Аэродинамический расчет воздуховодов

Воздуховоды рассчитывают для одной приточной и одной вытяжной систем зрительного зала по общепринятой методике [9, 18]. В результате расчета определяются размеры поперечных сечений и потери давления отдельных участков и системы в целом. Так как справочные таблицы составлены для круглых воздуховодов, то при проектировании каналов прямоугольного сечения определяется эквивалентный диаметр d_экв , м, для которого принимаются табличные значения

(8.1)

где a и b – стороны прямоугольного воздуховода, м.

Сопротивление сети воздуховодов Р_сети, Па, определяется как сумма потерь давления на трение (Rl), Па, и в местных сопротивлениях Z, Па, на каждом участке

(8.2)

При расчете воздуховодов вводятся поправочные коэффициенты, зависящие от формы каналов (для каналов прямоугольного сечения) и абсолютной шероховатости материала. Необходимо увязать узловые потери давления для всех ответвлений. Невязка потерь давлений не должна превышать 10%.

Полные потери давления в системе Р_сист., Па,

(8.3)

где Р_сети – наибольшие потери давления в воздуховодах, Па;

Р_об – потери давления в оборудовании, Па.

Потери давления в рециркуляционном воздуховоде приточной системы рассчитываются и увязываются как боковое ответвление.

Гидравлический расчет воздуховодов производится в табличной форме (Приложение Д).

Подбор оборудования вентиляционных систем

Оборудование приточных вентиляционных систем подбирается в зависимости от принятой схемы вентиляции. Кроме того, необходимо учитывать, принимается ли приточная камера типовой или нестандартной. В первом случае оборудование приточной системы подлежит поверочным расчетам, т.к. приточные камеры комплектуются определенным набором вентиляционного оборудования. Во втором случае необходимо произвести и выбор оборудования с поверкой его характеристик.

Воздухонагреватели

Воздухонагреватели рассчитывают в следующей последовательности.

Количество теплоты, необходимой для нагрева воздуха Q, Вт, определяется по формуле

, (9.1)

где G – количество нагреваемого воздуха для зимнего периода, кг/ч;

t_нач – начальная температура нагреваемого воздуха, ºС;

t_пр – температура воздуха, поступающего в помещение, ºС.

Начальная температура воздуха при прямоточном режиме t_нач= t_ext. При использовании частичной рециркуляции

(9.2)

Задаваясь массовой скоростью воздуха Vρ, кг/(м^2.с), определяют полную площадь фронтального сечения f, м², теплообменников по воздуху

. (9.3)

Рекомендуемая массовая скорость во фронтальном сечении для подбора воздухонагревателей составляет 4 – 5 кг/(м^2.с).

Пользуясь техническими данными о воздухонагревателях [9, 10], и исходя из необходимой площади фронтального сечения f, подбирают номер и число устанавливаемых параллельно теплообменников и находят действительную площадь их фронтального сечения f_д , м².

При подборе воздухонагревателей необходимо стремиться к тому, чтобы число их было минимальным.

Фактическая массовая скорость воздуха в воздухонагревателе

(9.4)

Скорость движения воды в трубках воздухонагревателя W, м/с, (только при теплоносителе вода) определяется по формуле

, (9.5)

где f_тр – живое сечение трубок для прохода воды, м² [9, 10];

t_г – температура горячей воды, °С;

t_о – температура обратной воды, °С;

С_w – теплоемкость воды, кДж/(кг^. °С); С_w = 4,19.

В зависимости от W и Vρ для данной модели воздухонагревателя по [9, 10] определяют значение коэффициента теплопередачи воздухонагревателя К, Вт/(м^2.оС).

Необходимая площадь поверхности нагрева F_тр, м², воздухонагревательной установки

. (9.6)

Число устанавливаемых воздухонагревателей n, шт.

(9.7)

где F_в – площадь поверхности нагрева одного воздухонагревателя выбранной модели, м².

Округляют число теплообменников до кратного числа их в первом ряду n, находят действительную площадь поверхности нагрева установки F_у, м²:

. (9.8)

Тепловой поток выбранного воздухонагревателя не должен превышать расчетный более чем на 10%. Избыточный тепловой поток выбранного воздухонагревателя составит

. (9.9)

При избыточном тепловом потоке более 10% следует применить другую модель или номер воздухонагревателя и произвести повторный расчет.

По [9, 10] по массовой скорости воздуха определяют аэродинамическое сопротивление воздухонагревательной установки ΔΡ_А , Па.

Гидравлическое сопротивление воздухонагревателя по воде ∆P_w , Па, определяют по формуле

, (9.10)

где А – коэффициент, принимаемый по [9, 14].

Гидравлическое сопротивление воздухонагревательной установки определяют умножением сопротивления одного воздухонагревателя на число воздухонагревателей, соединенных последовательно по воде.

На сопротивление по воздуху следует давать запас 10%, на сопротивление по воде – 20%.

Вентиляторы

Подбор вентиляторов и электродвигателей производится для рассчитываемых систем зрительного зала. Для общественного здания принимаются к установке радиальные вентиляторы. Вентиляторы комплектуются электродвигателем, передачей, виброоснованием, образуя вентагрегат. Необходимый вентиляторный агрегат подбирается по справочной литературе [9, 10, 11] в зависимости от расчетной производительности системы по воздуху и давления.

Расчетная производительность L, м³ /ч

, (9.11)

где 1,1 – коэффициент запаса;

G – расход воздуха в системе, кг/ч;

ρ – плотность воздуха в зависимости от его температуры, кг/м³.

Полное давление вентилятора принимается равным потерям давления в системе, которые определяются в результате гидравлического расчета Р_сист. , Па. В соответствии с этими данными (L, P_сист.) подбирается типоразмер вентилятора и всего комплекта.

Соответствие установочной мощности электродвигателя расчетной определяется по формуле:

, (9.12)

где N_уст – расчетная установочная мощность, кВт;

к_э – коэффициент запаса мощности;

N – потребная мощность на валу электродвигателя, кВт.

Величина к_э зависит от мощности на валу электродвигателя и определяется по таблице 9.

Таблица 9–Коэффициент запаса мощности

N, кВт	кэ , для радиальных вентиляторов
0,5	1,50
0,51-1,0	1,30
1,01-2,0	1,20
2,01-5,0	1,15
5,0	1,10

Расходуемая мощность на валу электродвигателя N, кВт, определяется по формуле

(9.13)

где η_в – КПД вентилятора;

η_р – КПД передачи (на одном валу с электродвигателем – 1, для клиновых ремней – 0,9–0,95);

η_П – КПД подшипников (0,95-0,98).

Мощность принятого к установке электродвигателя должна быть ближайшей большей из выпускаемых комплектов.

Дефлекторы

Во многих случаях для удаления воздуха из верхней зоны предусматриваются системы с естественным побуждением, в частности дефлекторы.

Количество дефлекторов n, шт., определяется по формуле

(9.14)

где L – количество воздуха, удаляемого из зала, м³/ч;

L₁ – производительность одного дефлектора, м³/ч (принимается в пределах 2000-5000).

В общественном здании для систем с естественным побуждением дефлекторы рассчитываются на гравитационное давление.

Скорость воздуха в патрубке дефлектора W_Д, м/с, при действии теплового напора определяется по формуле

(9.15)

где W_Д – скорость воздуха в патрубке дефлектора, м/с;

Н – тепловое давление, Па;

Σξ – сумма коэффициентов местного сопротивления вытяжного патрубка; ξ=0,5 (при отсутствии воздуховодов);

– отношение длины патрубка к его диаметру.

.

Величина теплового давления Н, Па, определяется по формуле

, (9.16)

где h – высота от входа воздуха в вытяжную систему до плоскости выхода из дефлектора, м;

ρ_н – плотность воздуха при температуре 5^оС, кг/м³; ρ_н = 1,27;

ρ_в – плотность воздуха при температуре помещения, кг/м³.

Диаметр патрубка дефлектора D, м, определяется по формуле

(9.17)

Графическая часть проекта

Графическая часть проекта оформляется на стандартном листе бумаги А1 и выполняется в соответствии с требованиями [15,16].

Пример оформления графической части проекта представлен в приложении Ж.

Список использованной литературы

1 СНиП 23-01-99 (2003). Строительная климатология.

2 СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.

3 СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

4 СНиП 2.08.02-89*. Общественные здания и сооружения.

5 ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях

6 ГОСТ 21.602-79. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Рабочие чертежи. – М.: Госстрой СССР, 1979. – 16 с.

7 Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч.1. Отопление / В.Н. Богословский [и др.] / под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. –4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1990. – 334 с. (Справочник проектировщика).

8 Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1 / В.Н. Богословский [и др.] / под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1992. –319 с. (Справочник проектировщика).

9 Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 2 / Б.В. Баркалов [и др.] / под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1992.

10 Карагодин Ю.Н., Новгородский Е.Е. Обоснование выбора вентиляторов и воздухонагревателей при проектировании систем вентиляции. – Ростов н/Д: РГАС, 1993. – 147 с.

11 Карагодин Ю.Н. Обоснование выбора вентиляторов при проектировании систем вентиляции: учебное пособие. – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2006. – 87 с.

12 Определение количества теплоты, поступающей в помещение за счет солнечной радиации: методические указания – Ростов-на-Дону: Рост. гос. акад. стр-ва, 1997.

13 Аэродинамический расчет воздуховодов систем общеобменной вентиляции, воздушного отопления и кондиционирования: методические указания к курсовому и дипломному проектированию – Ростов-на-Дону: Рост. гос. строит. ун-т, 2008. – 40с.

14 Расчет воздухораспределения в помещениях: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию.

15 Общие требования к оформлению курсовых проектов и работ: методические указания. – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2009. – 48 с.

16 Условные графические обозначения в проектах отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и теплохолодоснабжения: методические указания к курсовому и дипломному проектированию.– Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2009.– 31 с.

17 АВОК-СТАНДАРТ-1-2004. Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена.

Приложение А

Расчетные параметры наружного воздуха

Расчетный период года	Температура, оС	Теплосодержание, кДж/кг	Скорость воздуха, м/с
Теплый
Холодный
Переходный

Приложение Б

Сводная таблица вредных выделений в зале

Расчетный период года	Теплоизбытки, Вт	Влагопоступления, кг/ч	Газопоступления, л/ч
Теплый
Холодный
Переходный

Приложение В

Определение воздухообмена для зала

Расчетный период года	Воздухообмен G, кг/ч, по
теплоизбыткам	влаговыделениям	газовыделениям
Теплый
Холодный
Переходный

Приложение Г

Определение воздухообменов вспомогательных помещений

№	Помещение	Строи- тельный объем, м3	Кратность, 1/ч	Объем воздуха, м3/ч	Номер установки
притока	вытяжки	притока	вытяжки	притока	вытяжки

Приложение Д

Расчет воздуховодов

№ уч.

L, м3/ч

l, м

d, мм

W, м/с

R, Па/м

Rl, Па

Σξ

PД, Па

z, Па

Rl+z, Па

Pузл, Па

Прим.

Приложение Е

Варианты планов кинотеатров

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Вариант 5

Приложение Ж

Пример оформления графической части проекта

Рисунок Ж.1

Рисунок Ж.2

Рисунок Ж.3

Рисунок Ж.4

Рисунок Ж.5

Рисунок Ж.6

Спецификация оборудования

Марка, поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Масса, кг	Прим.
П 1.1	ОАО «Мовен» ВР-86-77-8	Агрегат вентиляторный а) вентилятор радиальный б) электродвигатель
П 1.2	5.904-38	Вставка гибкая В.00.00-18		6,02
П 1.3	5.904-38	Вставка гибкая Н.00.00-22		5,34
П 1.4	КСк3-7-02АХЛЗ	Воздухонагреватель
П 1.5	Ус 39 АЗх5	Фильтр ячейковый
П 1.6	КВУ 1600х1000Б	Клапан воздушный утепленный		79,0
П 1.7	Ду с 1,25х0,5	Дверь герметичная не утепленная		33,6
П 1.8	Ду с 1,25х0,5	Дверь герметичная утепленная		33,6

Рисунок Ж.7