6 Расчет системы вентиляции

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

Естественное давление Δр_е , Па, определяют по формуле:

, (6.1)

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

ρ_н, ρ_в – плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м³.

Расчетное естественное давление для систем вентиляции жилых и общественных зданий, согласно СНиП П-33-75, определяется для температуры наружного воздуха +5° С. Считается, что при более высоких наружных температурах, когда естественное давление становится весь­ма незначительным, дополнительный воздухообмен можно получать, открывая более часто и на более продолжительное время форточки, фрамуги, а иногда и створки оконных рам.

Анализируя выражение для естественного давления можно сделать следующие прак­тические выводы.

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 теплое время года.

3. Охлаждение воздуха в воздуховодах (каналах) влечет за собой снижение действующего давления и может вызвать выпадение конденсата со всеми вытекающими при этом последствиями

Кроме того, из этого следует, что естественное давление не зависит от длины горизонтальных воздуховодов, тогда как для преодоления сопротивления в коротких ветвях воздуховодов, безусловно, требуется меньше давления, чем в ветвях значительной протяженности. На основании технико-экономических расчетов и опыта эксплуатации вытяжных систем вентиляции радиус действия их от оси вытяжной шахты до оси наиболее удаленного отверстия допускается не более 8 м.

Расчету воздуховодов (каналов) должна предшествовать следую­щая расчетно-графическая работа.

1. Определение воздухообменов для каждого помещения по кратностям (согласно СНиП соответствующего здания) или по расчету.

2. Компоновка систем вентиляции. В одну систему объединяют только одноименные или близкие по назначению помещения. Санитарные узлы во всех случаях обслуживаются самостоятельны­ми системами и при пяти унитазах и более оборудуются механическими побудителями. В курительных комнатах, как правило, осуществляется механическая вентиляция Вытяжку из комнат жилого дома с окнами, выходящими на одну сторону, рекомендуется объединять в одну систему.

3. Графическое изображение на планах этажей и чердака элемен­тов системы (каналов и воздуховодов, вытяжных отверстий и жалюзийных решеток, вытяжных шахт). Против вытяжных отверстий помещений указывается количество воздуха, удаляемого по каналу. Транзитные каналы, обслуживающие помещения нижних этажей, рекомендуется обозначать римскими цифрами (I, II, III и т.д.). Все системы вентиляции должны быть пронумерованы.

4. Вычерчивание аксонометрических схем в линиях, или, что лучше, с изображением внешних очертаний всех элементов системы. На схемах в кружке у выносной черты проставляется номер участка, над чертой указывается нагрузка участка, м³/ч, а под чертой – длина участка, м.

Аэродинамический расчет воздуховодов (каналов) выполняют по таблице или номограммам, составленным для стальных воздуховодов круглого сечения при ρ_в=1,205 кг/м³, t_в=20 °С. В них взаимосвязаны величины L, R, w, h_w и d.

Чтобы воспользоваться таблицей или номограммой для расчета воздуховода прямоугольного сечения, необходимо 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. Диаметр определяется по формуле:

, (6.2)

где a, b – размеры сторон прямоугольного воздуховода, м.

Если воздуховоды имеют шероховатую поверхность, то коэффициент трения для них а, следовательно, и удельная потеря давления на трение будут соответственно больше, чем указано в таблице или номограмме.

Методика расчета воздуховодов (каналов) систем естественной вентиляции может быть представлена в следующем виде.

1. При заданных объемах воздуха, подлежащего перемещению по каждому участку каналов, принимают скорость его движения.

2. По объему воздуха и принятой скорости определяют предварительно площадь сечения каналов. Потери давления на трение и местные сопротивления для таких сечений каналов выявляют по таблицам или номограммам.

3. Сравнивают полученные суммарные сопротивления с располагаемым давлением. Если эти величины совпадают, то предварительно получен­ные площади сечения каналов могут быть приняты как окончательные. Если же потери давления оказались меньше или больше располагае­мого давления, то площадь сечения каналов следует увеличить или, на­обо­рот, уменьшить, т. е. поступать так же, как при расчете трубопро­вода системы отопления.

Местные потери по участкам представлены в таблице 6.1:

Таблица 6.1 - Расчёт местных сопротивлений

№ участка	Характер сопротивления	число МС х ξ	Σξ
1	жалюзийно-декоративная решётка	1х2,19	3,45
	плавный отвод прямоугольного сечения	1х0,25
	колено с изменением сечения	1х1,01
2	тройник на всасывание	1х0,8	0,8
3	зонт с диффузором	1х0,6	0,6
4	жалюзийно-декоративная решётка	1х2,19	3,45
	плавный отвод прямоугольного сечения	1х0,25
	колено с изменением сечения	1х1,01
5	тройник на всасывание	1х0,8	0,8

Из таблицы VII.7 [5] определяем часовой объём вентилируемого воздуха, м³/ч.

Это значение принимаем в качестве расчётного.

Вытяжная решётка будет находиться на высоте 2,5 м над уровнем пола. Система вентиляции помещений представляет собой вертикальный приставной канал длиной м.

Для определения площади сечения канала на данном участке задаёмся скоростью движения воздуха по таблице 4.1 [6], м/с.

Площадь поперечного сечения канала, м², определяется по формуле:

, (6.3)

Принимаем размеры поперечного сечения прямоугольного канала, м.

Уточним скорость движения воздуха на участке:

, (6.4)

Эквивалентный диаметр участка:

, (6.5)

где а, b – размеры поперечного сечения прямоугольного канала, мм.

По номограмме, приложение 1 [6] определяем удельную потерю давления на трение, Па/м.

Потери давления на трение на участке с учётом шероховатости:

, (6.6)

где - коэффициент шероховатости материала канала, для шлакобетонных плит таблица III.5 [5];

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке по таблице 6.1.

Из приложения 1 [6] по скорости воздуха определяем динамическое давление, Па.

Потери давления на местные сопротивления участка:

, (6.7)

Общие потери давления на участке, Па:

. (6.8)

Результаты расчёта системы вентиляции представлены в таблице 6.2.

Располагаемое давление, Па, в естественной вытяжной системе вентиляции определяется по формуле:

, (6.9)

где h – расстояние по вертикали от оси вытяжной решетки до устья вытяжной шахты, м, h =2,9;

– плотность наружного воздуха, кг/м³, при температуре 5 С, ;

– плотность внутреннего воздуха, кг/м³, при С, ;

Па.

Сравним полученные потери на участке 1,2,3 с располагаемым давлением:

1,718 Па < 1,74 Па, следовательно, условие естественной вентиляции P_расп.>Rl+Z = ΔP выполняется.

Запас давления в системе вентиляции:

; (6.10)

На участке 4,5: 1,579 Па<1,74 Па;Все условия выполняются.

Таблица 6.2 - Расчёт системы вентиляции

№ участка	Расход воздуха L, м3/ч	Длина участка l, м	Скорость воздуха на участке w, м/с	Площадь поперечного сечения воздуховода f, м2	Размеры воздуховода, м		Эквивалентный диаметр dэ, мм	Удельная потеря давления на трение R, Па/м	Потеря давления на трение R*l*β, Па	Сумма коэффициентов местных сопротивлений Σζ	Динамический напор hw, Па	Потеря давления на местные сопротивления Z=Σζ·hw, Па	Полные потери давления ΔP, Па
					а	b
1	43,29	0,70	0,53	0,023	0,15	0,15	150	0,045	0,040	3,45	0,18	0,610	0,650
2	43,29	2,40	0,80	0,015	0,10	0,15	120	0,100	0,307	0,80	0,40	0,318	0,625
3	102	2,20	0,86	0,033	0,15	0,22	178	0,060	0,169	0,60	0,46	0,274	0,443
Сумма потерь по участку 1, 2, 3													1,718
4	58,71	0,70	0,49	0,033	0,15	0,22	178	0,018	0,016	3,45	0,15	0,522	0,538
5	58,71	2,40	0,72	0,023	0,15	0,15	150	0,110	0,338	0,8	0,33	0,260	0,598
Сумма потерь по участку 4,5,3													1,579