.

Аэродинамический расчет системы вентиляции


6.2.1 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 м2жилой 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. 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, L, м3/ч, а под чертой – длина участка, l, м. Аэродинамический расчет воздуховодов (каналов) выполняют по таблицам или номограммам, составленным для стальных воздуховодов круглого сечения при в = 1,205 кг/м3, tв= 200С. В них взаимосвязаны величины L, R, v, Рд и 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 6.3 - 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:

(6.7)

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, L, м3/ч, подлежащего перемещению по каждому участку каналов, принимают скорость v, м/с, его движения.

2. По объему воздуха L и принятой скорости v предварительно определяют площадь сечения F, каналов по формуле:

. (6.7)

Потери давления на трение для таких сечений каналов рассчитывают по формулам (7.5, 7.6), местные сопротивления определяют по таблице 7.5.

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 v = 0,5 – 0,6 м/с, из каждого нижерасположенного этажа на 0,1 м/с больше, чем из предыдущего, но не выше 1 м/с; в сборных воздуховодах v  1 м/с и в вытяжной шахте v = 1 – 1,5 м/с.

Если при расчете воздуховодов задана площадь сечения каналов и известен часовой расход воздуха L, м3/ч, то скорость v, м/с, определяется по формуле:

; (6.9)

где  - площадь сечения канала или воздуховода, м2;

L – расход вентиляционного воздуха, м3/ч.

Потери давления на местные сопротивления:

Z=(v2/2g) , кгс/м2; (6.10)

где  - сумма коэффициентов местных сопротивлений;

v2/2g - скоростное (динамическое) давление, кгс/м2.

Динамическое давление v2/2g определяется по приложению Н для расчета воздуховодов:

v2/2g = Рд, Па. (6.11)

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 6.4 - Стандартные жалюзийные решетки

Размер, мм

Живое сечение, м2

Размер, мм

Живое сечение, м2

Размер, мм

Живое сечение, м2

100100

150150

150200

150250

0,0087

0,013

0,0173

0,0217

150300

200200

200250

200300

0,026

0,0231

0,0289

0,0346

250250

200350

250300

300300

0,0361

0,0405

0,045

0,052

Таблица 6.5 - 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 6.6.

При невязке, превышающей 15%, производится изменение сечений воздуховодов на отдельных участках с соответствующей корректировкой расчетных величин.

Увязка каждой расчетной ветви производится по формуле:

(6.12)

Таблица 6.6 - Аэродинамический расчет систем естественной вентиляции

№ участка

Нагрузка, L, м3/ч

Длина участка, l, м

Размеры канала, ав, м

Площадь, F, м2

Скорость, v, м/с

Эквивалентный диаметр, dэ, м

Удельные потери на трение, R, Па/м

Коэффициент шероховатости, 

Потери на трение, Rl, Па

КМС



Динамическое давление, Рдин, Па

Местные потери, z=Рдин, Па

Суммарные потери давления, Rl+z, Па

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Библиографический список

  1. Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. – М.: Стройиздат, 1981. – 480 с.

  2. Богословский В.Н., Щеглов В.П., Разумов Н.Н. Отопление и вентиляция. – М.: Стройиздат, 1980. – 350 с.

  3. Гусев В.М. Теплоснабжение и вентиляция. – Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1975. – 296 с.

  4. Дроздов В.Ф. Санитарно-технические устройства зданий. – М.: Стройиздат, 1980. – 280 с.

  5. Внутренние санитарно-технические устройства. Справочник проектировщика./Под ред. Староверова И.Г. М.: Стройиздат, 1975г. ч.1. Отопление, водопровод и канализация.

  6. Внутренние санитарно-технические устройства. Справочник проектировщика./Под ред. Староверова И.Г. М.: Стройиздат, 1975. ч.2. Вентиляция и кондиционирование воздуха.

  7. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология и геофизика. М.: Стройиздат, 2000 г.

  8. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. М.: Стройиздат, 2003 г.

  9. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий. М.: Госстрой России, 2004 г.

Приложения

studfiles.net

Аэродинамический расчет системы вентиляции

Целью аэродинамического расчета является определение потерь давления (сопротивления) движению воздуха во всех элементах системы вентиляции – воздуховодах, их фасонных элементах, решетках, диффузорах, воздухонагревателях и других. Зная общую величину этих потерь, можно подобрать вентилятор, способный обеспечить необходимый расход воздуха. Различают прямую и обратную задачи аэродинамического расчета. Прямая задача решается при проектировании вновь создаваемых систем вентиляции, состоит в определении площади сечения всех участков системы при заданном расходе через них. Обратная задача – определение расхода воздуха при заданной площади сечения эксплуатируемых или реконструируемых систем вентиляции. В таких случаях для достижения требуемого расхода достаточно изменения частоты вращения вентилятора или его замены на другой типоразмер.

Аэродинамический расчет начинают после определения кратности воздухообмена  помещений и принятия решения по трассировке (схеме прокладки) воздуховодов и каналов. Кратность воздухообмена является количественной характеристикой работы системы вентиляции, показывает, сколько раз в течение 1-го часа объем воздуха помещения полностью заменится новым. Кратность зависит от характеристик помещения, его назначения и может отличаться в несколько раз. Перед началом аэродинамического расчета создается схема системы в аксонометрической проекции и масштабе М 1:100. На схеме выделяют основные элементы системы: воздуховоды, их фасонные части, фильтры, шумоглушители, клапана, воздухонагреватели, вентиляторы, решетки и другие. По этой схеме, строительным планам помещений определяют длину отдельных ветвей. Схему делят на расчетные участки, которые имеют постоянный расход воздуха. Границами расчетных участков являются фасонные элементы – отводы, тройники и прочие. Определяют расход на каждом участке, наносят его, длину, номер участка на схему. Далее выбирают магистраль – наиболее длинную цепь последовательно расположенных участков, считая от начала системы до самого удаленного ответвления. Если в системе несколько магистралей одинаковой длины, то главной выбирают с большим расходом. Принимается форма поперечного сечения воздуховодов – круглая, прямоугольная или квадратная. Потери давления на участках зависят от скорости воздуха и  состоят из: потерь на трение и в местных сопротивлениях. Общие потери давления системы вентиляции равны потерям магистрали и состоят из суммы потерь всех ее расчетных участков. Выбирают направление расчета – от самого дальнего участка до вентилятора.

Рассчитывают площадь сечения воздуховода F = Q / v рек, м². Здесь  Q – расход воздуха, м³/с, v рек – рекомендуемая скорость воздуха, м/с (справочная величина). 

По площади F определяют диаметр D (для круглой формы) или высоту A и ширину B (для прямоугольной) воздуховода, м. Полученные величины округляют до ближайшего большего стандартного размера, т.е. D ст , А ст и В ст (справочная величина).

Пересчитывают фактические площадь сечения F факт и скорость  v факт. 

Для прямоугольного воздуховода определяют т.н. эквивалентный диаметр DL = (2A ст* B ст) / (A ст + B ст), м.

Определяют величину критерия подобия Рейнольдса  Re = 64100* D ст* v факт. Для прямоугольной формы D L = D ст.

Коэффициент трения  λ тр = 0,3164 ⁄ Re-0,25 при Re≤60000,  λ тр = 0,1266 ⁄ Re-0,167 при Re>60000.

Коэффициент местного сопротивления  λм зависит от их типа, количества и выбирается из справочников.

Потери давления на расчетном участке Р = ((λтр*L) / Dст + λм) *0,6* v2 факт, Па. Здесь L – длина расчетного участка.

Суммируя потери давления участков, получим потери магистрали и  системы вентиляции.

Зная потери давления системы, выбирают вентилятор. Создаваемое им давление и расход воздуха принимаются с 10 % запасом. По его аэродинамической характеристике, представленной фирмой-изготовителем, определяют величину коэффициента полезного действия (КПД) n.

Подсчитывают N = (Q вент * P вент) / (3600 * 1000 * n), кВт, мощность, потребляемую электродвигателем вентилятора, сравнивают ее с  данными изготовителя. Здесь Q вент, P вент – расход воздуха и  давление, создаваемое вентилятором.

Также рекомендуем Вам следующий материал:

Специалисты рекомендуют

www.promventholod.ru

Как выполняется аэродинамический расчёт системы вентиляции

Проектирование системы вентиляции промышленного, общественного или жилого объекта состоит из нескольких последовательных этапов, поэтому нельзя перескочить на выполнение следующего, не закончив предыдущий. Аэродинамический расчёт системы вентиляции – важная составная часть общего проекта, его целью является определение приемлемых размеров сечения венткоробов, для полноценного её функционирования. Выполняется вручную или посредством специализированных программ. Безошибочно выполнить важную часть проекта может только профессиональный проектировщик, учитывающий в работе нюансы конкретного здания, скорости и направления движения и требуемую кратность воздухообмена.

Общие сведения

Аэродинамический расчёт – методика определения размеров поперечного сечения воздуховодов для нивелирования потерь давления, сохранения скорости движения и проектного объёма перекачиваемого воздуха.

При естественном способе вентилирования требуемое давление дано изначально, но надо определить сечение. Это связанно с действием гравитационных сил, побуждающих воздушные массы к вытяжке в помещение из вентиляционных шахт. При механическом способе работает вентилятор, и необходимо рассчитать напор газа, а также площадь сечения короба. Используются максимальные скорости внутри вентканала.

Для упрощения методики воздушные массы принимаются за жидкость с нулевым процентом сжатия. На практике это действительно так, так как в большей части систем давление минимально. Оно образуется только от местного сопротивления, при его соударении со стенками воздуховодов, а также на местах изменения площади. Подтверждение тому нашли многочисленные опыты, проводимые по методике, описанной в ГОСТ 12.3.018-79 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний».

Методика предполагает подбор площади и формы сечения для каждого участка вентиляционной системы. Если брать её за одно целое, то определение потерь будет условное, не соответствующее реальной картине. Кроме самого движения дополнительно вычисляется и нагнетание.

Расчёты воздуховодов для вентиляции, по аэродинамике, ведутся с различным числом известных данных. В одном случае вычисление начинается с нуля, а в другом - больше половины исходных параметров уже известно.

Исходные данные

  • Известны геометрические характеристики воздуховода, и надо рассчитать давление газа. Характерно для систем, где способ вентиляция основывается на архитектурных особенностях объекта.
  • Известно давление, и надо определить параметры воздуховода. Данная схема используется в естественных системах проветривания, где за всё отвечают гравитационные силы.
  • Сила напора и размер сечения неизвестны. Это самая распространённая ситуация, и большая часть проектировщиков сталкивается именно с ней.

Типы воздуховодов

Воздуховоды - это элементы системы, отвечающие за перенос отработанного и свежего воздуха. В состав входят основные трубы переменного сечения, отводы и полуотводы, а также разнообразные переходники. Различаются по материалу и форме сечения.

От типа воздуховода зависит область применения и специфика движения воздуха. Существует следующая классификация по материалу:

  1. Стальные - жёсткие воздуховоды с толстыми стенками.
  2. Алюминиевые - гибкие, с тонкими стенками.
  3. Пластиковые.
  4. Матерчатые.

По форме сечения подразделяются на круглые разного диаметра, квадратные и прямоугольные.

Особенности аэродинамического расчёта

Аксонометрия

Расчет аэродинамики выполняется строго тогда, когда рассчитаны требуемые объёмы воздушных масс. Это основное правило. Также заранее определяются с точками установки воздуховодов, а также дефлекторов.

Графическая часть для расчёта аэродинамики – это аксонометрическая схема. На ней указываются все устройства и протяжённость участков. Затем общая сеть дробится на отрезки со схожими характеристиками. Каждый участок сети рассчитывается на аэродинамическое сопротивление отдельно. После определения параметров на всех участках, они переносятся на аксонометрическую схему. Когда все данные внесены, то вычисляется главная магистраль воздуховода.

Методика расчёта

Самый распространенный вариант, когда оба параметра - сила напора и площадь сечения - неизвестны. В этом случае каждый из них определяется отдельно, с применением своих формул.

Скорость

Она необходима для получения параметров динамического давления на проектируемом участке. Надо помнить, что расход воздуха известен заранее, причем, не для всей системы, а для каждого участка. Измеряется в м/с.

υ фак = L/(3600×Fф), где

L - расход воздуха на исследуемом участке, м3/ч

Давление

Вентиляционная система делится на отдельные ветки (участки) по местам изменения расхода воздуха или изменениям площади сечения. Каждый нумеруется. Естественное располагаемое давление определяется по формуле:

Δре = h .g ( ρн –ρвн), где

 h – разница при подъёме между верхней и нижней точкой ρн и ρвн – плотность внутри/снаружи

Плотности определяются с использованием параметров перепада температуры воздуха внутри и наружи помещения. Они указаны в СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Далее берётся формула:

Σ(R . L .βш +Z) ≤Δ ре, где

Σ(R . L .βш +Z) – сумма расхода давления на рассматриваемом участке, где

R – удельные потери от трения (Па/м); L – длина рассматриваемого участка (м);

βш – коэффициент шероховатости стенок вентканалов;

Z – потери давления в местных сопротивлениях;

Δре – естественное располагаемое давление.

m-e-g-a.ru

11. Аэродинамический расчет системы вентиляции

Расчетной схемой вентиляции является ее аксонометрия. Система вентиляции представляет собой систему ветвей. Каждая ветвь начинается от жалюзийной решетки и заканчивается устьем шахты. Таким образом, ветви имеют разную длину, наибольшую – для ветвей, начинающихся на первом этаже, и наименьшую – на последнем. Воздух в системе перемещается под действием естественного давления, возникающего вследствие разности плотностей холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.

Естественное располагаемое давление для каждой расчетной ветви Δре, Па, определяют по формуле:

Δре = h .g ( ρн –ρвн), (11.1)

где h – разница отметок устья шахты и жалюзийной решетки (м);

ρн и ρвн – плотности соответственно наружного и внутреннего воздуха (кг/м3).

Плотности ρн и ρвн принимаются по расчетным температурам наружного tн и внутреннего воздуха tвн и могут быть определены по справочным таблицам в издании К.В. Тихомирова [4] прил. 12. Расчетная температура наружного воздуха tн дается нормами СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование[2] равной +5 °С. При более низкой температуре действующее давление в вентиляции увеличивается, а при более высокой температуре вентиляцию можно усилить открытием форточек или створок. Из формулы 11.1 очевидно, что по отношению к вентиляции верхние этажи находятся в менее благоприятных условиях, так как располагаемое давление здесь меньше.

Далее нумеруют все участки расчетных ветвей границами участков являются узлы изменения расхода воздуха или изменения сечения воздуховода. Для каждого участка на схеме указывают его длину, расход воздуха и в дальнейшем – размеры сечения канала.

Задачей аэродинамического расчета является подбор таких сечений воздуховодов, при которых суммарные потери давления в расчетной ветви Σ(R.l.βш +Z) будут равны или меньше действующего давления:

Σ(R. l .βш +Z) ≤Δ ре, (11.2)

где R – удельные потери давления на трение в воздуховодах (Па/м);

l – длина участка воздуховода (м);

βш – коэффициент шероховатости стен канала;

Z – потери давления в местных сопротивлениях.

Рекомендуется запас давления в размере 10–15 %.

Аэродинамический расчет выполняют по таблицам или номограммам, составленным для круглых стальных воздуховодов (прил. 12). В них взаимосвязаны все параметры аэродинамического расчета: расход воздуха L (м3/ч); диаметр воздуховода d (мм); скорость V(м/с); удельные потери давления на трение R (Па/м); динамическое давление Pд = ρV2/2.

Для расчета прямоугольных каналов их размеры необходимо привести к эквивалентному диаметру круглого канала:

dэкв= 2а . в /(а+в), (11.3)

где а и в – размеры сечения канала (мм).

Повышенная (в сравнении со стальными) шероховатость каналов учитывается коэффициентами шероховатости βш , приведенными в табл. 11.1.

Расчет каждого участка ветви выполняют в следующем порядке.

1. Определяют требуемую площадь канала Fтр (м2):

Fтр= L/(3600 Vрек), (11.4)

где L – расчетный расход воздуха (м3/ч);

Vрек – рекомендуемая скорость, принимаемая равной 0,5–1,0 м/с для вертикальных и горизонтальных каналов и 1 – 1,5 м/с для шахты.

2. Подбирают стандартное Fст сечение канала с близким значением площади Fтр, [4, таблица III.4.]

3. По формуле 11.3 находят эквивалентный диаметр dэкв воздуховода.

4. С помощью таблиц или номограммы (прил.12) по расходу воздуха L и эквивалентному диаметру dэкв определяют удельные потери давления на трение R, скорость V и динамическое давление Pд.

Таблица 11.1

Значения коэффициентов шероховатости βш

Скорость

движения

воздуха, м/с

Материал воздуховода

шлакогипс

шлакобетон

кирпич

штукатурка по сетке

0,4

1,08

1,11

1,25

1,48

0,8

1,13

1,19

1,4

1,69

1,2

1,18

1,25

1,5

1,84

1,6

1,22

1,31

1,58

1,95

5. Определяют потери давления на трение R. l .βш (Па), и местные потери давления Z (Па):

Z = Σξ .PД, (11.5)

где ξ – коэффициенты местных сопротивлений на участке, принимаемые по прил. 11.

6. Определяют потери давления на участке:

ΔР = (R .l .βш + Z), Па.

После этого находят суммарные потери давления в ветви Σ (R .l .β + Z) (Па), и проверяют условие по формуле 11.2, т.е.:

= 10…15%.

Если с первой попытки неравенство не выполняется – следует изменить сечение воздуховодов. Аналогичные расчеты выполняют и для других ветвей. Все расчеты выполняют в табличной форме (табл.11.2):

Таблица 11.2

Расчёт системы вентиляции

уч-ка

Расход воздуха

L,м3/ч

Длина

уч-ка

l,м

Размер канала

а.в,мм

dэкв,

мм

F,

м2

V,

м/с

R,

Па/м

Rlβш,

Па

Рд,

Па

Σ ξ

Z,

Па

Rlβ+ Z,

Па

Δре

Па

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

studfiles.net


Смотрите также