Конструирование систем вентиляции. Элементы вентиляционных систем. Аэродинамический расчет вентиляции

Приточная система вентиляции может иметь следующие конструктивные эле­менты: приточная (приточно-рециркуляционная) установка для обработки воздуха; воздухозаборное устройство приточной установки; сеть каналов, транспортирующих воздух от при­точной установки до помещения; воздухораздающие устройства поме­щения; шумоглушительные устройства приточной системы; виброгасительные устройства; запорно-регулирующие устройства приточной системы.

Вытяжная система вентиляции может иметь следующие конструктивные элементы: установка для удаления (и возможно очистки) воздуха поме­щения; воздухоудаляющие (вытяж­ные или рециркуляционные) устройства за для забора воздуха из помещения; сеть каналов, транспортирующих воз­дух помещения; вытяжная шахта для удаления воздуха в атмосферу; шумо­глушительные устройства вытяжной системы; запорно-регулирующие уст­ройства вытяжной системы.

Отдельные элементы приточных и вытяжных систем, перечисленные вы­ше, могут не входить в состав не­которых систем, например вытяжная шахта с установкой в ней осевого крышного вентилятора может исклю­чить сеть каналов, приточная уста­новка, забирающая воздух через про­ем в стене, исключает устройство при­точной шахты.

Конструктивное решение систем и выбор строительных материалов для изготовления элементов систем производятся в соответствии с требо­ваниями: санитарно-гигиени­ческими, противопожарными, тепло­техническими, экономическими, эксплутационными и строительно-архитектурными (эстетические и звукоизо­ляционные в том числе).

Подвесные каналы (воздуховоды) чаще всего выполняются из листовой черной или оцинкован­ной стали, но могут быть из синте­тических материалов (винипласт, по­лиэтилен, стеклоткань, стеклопластик и др.).

Выбор материала и вида канала в каждом отдельном случае произво­дится в зависимости от того, какие помещения обслуживает система и по каким помещениям пройдут каналы.

Каналы систем при прокладке их в зоне отапливаемого помещения мо­гут выполняться в толще кирпичных или бетонных стен (рис. 8.2) и, кроме того, в виде приставных, подшивных и отдельно стоящих.

Минимальные размеры внутренних каналов: кирпичных – 140 140 мм кратны кирпичу (1/2 1/2 кирпича), а диаметр бетонных – 100 мм. Ми­нимальная толщина кирпичных стен при однорядном расположении кана­лов в ее толщине должна быть не ме­нее 380 мм (1 1/2 кирпича), а бетон­ных – не менее 200 мм; при двуряд­ном расположении каналов как кир­пичных, так и бетонных должна быть не менее 380 мм. Толщина простенков между двумя каналами помещений одноименного назначения принимается не менее 140 мм, а разно­именного назначения – 250 мм.

Расстояние от дверных проемов и от стыков стен до проемов внутренних каналов должно быть не менее 380 мм.

Не допускается устройство каналов в толще наружных стен (во избе­жание образования конденсата водя­ных паров) и в местах сопряжения любых стен.

Не рекомендуется устройство внут­ренних каналов в стенах из сили­катного и красного кирпича для тран­спортировки влажного воздуха (более 60%). Конструкция каналов должна быть строго вертикальной, а при отступлении от вертикали, что яв­ляется редким случаем, уклоны канала допускаются не менее 60°.

В зданиях, имеющих дымовые тру­бы печей, каминов, котлов, кухонных плит, работающих на твердом или ма­зутном топливе, индивидуальные вер­тикальные каналы или шахты систем следует примыкать к стенам дымо­вых каналов.

Приставные или подшивные кана­лы могут выполняться из плит толщиной 35...40 мм в помеще­ниях с нормальной влажностью воз­духа из асбоцементных (только вы­тяжные), шлакогипсовых, гипсоволок­нистых и известковогипсовых, а в по­мещениях с повышенной влаж­ностью – из асбоцементных и шлако­бетонных. Минимальные размеры при­ставных каналов 100х150 мм, а высо­та подшивных каналов 150 мм. Про­кладка приставных каналов должна осуществляться во внутренних углах помещения, а если необходима про­кладка вдоль наружных стен, то требуется устройство зазоров – воз­душных прослоек не менее 50 мм.

Вентиляционные каналы и возду­ховоды снабжают различными возду­хораспределяющими (приточными) и воздухоудаляющими (вытяжными или рециркуляционными) устройствами. При устройстве каждого из них предъявляются следующие тре­бования: воздухоразделяющие устройства должны способствовать более полному и быстрому омыванию воз­духом всего объема помещения; воздухоудаляющие устройства местных систем должны располагаться как можно ближе к местам выделения вредностей, но при этом не мешать технологическому процессу; как те, так и другие устройства не должны создавать дискомфортного состояния микроклимата помещения и должны обеспечивать регулирование воздухо­обмена; живое сечение устройств для прохода приточных и вытяжных потоков должно быть расчетным и составлять значение не меньше раз­мера сечения подводящего или уда­ляющего воздух канала, иначе могут возникать большие сопротивления движущемуся потоку и шум; оформ­ление всех устройств должно быть эстетичным и отвечающим строитель­но-архитектурным особенностям по­мещения. Конструктивное решение воздухораздающих и воздухоудаляю­щих устройств помещения принимает­ся в зависимости от видов системы (общеобменная или местная) и схем воздухообмена (снизу вверх или сверху вниз), от места установки приточного устройства относительно ра­бочих мест помещения, а также от требуемого вида и способа раздачи воздуха помещения.

Так как характер распределения вредностей микроклимата помещений определяется главным образом при­точными и тепловыми струями, а не вытяжными, значительное разнообра­зие в конструктивном отношении полу­чили воздухораздающие, а не воз­духоудаляющие устройства.

Воздухоудаляющие устройства по­мещений в общеобменных системах любого назначения могут оформлять­ся в виде решеток, снабженных жа­люзи, установленных на каналах или тумбах, а также в виде поперечных или продольных щелей или окон в воздуховодах, проемов в шахтах, снабженных движками или регулиро­вочными клапанами, а в местных си­стемах производственных помещений оформляются в виде раструбов, раструбов-отводов и др.

Определенные конструктивные ре­шения воздухораздающих устройств могут обеспечить следующие виды подачи воздуха: вертикальную, на­клонную, горизонтальную, сосредото­ченную или рассредоточенную, а кро­ме того, следующие способы раздачи воздуха: нижнюю и верхнюю, пассив­ную и активную, перфорированную, веерную или сосредоточенную. Уст­ройства вертикальной или наклонной подачи применяют, когда необходимо подать воздух местной системой, не­посредственно в зону дыхания рабо­тающего у горячего технологического оборудования; горизонтальной сосредоточенной — при обслуживании всего объема помещения или зон проходов между технологическим обо­рудованием; горизонтальная рассеян­ная — при общеобменной системе воз­духообмена производственных поме­щений или помещений больших объе­мов общественных зданий.

Конструктивные решения воздухораздающих устройств при нижней раздаче воздуха могут осуществлять­ся посредством решеток с подвижными жалюзи, установлен­ных в вертикальной плоскости подступенек пола (в залах) или на­польных тумбах; в горизонтальной или вертикальной плоскостях пусто­телых барьеров или в спинках кре­сел; в вертикальных каналах, опу­щенных в зону обслуживания поме­щения; приточных патрубков, от­верстий с движками или щелей с регулировочными клапанами, сделан­ных в горизонтальных или верти­кальных воздуховодах, расположен­ных или опущенных в рабочую зону помещения; перфорированных метал­лических стоек

К конструктивному решению уст­ройств верхней пассивной раздачи относятся решетки, щели и пр. Такие устройства не обеспечивают равно­мерности раздачи воздуха. Их приме­няют в помещениях жилых, админи­стративных и вспомогательных зданий там, где расчетный воздухообмен не­значителен.

Конструктивное решение воздухо­раздающих устройств при верхней перфорированной раздаче может осу­ществляться с помощью воздуховода прямоугольного, круглого или сфери­ческого сечения, в стенках которого размещены равномерно одинаковые отверстия малого размера с шагом между ними' в продольном и попе­речном направлениях, относительно длины канала примерно 50... 100 мм. Такие устройства применяют в поме­щениях незначительной высоты (2,8 м) и сравнительно небольшого объема при незначительных темпера­турных перепадах (до 1°), а также в цехах: гальванических, размолоч­ных, малярных, швейных, деревооб­рабатывающих и др., где скорость выходящего малыми струйками возду­ха должна быстро затухать.

При верхней активной раздаче, а также при всех разновидностях веерной и сосредоточенной раздаче воздуха применяют специальные устройства — воздухораспределители (различные насадки). Эти устройства могут применяться в зданиях раз­личного назначения, но в помещениях больших объемов и большой высоты, в которых не выделяется пыль, ядовитые газы и пары.

Применение воздухораздающего устройства того или иного типа при различных способах раздачи позволя­ет изменять интенсивность перемеши­вания подаваемого воздуха с окру­жающим; выпускать воздух по-разно­му в рабочую зону помещения; увеличивать, уменьшать или сохра­нять разность температур t_пр-t_в изменять дальнобойность приточной струи.

Материал воздухораздающих и воздухоприемных устройств поме­щений – металл, пластик, гипс – вы­бирают в зависимости от интерьера помещения и с учетом конструктив­ного решения канала (воздуховода), на которых устанавливаются эти устройства.

Цель аэродинамического расчета системы механической вентиляции – это определение размеров сечений всех участков системы при задан­ных расходах воздуха через них, а также потерь давления на отдельных участках и в системе в целом, что необходимо для выбора побудителя тяги (чаще всего вентилятора).

Аэродинамический расчет систем вентиляции выполняют после рас­чета воздухообмена, а также предварительного определения размеров сечений воздуховодов и решеток. До проведения аэродинамического расчета принимают решение по трассировке воздуховодов и каналов. После этого вычерчивают аксонометрическую схему системы вентиля­ции, которую разбивают на отдельные расчетные участки. Расчетный участок характеризуется постоянным по длине расходом воздуха. Вна­чале последовательно - от конца сети к вентилятору нумеруют участки основного магистрального направления, а затем - остальные. В системах с механическим побуждением магистральным является наиболее протя­женное направление, имеющее большую нагрузку на участках.

Расчет можно выполнять по методу удельных потерь давления. Удельные потери на трение R, Па/м приводятся в специализированной литературе []. При определении удельных потерь давления в прямоугольных воздухо­водах используют таблицу и номограмму, составленные для круглых воздуховодов, но при этом вычисляют эквивалентные диаметры. В практике проектирования, как правило, применяется эквивалентный по скорости диаметр, м:

, (8.41)

где а, в - размеры сторон прямоугольного воздуховода, м.

При расчете следует принимать нормируемые размеры круглых и прямоугольных воздуховодов []. Следует иметь в виду, что в прямоугольном воздуховоде и соответствующем ему круглом воздуховоде с условным диаметром d_эv, при равенстве скоростей движения воздуха расходы воздуха не совпа­дают.

Действительную скорость в прямоугольном воздуховоде определяют по формуле, м/с:

, (8.42)

где L- расчетный расход воздуха на участке, м³/ч.

Удельную потерю давления для прямоугольного воздуховода определяют по значениям d_эv и v_пр, не принимая во внимание фактический расход воздуха.

Потерю давления на трение на участке сети воздуховодов длиной l определяют по формуле, Па

, (8.4З)

Потери давления на местные сопротивления определяют по формуле, Па

, (7.4)

где Σζ- сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;

ρ – плотность воздуха, кг/м³.

Коэффициенты местных сопротивлений определяют по справочной литературе []. Коэффициенты местных сопротивлений для унифицированных деталей воздуховодов приведены в []. При выборе величины коэффициентов местных сопротивлений необходимо обращать внимание на то, к какой скорости относится табличное значение коэффициента, и при необходимости делать пересчет.