Расчет систем естественной вентиляции

Перед началом расчета воздуховодов на планах здания намечают местоположение каналов и шахт, определяют количество воздуха, удаляемого из помещений (по приложению 1) и через каждый канал. Далее вычерчивают аксонометрическую схему каналов-воздуховодов, на которую наносят номера участков и расчетные объемы воздуха. Расчет сети каналов естественной вентиляции обычно начинают с ветви, для которой гравитационное давление имеет наименьшее значение, т. е. для каналов из помещений верхнего этажа.

Располагаемое гравитационное давление DР_р определяют при температуре наружного воздуха, равной + 5 ºС. При более высокой температуре дополнительный воздухообмен осуществляется при открывании форточки или окна.

DРр=g_*h_*(r_н-r_в), (38)

где h - расстояние по вертикали от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м:

r_н, r_в - плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м³ вычисляемая по формуле (12). r_н =1,27 кг/м (при t_н=+5 ºС), r_в =1,213 кг/м³ (при t_в=+18 ºС).

Далее вычисляется сечение вытяжного канала по формуле:

, (39)

где L - количество удаляемого через канал воздуха, м³/ч;

V - скорость движения воздуха, м/с.

В жилых зданиях расчет сети воздуховодов начинают с ориентировочного подбора их сечения, исходя из допустимых скоростей движения воздуха в них. Допустимая скорость воздуха в каналах верхнего этажа составляет V= 0,5 ¸ 0,8 м/с, в каналах нижнего этажа и сборных каналах на чердаке V= 1 м/с, в вытяжной шахте - V= 1 ¸ 1,5 м/с.

По найденной площади принимается канал с размерами а´b, кратными кирпичу, уточняется его сечение и скорость движения воздуха.

Так как таблицы аэродинамического расчета составлены для круглых стальных воздуховодов, то при расчете прямоугольных воздуховодов со стороны а´b за расчетный диаметр принимают эквивалентный диаметр d_экв, при котором потери давления на трение в воздуховоде круглого сечения равны потерям в прямоугольном воздуховоде при той же скорости.

, (40)

где a и b - размеры прямоугольного канала, мм.

Следует иметь в виду, что в прямоугольном и соответствующем ему круглом воздуховоде с условным диаметром при равенстве скоростей движения расходы воздуха не совпадают.

По таблице для расчета воздуховодов ( приложение 6 ) по d_экв и фактической скорости движения воздуха V определяется потеря давления на трение на 1 п.м R, Па.

В жилых зданиях обычно проектируют каналы прямоугольного сечения из различных материалов. Поэтому при расчете потерь давления на трение следует вводить поправку на шероховатость b по приложению 7. Потери давления на трение на участие длиной l будут равны Rlb.

Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па, зависят от скорости движения воздуха V и суммы коэффициентов местных сопротивлений Sz.

. (41)

Значения коэффициентов местных сопротивлений принимаются по приложению 8, а значения динамических давлений (V²r)/2 в зависимости от скорости - по приложению 6.

Общие потери давления DР_с, Па, в расчетной сети каналов складываются из потерь давления на трение и местных сопротивлений отдельных участков.

DР_с=S (Rlb+Z). (42)

Если общие потери давления получаются на 10% меньше величины располагаемого давления DР_р, то выбранные сечения каналов принимаются как окончательные. В противном случае изменяют сечение одного или нескольких участков воздуховодов.

Аналогично рассчитывают каналы из других помещений. Для повторно встречающихся участков следует учитывать ранее полученные данные.

Результаты расчета вентиляционных каналов сводят в специальную табл. 10.

Таблица 12

Расчет воздуховодов

№ участка

Кол-во воздуха L, м3/ч

Длина участка l, м

Размер канала a´b, мм

Площадь поперечного сечения F, м2

Скорость V, м/с

Диаметр эквивалентный по скорости dэкв, мм

Потери давления на трение на 1п. м R, Па/м

Поправочный коэффициент на шероховатость, b

Потери давления на трение на участке Rlb, Па

Сумма Коэффициентов местных сопротивлений, Sz

Динамическое давление V2r/2, Па

Потери давления на местные сопротивления Z, Па

Общие потери давления на участке (Rlb++Z), Па

Приложение 1

Варианты географического района строительства, климатических условий и условий эксплуатации ограждающих конструкций

№	Географическое положение	tн5	tоп	zоп	Зона влажности	Барометрическое давление	Условия эксплуатации
	Белгород	-23	-2,2		Сухая		А
	Брянск	-25	-2,3		Нормальная	Из 2-04-05	Б
	Волгоград	-25	-3,4		Сухая		А
	Вологда	-31	-4,8		Нормальная		Б
	Воронеж	-26	-3,4		Сухая		А
	Нижний Новгород	-30	-4,7		Нормальная		Б
	Кострома	-31	-4,5		Нормальная		Б
	Курск	-26	-3		Нормальная		Б
	Санкт-Петербург	-26	-2,2		Влажная		Б
	Липецк	-27	-3,9		Сухая		А
	Йошкар-Ола	-34	-6,1		Нормальная		Б
	Саранск	-30	-4,9		Сухая		А
	Москва	-26	-3,6		Нормальная		Б
	Мурманск	-27	-3,3		Влажная		Б
	Новгород	-27	-2,6		Нормальная		Б
	Оренбург	-31	-8,1		Сухая		А
	Орёл	-26	-3,3		Нормальная		Б
	Пенза	-29	-5,1		Сухая		А
	Псков	-26	-2		Нормальная		Б
	Саратов	-27	-5		Сухая		А
	Смоленск	-26	-2,7		Нормальная		Б
	Тамбов	-28	-4,2		Сухая		А
	Тула	-27	-3,8		Нормальная		Б
	Ижевск	-34	-6		Сухая		А
	Ульяновск	-31	-5,7		Сухая		А
	Челябинск	-34	-7,3		Сухая		А
	Чебоксары	-32	-5,4		Нормальная		Б
	Пермь	-35	-6,4		Нормальная		Б
	Иваново	-29	-4,4		Нормальная		Б
	Киров	-29	-3,7		Нормальная		Б

Приложение 2

ТАБЛИЦА ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ПРИ ПЕРЕПАДАХ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ В СИСТЕМЕ 95-70 ºС, 105- 70 ºС и К_ш=0,2 мм

Потери давления на трение на 1 м, Па	Количество проходящей воды, кг/ч (верхняя строка), и скорость движения воды, м/с (нижняя строка), по трубамстальным обыкновенным (ГОСТ 3262-75*) условным проходом, мм

Приложение 3

ЗНАЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

Скорость движения воды W, м/с	Динамическое давление Рд, Па	Скорость движения воды W, м/с	Динамическое давление Рд, Па	Скорость движения воды W, м/с	Динамическое давление Рд, Па
0,01	0,05	0,19	17,6	0,37	66,9
0,02	0,19	0,2	19,6	0,38	70,6
0,03	0,44	0,21	21,6	0,39	74,3
0,04	0,78	0,22	23,7	0,4	78,2
0,05	1,22	0,23	25,9	0,41	82,2
0,06	1,76	0,24	28,1	0,42	86,2
0,07	2,39	0,25	30,5	0,43	90,4
0,08	3,13	0,26		0,44	94,6
0,09	3,96	0,27	35,6	0,45
0,1	4,89	0,28	38,3	0,46
0,11	5,91	0,29	41,1	0,47
0,12	7,04	0,3		0,48
0,13	8,26	0,31		0,49
0,14	9,58	0,32		0,5
0,15	11,7	0,33	53,2	0,51
0,16	12,5	0,34	56,5	0,52
0,17	14,1	0,35	59,9	0,53
0,18	16,7	0,36	63,3	0,54

Окончание приложения 3

Скорость движения воды W, м/с	Динамическое давление Рд, Па	Скорость движения воды W, м/с	Динамическое давление Рд, Па	Скорость движения воды W, м/с	Динамическое давление Рд, Па
0,55		0,65		0,95
0,56		0,7
0,57		0,75		1,1
0,58		0,8		1,2
0,59		0,85		1,3
0,6		0,9		1,4

Приложение 4

Коэффициенты z местных сопротивлений для

различных элементов систем отопления (приближенные значения)

Местное сопротив-	Значения z при условном проходе труб, мм
ление							50 и более
Радиаторы двухколонные
Внезапное расширение
Внезапное сужение	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Вентили обыкновенные
Вентили прямоточные					2,5	2,5
Краны проходные						—	—
Краны двойной регулировки						—	—
Задвижки	—	—	—	0,5	0,5	0,5	0,5
Отводы 900 и утки		1,5	1,5			0,5	0,5
Отступы	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Тройники: проходные   поворотные на противотоке	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Крестовины: проходные   поворотные

Примечание. Коэффициенты местных сопротивлений радиаторных узлов приведены в приложении 5.

Приложение 5

КОЭФФИЦИЕНТЫ ЗАТЕКАНИЯ ВОДЫ И КОЭФФИЦИЕНТЫ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ РАДИАТОРНЫХ УЗЛОВ

Радиаторный узел	Диаметры труб, мм	Скорость воды в стояке W, м/с	Коэффициент местного сопротивления радиаторного узла z
	dст	dз.у.	dпод	0,1	0,2	0,3	0,4
dпод dст   dз.у.				0,45   0,6   0,6	0,3   0,45   0,45	0,36   0,42   0,42	0,25   0,42   0,42	2,1   2,9   1,2
dпод dст   dз.у.				0,45 0,65 0,26 0,45 0,52	0,34 0,6 0,2 0,42 0,46	0,32 0,54 0,18 0,39 0,42	0,31 0,52 0,18 0,37 0,43	2,6 6,1 4,6 2,8

Приложение 6

ТАБЛИЦА ДЛЯ РАСЧЕТА КРУГЛЫХ СТАЛЬНЫХ ВОЗДУХОВОДОВ ПРИ t_в=20 ºС

Динамическое давление V2r/2, Па	Скорость V, м/с	Количество проходящего воздуха, м3/ч, (верхняя строка) и потери давления на трение, Па/м, (нижняя строка) при внутреннем диаметре воздуховода, мм
0,006	0,1	2,8 0,004	4,42 0,003	5,64 0,003	7,2 0,002	9,2 0,002	11,3 0,002	0,001
0,0245	0,2	5,6 0,01	8,8 0,009	11,1 0,008	14,5 0,007	18,3 0,006	22,6 0,005	0,004
0,054	0,3	8,4 0,03	13,3 0,02	16,8 0,02	21,7 0,01	27,5 0,01	33,9 0,01	0,008
0,096	0,4	11,3 0,04	17,7 0,03	22,1 0,03	28,9 0,02	36,6 0,02	0,02	0,01
0,1	0,5	0,052	0,047	0,04	0,035	0,03	0,026	0,02
0,2	0,6	0,082	0,065	0,056	0,048	0,041	0,036	0,027
0,3	0,7	0,113	0,085	0,079	0,625	0,054	0,047	0,036
0,4	0,8	0,142	0,108	0,093	0,079	0,068	0,06	0,045
0,5	0,9	0,175	0,132	0,115	0,097	0,084	0,074	0,056
0,6		0,206	0,159	0,136	0,117	0,1	0,083	0,067
0,9	1,2	0,289	0,219	0,19	0,161	0,139	0,122	0,092
1,2	1,4	0,379	0,286	0,249	0,21	0,182	0,159	0,12
1,5	1,6	0,478	0,362	0,314	0,266	0,299	0,201	0,152

Приложение 7

ПОПРАВОЧНЫЕ КОЭФФЦИЕНТЫ НА ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ НА ТРЕНИЕ, УЧИТЫВАЮЩИЕ ШЕРОХОВАТОСТЬ МАТЕРИАЛА ВОЗДУХОВОДОВ

V, м/с	b при n, мм
		1,5
0,2	1,04	1,06	1,15	1,33
0,4	1,08	1,11	1,25	1,48
	1,19	1,23	1,46	1,77

Примечание. Абсолютная эквивалентная шероховатость материалов n, мм:

Окончание приложения 7

Листовая сталь 0,1

Асбестоцементные трубы 0,11

Шлакогипсовые плиты 0,1

Шлакобетонные плиты 1,5

Кирпич 4

Штукатурка (по сетке) 10

Приложение 8

КОЭФФИЦИЕНТЫ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЗДУХОВОДОВ

Элементы воздуховодов	Значение коэффициентов местных сопротивлений
Внезапное расширение   f F	z=(1-f/F)2
Внезапное сужение   F f	z=0,5(1-f/F)
Отвод круглый, квадратный и прямоугольный	z при R/dp		a,	град
	0,09 0,07	0,13 0,09	0,16 0,12	0,21 0,15	0,24 0,18
Примечание. Для прямоугольного отвода z умножить на коэффициент С a/b 0,25 0,5 1 1,5 2 C 1,3 1,17 1 0,9 0,85
Колено круглое, квадратное, прямоугольное	a, град. 30 45 60 90 120 0,16 0,32 0,56 1,2 2,3   Примечание. Для прямоугольного колена умножить z на коэффициент С a/b 0,25 0,5 1 1,5 2 C 1,1 1,07 1 0,95 0,9
	Окончание приложения 8
Вытяжная шахта с зонтом 1,8d   d 0,4d	z=1,3
Жалюзийная решетка   Vм.с. Вход   Vм.с. Выход	z=1.2   z=2.2

Библиографический список

1. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003

2. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий. М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004

3. СНиП 31-01-2003 Здания жилые многоквартирные. М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004

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

3. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция, кондиционирование. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1992.

4. СНиП 2.08.01-89. Жилые здания. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1991.

5. Отопление и вентиляция жилых зданий. М.: Стройиздат, 1990.

6. Внутренние санитарно-технические устройства. В З ч. к.1. Отопление. М.: Стройиздат, 1990.

7. Богословский В.Н. и др. Отопление и вентиляция. М. :Стройиздат, 1980.

1. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика .М.: Стройиздат, 1963.

2. СНиП П-3-79^хх. Строительная теплотехника. М.: ЦИТП1 Госстроя СССР, 1986.

5. Рассчитывается требуемое сопротивление теплопередаче R₀^тр (м²*ºС)/Вт, конструкций, отвечающей санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, по формуле

, (6)

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху по табл. 6 [2]. Для стен и покрытий, чердачных перекрытий, окон принимается равным 1,0; для перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом, – 0,9; для перекрытий над неотапливаемыми подвалами со световыми проёмами – 0,75.

t_в - расчетная температура внутреннего воздуха жилых комнат, ºС;

t_н, -температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

Dt^н - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый равным для наружных стен жилых зданий 4,0 ºС;

a_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей поверхности, принимаемый по табл. 7 [2]. Для гладких потолков стен и полов принимается 8,7 Вт/(м²ºС)