Методика аэродинамического расчета систем естественной вентиляции

Методика аэродинамического расчета систем естественной вентиляции. Определение естественного давления и расчет воздуховодов Системы вентиляции общего назначения служат для подачи и удаления незапыленного воздуха с температурой до 800С. Общие потери давления, кгс м2, в сети воздуховодов для стандартного воздуха tв 200С и g 1,2 ?3 р е RI.b Z , 7.1 где R потери давления на трение на расчетном участке сети, кгс м2 на 1 метр I длина участка воздуховода каналов, м Z потери давления на местные сопротивления на расчетном участке, кгс м2. Потери давления на трение кгс м2на 1 метр в круглых воздуховодах определяют по формуле , 7.2 где g- d диаметр воздуховода, м v скорость движения воздуха в воздуховоде, м с объемная масса воздуха, перемещаемого по воздуховоду, кг м3 v2g 2g ?2. Коэффициент сопротивления принят по формуле Альтшуля , 7.3 где d диаметр воздуховода в данном случае эквивалентный, dэкв, таблица 7.1 , мм Кэ абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности воздуховода, мм Re число Рейнольдса 7.4 где u - 7.1 . Таблица 7.1 Физические свойства сухого воздуха В 760 мм рт.ст. t, 0С кг м3 10-6, м2 с -10 1,342 12,43 0 1,293 13,28 10 1,247 14,16 20 1,205 15,06 30 1,165 16,00 40 1,128 16,96 Абсолютная эквивалентная шероховатость материалов, применяемых для изготовления воздуховодов, Кэ, мм - листовая сталь 0,1 - асбестоцементные трубы 0,11 - гипсошлаковые .1,0 - шлакобетонные плиты 1,5 - кирпич 4,0 - штукатурка на сетке 10,0. Цель аэродинамического расчета состоит в определении сечений каналов и размеров жалюзийных решеток, чтобы обеспечить требуемые расходы удаляемого воздуха. 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 Dr, е hi g r r? 7.5 где hi высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м ?н, r ?3. r? 1,27 ?3, r? 1,205 ?3. Расчетное естественное давление для систем вентиляции жилых и общественных зданий определяется для температуры наружного воздуха 50С. Считается, что при более высоких наружных температурах, когда естественное давление становится весьма незначительным, дополнительный воздухообмен можно получать, открывая более часто и наиболее продолжительное время форточки, фрамуги, а иногда створки оконных рам. Из вышесказанного 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 последствиями.

Кроме того, естественное давление не зависит от длины горизонтальных воздуховодов, тогда как для преодоления сопротивлений 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. Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо, чтобы было сохранено равенство ? RI.b Z a Dr 7.6 где R удельные потери давления на трение, Па м I длина воздуховодов каналов, м RI потери давления на трение расчетной ветви, Па Z потери давления на местные сопротивления, Па е располагаемое давление, Па коэффициент запаса, равный 1,1 1,15 поправочный коэффициент на шероховатость поверхности воздуховода, таблица 7.2. Таблица 7.2 - Поправочные коэффициенты b V, м с ? при Кэ, мм 1,0 1,5 4,0 10 1 2 3 4 5 0,2 0,4 1,0 2,0 1,04 1,08 1,16 1,25 1,06 1,11 1,23 1,35 1,15 1,25 1,46 1,65 1,33 1,48 1,77 2,04 Продолжение таблицы 7.2 1 2 3 4 5 3,0 4,0 5,0 6,0 1,32 1,37 1,41 1,45 1,43 1,50 1,54 1,58 1,75 1,85 1,96 2,00 2,20 2,32 2,40 2,50 7.2.1 Последовательность аэродинамического расчета систем естественной вентиляции Аэродинамическому расчету воздуховодов каналов должна предшествовать следующая работа а определение воздухообменов для каждого помещения по кратностям согласно строительным нормам и правилам соответствующего здания или по расчету В жилых зданиях проектируется общеобменная естественная вентиляция удалением воздуха из санитарных узлов и кухонь.

Приточный воздух для компенсации естественной вытяжки поступает снаружи через неплотности окон и других ограждений.

Количество удаляемого воздуха по СНиП для жилых зданий должно быть не менее 3м3 ч на один м2 жилой площади квартиры.

Нормы воздухообмена в кухнях и санузлах кухня - негазифицированная 60м3 ч - с 2-х конфорочной газовой плитой .60м3 ч - с 3-х конфорочной газовой плитой .75м3 ч - с 4-х конфорочной газовой плитой 90м3 ч санузлы - ванная индивидуальная .25м3 ч - туалет индивидуальный . 25м3 ч - санузел совмещенный .50м3 ч. б 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.

Вытяжку из комнат жилого дома с окнами, выходящими на одну сторону, рекомендуется объединять в одну систему.

Не допускается объединять в общую систему каналы из помещений, ориентированных на разные фасады. в графическое изображение на планах этажей и чердака элементов системы вентиляции 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.

Вытяжные решетки в помещении располагают на 0,5м от потолка. г вычерчивание аксонометрических схем. На схемах в кружке у выносной черты ставится номер участка, над чертой указывается нагрузка участка, м3 ч, а под чертой длина участка, м. Аэродинамический расчет воздуховодов каналов выполняют по таблицам или номограммам, составленным для стальных воздуховодов круглого сечения при r? 1,205 ?3, t? 200 ? L, R, u d. Таблица для расчета стальных воздуховодов круглого сечения приведена в приложении Н. Чтобы воспользоваться таблицей 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 таблица 7.3 . Таблица 7.3 Эквивалентные по трению диаметры для кирпичных каналов Размер в кирпичах Площадь, м2 dэ, мм 1 2 х 1 2 0,02 140 1 2 х 1 0,038 180 1 х 1 0,073 225 1 х 11 2 0,11 320 1 х 2 0,14 375 2 х 2 0,28 545 Примечание Для каналов квадратного сечения эквивалентный по трению диаметр dэ равен стороне квадратного канала а. Диаметр определяется по формуле 7.3 где а, b размеры сторон прямоугольного воздуховода, м. 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 L и принятой скорости v предварительно определяют площадь сечения F, каналов по формуле . 7.4 Потери давления на трение и местные сопротивления для таких сечений каналов рассчитывают по формулам 7.5, 7.3, 7.4 . 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.

При предварительном определении площади сечений каналов систем естественной вентиляции могут быть заданы следующие скорости движения воздуха в вертикальных каналах верхнего этажа u 0,5 ? 0,6 ? 0,1 1 u 1 u 1 ? 1,5 ? Если при расчете воздуховодов задана площадь сечения каналов и известен часовой расход воздуха L, м3 ч, то скорость u 7.4 где ?2 L расход вентиляционного воздуха, м3 ч. Потери давления на местные сопротивления Z еz v2g 2g , ?2 7.5 где еz - v2g 2g ?2. Динамическое давление v2g 2g ? v2g 2g , 7.6 Местные сопротивления в системе вентиляции во многих случаях существенно зависят от соотношений размеров фасонных частей и других вентиляционных элементов, а в тройниках-крестовинах от соотношений, соединяемых или делимых потоков.

Размеры стандартных жалюзийных решеток приведены в таблице 7.4. Значения коэффициентов местных сопротивлений воздуховодов приведены в таблице 7.5. Таблица 7.4 Стандартные жалюзийные решетки Размер, мм Живое сечение, м2 Размер, мм Живое сечение, м2 Размер, мм Живое сечение, м2 100ґ100 150ґ150 150ґ200 150ґ250 0,0087 0,013 0,0173 0,0217 150ґ300 200ґ200 200ґ250 200ґ300 0,026 0,0231 0,0289 0,0346 250ґ250 200ґ350 250ґ300 300ґ300 0,0361 0,0405 0,045 0,052 Таблица 7.5 Значения коэффициентов местных сопротивлений воздуховодов Наименование Величина КМС Вход в решетку Колено 90 Тройник на проход на ответвление Зонт над шахтой 1,2 1,1 0,5 1,5 1,3 Руководствуясь изложенными выше соображениями, конструируют систему вытяжной вентиляции в планах здания, вычерчивают расчетную аксонометрическую схему.

Расчетную схему разбивают на участки, определяют расходы воздуха, проходящего по участкам, длины участков и наносят их на схему в виде дроби в числителе расход, в знаменателе длина. Расчетным участкам присваивают номера жалюзийную решетку рассматривают как самостоятельный участок, так как ею возможно осуществить монтажное регулирование. Аэродинамический расчет оформляется в форме таблицы 7.6. При невязке, превышающей 15 , производится изменение сечений воздуховодов на отдельных участках с соответствующей корректировкой расчетных величин.

Увязка каждой расчетной ветви производится по формуле 7.6 45 Таблица 7.6 Аэродинамический расчет систем естественной вентиляции участка Нагрузка, L, м3 ч Длина участка, l, м Размеры канала, аґ ? Площадь, F, м2 Скорость, v, м с Эквивалентный диаметр, dэ, м Удельные потери на трение, R, Па м Коэффициент шероховатости, b Потери на трение, RЧlЧb, КМС Динамическое давление, Рдин, Па Местные потери, z РдинЧеx, Суммарные потери давления, RЧlЧb z, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 45 Приложения Приложение А Климатические параметры района застройки Вариант Район застройки Температура, пятидневки, t5 обеспеченностью 0,92 Продолжительность, сут. и средняя температура воздуха, 0С, периода со средней суточной температурой воздуха Ј 10 0? варианта планировки Параметры теплоносителя продолжительность, сут. средняя температура 1 2 3 4 5 6 7 00 Барнаул -39 235 -6,7 1 150-70 01 Бийск -38 236 -6,7 2 150-70 02 Рубцовск -38 227 -6,4 3 150-70 03 Благовещенск -34 232 -9,4 4 150-70 04 Шимановск -38 246 -11,3 5 150-70 05 Архангельск -31 273 -3,4 6 150-70 06 Онега -31 269 -3 7 150-70 07 Астрахань -23 184 -0,3 8 140-70 08 Белорецк -34 249 -5,4 9 150-70 09 Уфа -35 227 -5 10 150-70 10 Белгород -23 209 -1 11 140-70 11 Брянск -26 223 -1,4 12 150-70 12 Баргузин -42 258 -10,2 13 150-70 13 Улан-Удэ -37 253 -9,2 14 150-70 14 Владимир -28 230 -2,6 15 150-70 15 Муром -30 230 -3,1 16 150-70 16 Волгоград -25 190 -1,5 17 140-70 17 Вологда -32 250 -3,1 18 150-70 Продолжение приложения А 1 2 3 4 5 6 7 8 18 Воронеж -26 212 -2,2 19 150-70 СВ 19 Иваново -30 236 -2,9 20 150-70 Ю 20 Кинешма -31 238 -3,2 21 150-70 ЮЗ 21 Иркутск -36 258 -7,3 22 150-70 ЮВ 22 Нальчик -18 187 1,4 23 130-70 В 23 Калининград -19 216 1,9 24 130-70 З 24 Калуга -27 228 -1,9 25 140-70 С 25 Петропавловск-Камчатский -20 286 -0,6 1 130-70 СЗ 26 Усть-Камчатский -28 305 -2,8 2 150-70 СВ 27 Черкесск -18 189 1,5 3 130-70 Ю 28 Кемь -27 281 -2,2 4 150-70 ЮЗ 29 Петрозаводск -29 261 -2,1 5 150-70 ЮВ 30 Кемерово -39 246 -7,2 6 150-70 В 31 Вятка -33 247 -4,8 7 150-70 З 32 Воркута -41 328 -7,8 8 150-70 С 33 Кострома -31 239 -3 9 150-70 СЗ 34 Ачинск -41 254 -6,5 10 150-70 СВ 35 Курган -37 230 -6,6 11 150-70 Ю 36 Курск -26 216 -1,4 12 150-70 ЮЗ 37 Липецк -27 218 -2,5 13 150-70 ЮВ 38 Санкт-Петербург -26 239 -0,9 14 150-70 В 39 Саранск -30 225 -3,6 15 150-70 З 40 Дмитров -28 235 -2,2 16 150-70 С 41 Москва -28 231 -2,2 17 150-70 СЗ 42 Мурманск -27 302 -2,1 18 150-70 СВ Продолжение приложения А 1 2 3 4 5 6 7 8 43 Арзамас -32 232 -3,8 19 150-70 Ю 44 Нижний Новгород -31 231 -3,2 20 150-70 ЮЗ 45 Новгород -27 239 -2,3 21 150-70 ЮВ 46 Барабинск -39 243 -8 22 150-70 В 47 Новосибирск -39 243 -7,7 23 150-70 З 48 Омск -37 235 -7,4 24 150-70 С 49 Тара -40 251 -7,6 25 150-70 СЗ 50 Оренбург -31 215 -5,4 1 150-70 СВ 51 Орел -26 222 -1,8 2 150-70 Ю 52 Пенза -29 222 -3,6 3 150-70 ЮЗ 53 Пермь -35 245 -4,9 4 150-70 ЮВ 54 Владивосток -24 214 -2,7 5 140-70 В 55 Великие Луки -27 232 -0,9 6 150-70 З 56 Псков -26 232 -0,7 7 150-70 С 57 Ростов-на-Дону -22 188 0,2 8 140-70 СЗ 58 Таганрог -22 185 0,4 9 140-70 СВ 59 Рязань -27 224 -2,6 10 150-70 Ю 60 Самара -30 217 -4,3 11 150-70 ЮЗ 61 Екатеринбург -35 245 -5,3 12 150-70 ЮВ 62 Саратов -27 210 -3,4 13 150-70 В 63 Корсаков -20 255 -1,9 14 130-70 З 64 Курильск -15 257 0,8 15 130-70 С 65 Южно-Сахалинск -24 252 -3,1 16 140-70 СЗ 66 Владикавказ -18 194 1,3 17 130-70 СВ 67 Вязьма -27 236 -1,8 18 150-70 Ю Продолжение приложения А 1 2 3 4 5 6 7 8 68 Смоленск -26 234 -1,5 19 150-70 ЮЗ 69 Ставрополь -19 187 1,7 20 130-70 ЮВ 70 Тамбов -28 217 -2,7 21 150-70 В 71 Бугульма -33 235 -4,9 22 150-70 З 72 Елабуга -34 229 -4,6 23 150-70 С 73 Казань -32 229 -4,3 24 150-70 СЗ 74 Тверь -29 236 -2 25 150-70 СВ 75 Ржев -28 236 -1,8 1 150-70 Ю 76 Томск -40 253 -7,3 2 150-70 ЮЗ 77 Кызыл -47 238 -13,7 3 150-70 ЮВ 78 Тула -15 224 -2,1 4 130-70 В 79 Надым -44 302 -10,4 5 150-70 З 80 Салехард -42 313 -10 6 150-70 С 81 Сургут -43 274 -8,8 7 150-70 СЗ 82 Тарко-Сале -46 294 -11 8 150-70 СВ 83 Тобольск -39 249 -6,9 9 150-70 Ю 84 Угут -42 270 -7,9 10 150-70 ЮЗ 85 Ханты-Мансийск -41 270 -7,4 11 150-70 ЮВ 86 Ижевск -34 237 -4,7 12 150-70 В 87 Ульяновск -31 228 -4,4 13 150-70 З 88 Биробиджан -32 234 -9,2 14 150-70 С 89 Комсомольск-на-Амуре -35 238 -9,5 15 150-70 СЗ 90 Охотск -33 304 -8,1 16 150-70 СВ 91 Троицкое -31 231 -8,5 17 150-70 Ю 92 Хабаровск -31 225 -8,1 18 150-70 ЮЗ 93 Абакан -40 242 -8,4 19 150-70 ЮВ Продолжение приложения А 1 2 3 4 5 6 7 8 94 Челябинск -34 233 -5,5 20 150-70 В 95 Грозный -18 178 1,7 21 130-70 З 96 Чара -46 282 -15,5 22 150-70 С 97 Чита -38 258 -10,1 23 150-70 СЗ 98 Чебоксары -32 232 -3,9 24 150-70 СВ 99 Ярославль -31 239 -2,8 25 150-70 Ю 45