивают на участки и рассчитывают в той же последовательности, что и магистральную ветвь. Потери давления в увязанном ответвлении должны быть равны потерям давления в параллельных ответвлению участках расчетной ветви. Допускается невязка .

При больших значениях невязки изменяют сечение воздуховодов или устанавливают диафрагмы, сечения которых подбирают по [11,24].

Для этого сначала определяют коэффициент местного сопротивления диафрагмы:

где - давление, которое необходимо погасить с помощью диафрагмы; - динамическое давление на участке, на котором устанавливается диафрагма.

Затем подбирают размеры диафрагмы:

.

Аэродинамический расчет выполняют в табличной форме, таблица 11.2.

Аэродинамический расчет воздуховодов естественной вентиляции

Цель аэродинамического расчета естественной системы вентиляции – подобрать размеры воздуховодов таким образом, чтобы полные потери давления в основной расчетной ветви не превышали располагаемого давления.

Исходные данные для расчета:

1. Температура наружного воздуха t_H.

Согласно СНиП 2.04.05-91 за расчетную принимается температура наружного воздуха +5⁰С.

2. Температура воздуха в помещении t_В - расчетная температура в помещении принимается по СНиП в зависимости от назначения помещения.

3. Ориентировочная скорость движения воздуха в каналах принимается согласно данным табл. 11.3.

4. Количество воздуха, которое необходимо удалить из помещения - рассчитывается по кратности или балансовым методом.

5. Аксонометрическая схема системы вентиляции, построенная на основе планов и разрезов здания.

Таблица 11.3

Рекомендуемые скорости движения воздуха в каналах

Наименование	V, м/с
Вертикальные каналы	0,5-1,0
Горизонтальные сборные каналы	1,0-1,5
Вытяжные шахты	1,5-2,0

Последовательность выполнения аэродинамического расчета:

1. Определяется располагаемое давление , Па , (11.9)

где h_i – расстояние от вытяжной решетки на входе воздуха до устья вытяжной шахты;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

- плотность воздуха при температуре t_H, кг/м³;

- плотность воздуха при температуре t_В, кг/м³;

Плотность воздуха при расчетных температурах можно определить по формуле, кг/м³:

(11.10)

Из формулы (11.9) видно, что самое низкое располагаемое давление имеет верхний этаж и что при равенстве в теплый период года система вентиляции не работает. В этот период вентиляция осуществляется проветриванием через фрамуги и окна.

2. Аксонометрическая схема разбивается на участки и определяются расходы воздуха на каждом участке.

3. Выбирается основная расчетная ветвь – это самая нагруженная ветвь, имеющая наименьшее располагаемое давление на единицу длины расчетной ветви, Па/м: , (11.11)

где - сумма длин участков расчетной ветви, м.

Как правило, это ветвь, по которой удаляется воздух с верхнего этажа.Далее расчет выполняется аналогично изложенному для механической системы вентиляции.

Система вентиляции будет работать только в том случае, если потери давления на трение и в местных сопротивлениях ( ) будут меньше располагаемого давления . Величина запаса давления составляет 5-10%, т.е.

. (11.12)

Если , то необходимо увеличить размеры вентканалов или для увеличения располагаемого давления на вытяжной шахте предусмотреть установку дефлектора.

4. Выполняется увязка ответвлений с учетом разности располагаемых давлений для различных этажей. Невязка на параллельных участках должна быть не более 5%.

. (11.13)

Расчет вытяжной естественной системы вентиляции с вентиляционными каналами для многоэтажных зданий удобно проводить по методу статического давления