Расчёт каналов естественной вытяжной вентиляции [1, с.159-171]

В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности давлений холодного наружного и тёплого внутреннего воздуха.

Естественное давление p_е, Па, определяют по формуле:

p_е=h_ig(_н-_в), (8.2)

где: h_i - высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м;

_н, _в - плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м³.

Расчётное естественное давление для систем вентиляции жилых и общественных зданий согласно СНиП 2.04.05-91 определяется для температуры наружного воздуха +5С. Считается, что при более высоких наружных температурах, когда естественное давление становится весьма незначительным, дополнительный воздухообмен можно получить, открывая более часто и на более продолжительное время форточки, фрамуги и т.д.

Из анализа выражения (8.2) следует:

1. Верхние этажи здания по сравнению с нижними находятся в менее благоприятных условиях, так как располагаемое давление здесь меньше.

2. Естественное давление становится большим при низкой температуре наружного воздуха и заметно уменьшается в тёплое время года.

3. Охлаждение воздуха в каналах влечёт за собой снижение действующего давления и может вызвать выпадение конденсата со всеми вытекающими последствиями.

4. Горизонтальные участки систем не должны превышать длину 8 м.

Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо, чтобы выполнялось условие:

(Rl+Z)=p_e, (8.3)

где: R – удельная потеря давления на трение, Па/м;

l – длина воздуховодов (каналов), м;

Rl – потеря давления на трение расчётной ветви, Па;

Z – потеря давления на местные сопротивления, Па;

p_e – располагаемое давление, Па;

 – коэффициент запаса, равный 1,1-1,15;

 – поправочный коэффициент на шероховатость поверхностей канала.

В расчёт воздуховодов (каналов) входят следующие этапы:

1. Определение воздухообменов для каждого помещения по кратностям (согласно строительным нормам и правилам соответствующего здания) или по расчёту.

2. Компоновка систем вентиляции (определение мест расположения каналов, шахт, входных отверстий, необходимой арматуры и пр.).

3. Графическое изображение на планах этажей и чердака элементов систем с соответствующими обозначениями и нумерацией.

4. Вычерчивание аксонометрических схем систем с указанием расчётных участков.

5. Аэродинамический расчёт воздуховодов (каналов) выполняют с использованием таблиц или номограмм (которые обычно составлены для стальных воздуховодов круглого сечения при _в=1,205 кг/м³, t_в=20С). В них взаимосвязаны величины L, R, v, h_v и d.

Если необходимо выполнить расчёт воздуховодов прямоугольного сечения, следует предварительно определить соответствующую величину равновеликого (эквивалентного) диаметра, т.е. такого диаметра круглого воздуховода, при котором для той же скорости движения воздуха, как и в прямоугольном воздуховоде, удельные потери давления на трение были бы равны.

Эквивалентный диаметр d_э определяется по формуле:

d_э=2ab/(a+b), (8.4)

где: a, b - размеры сторон прямоугольного воздуховода, м.

Методика расчёта воздуховодов (каналов) систем естественной вентиляции:

- для каждого расчётного участка системы принимается скорость движения воздуха;

- по объёму воздуха и принятой скорости движения определяют предварительно площадь сечения каналов;

- выбирают стандартные каналы, по площади наиболее близкие к полученным предварительным значениям;

- для выбранных каналов пересчитывают скорости движения воздуха;

- вычисляют потери давления на трение и в местных сопротивлениях на всех расчётных участках;

- сравнивают полученные суммарные сопротивления с располагаемым давлением. Если эти величины совпадают, расчёт считается законченным. Если же потери давления оказались больше (или меньше) располагаемого давления, то сечения каналов на некоторых участках следует увеличить (или уменьшить).