Методика аэродинамического расчета вентиляционных систем.

Различают прямую и обратную задачи аэродинамического расчета. Цель расчета зависит от вида задачи: для прямой – это определение площади сечения всех участков сети и потерь давления при заданном расходе в них; для обратной – это определение расходов воздуха на участках и потерь давления при заданном размере сечений.

Прямая задача решается при проектировании новых систем, обратная – при наладке и регулировании существующих.

Существует несколько методов аэродинамического расчета [10, 14].

В курсовой работе решается прямая задача, а расчет ведется методом удельных потерь давления.

Исходными данными для расчета являются:

1. Аксонометрическая схема вентиляционной сети (расчетная) с указанием длин всех участков, форм и материалов воздуховодов (каналов);

Расчет ведут в следующей последовательности:

1. Нумеруют участки сети. Нумерацию участков рекомендуется производить двумя цифрами, одна из которых соответствует началу участка, вторая - концу. Начинают нумеровать с участка с меньшим расходом.

2. Определяют расходы воздуха на каждом участке. Расходы определяют суммированием расходов на отдельных ответвлениях, начиная с периферийных участков.

3. Выбирают основное (магистральное) направление, т.е. самое нагруженное и протяженное.

4. Определяют ориентировочные размеры сечений участков по формуле:

(48)

где – рекомендуемая скорость воздуха на участке, принимаемая по [13], м/с.

5. По ориентировочным значениям сечений подбирают стандартные размеры воздуховодов или каналов так, чтобы фактическая (нормируемая) площадь F поперечного сечения была близка к ориентировочной.

6. Определяют значения эквивалентных диаметров по формуле (47).

7. Определяют фактическую скорость воздуха на участках по формуле

(49)

где F - фактическая (нормируемая) площадь поперечного сечения участка, м².

8. По значениям фактической скорости и эквивалентного диаметра (не принимая во внимание расход) находят значения удельных потерь давления (R_уд) и динамического напора (P_д) на участках [14].

9. Так как таблицы аэродинамического расчета составлены для стальных воздуховодов абсолютной эквивалентной шероховатостью поверхности Кэ = 0,1 мм, то для воздуховодов, выполненных из других материалов, значения R принимаются с поправочным коэффициентом b, значения которого приведены в [14].

Определяют потери давления на трение по длине по формуле:

(50)

10. Определяют значения коэффициентов местных сопротивлений на участках, причем граничные местные сопротивления относятся к участкам с большим расходом. Значения коэффициентов местных сопротивлений приведены в [10].

11. Определяют потери давления на местных сопротивлениях участка по формуле

(51)

12. Определяют потери давления на расчетном участке

(52)

13. Определяют общие потери давления по всем участкам магистрального направления

(53)

14. Определяют величину требуемого напора вентилятора для систем механической вентиляции

, (54)

где - потери давления на магистральном направлении, Па;

n – участков на магистральном направлении, шт.;

1,1 – запас на неучтенные потери давления.

15. Общие потери давления по магистральному направлению для систем с естественным побуждением должны быть меньше располагаемого давления P_р на величину запаса 5-10 %, т.е.

(54)

(55)

где H – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м;

– плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг / м³;

g – ускорение свободного падения, м / с².

Расчетное располагаемое естественное давление определяется для температуры наружного воздуха + 5 °С [5], так как считается, что при более высокой температуре наружного воздуха естественное давление становится незначительным и проветривание помещений осуществляется путем открывания форточек (оконных проемов).

Плотность внутреннего воздуха определяется по расчетной температуре внутреннего воздуха для холодного и переходного периодов года [5].

Если данное условие не выполняется, необходимо изменить сечение одного или нескольких участков системы и повторить расчет.

16. Производят увязку ответвлений. Методика увязки аналогична расчету участков основного направления. Потери давления от точки разветвления до конца ответвления должны быть равны потерям от этой же точки до конца магистрали. Для расчета ответвлений применяется способ последовательного подбора. Размеры сечений ответвлений считаются подобранными, если относительная невязка потерь не превышает 15 %, т.е.

(56)

Для увязки ветвей можно предусматривать установку диафрагмы. Расчет диафрагм приводится в [14, 15].

Расчеты сводятся в табл. 14,15.

Таблица 14.

Таблица аэродинамического расчета

Номер участка	Материал воздуховода (канала)	Расход воздуха, L, м3 / ч	Длина участка, ,м	Сечение , мм	Эквивал. диаметр, ,мм	Скорость, V, м / с,

Окончание табл.14

R l × × b, уд Удельные потери давления, Rуд, кгс / м2×м,	Поправка на шероховатость, b	кгс / м2	Динамич. давление Рд , кгс / м2,	Сумма коэф. местного сопротивления,	кгс / м2	Потери давления на участке (магистрали), Па

Таблица 15

Таблица коэффициентов местных сопротивлений

Номер участка	Наименование местных сопротивлений	Эскиз	Коэффициент местного сопротивления	Сумма коэффиц. местных сопротивлений

4.2.15. Подбор вентиляционного оборудования.

Приточные системы.

1. Воздухозаборные решетки, нерегулируемые штампованные подбираются исходя из скорости воздуха в живом сечении не более 6 м/с. Решет­ка необходимого сечения выбирается из базовых решеток, размеры которых приводятся в [14, 15]. Коэффициент местного сопротивления решетки, отне­сенный к скорости воздушного потока в шахте, равен 1,2.

2. Воздухозаборная шахта. Живое сечение шахты рассчитывается при скорости движения в ней 5—6 м/с.

3. Фильтры их подбор и техническая характеристика
приведены в [13, 15].

4. Калориферы. Методика, и примеры расчета калориферных установок, технические данные калориферов приводятся в справочниках [13,15]. Подбирая калориферные установки, необходимо обратить внимание на следующие вопросы. При теплоносителе — воде следует принимать, как правило, многоходовые калориферы и последовательное соединение по воде, как многоходовых, так и одноходовых калориферов. Допускается параллельное соединение рядов калориферов по воде при расположении их последовательно по ходу воздуха [5]. При теплоносителе — воде, подбирая калориферы, следует учитывать график изменения температуры в теплосетях.

5. Вентиляторы подбираются по сводным графикам и индивидуальным характеристикам по [13,15] или по каталогам заводов-изготовителей. Учитывая неплотность воздуховодов, производительность вентиляторов согласно требованиям [5] рас­считывают по формуле

V_в=К·V_вент, (57)

где V_в — производительность вентилятора, м³/ч; V_вент—ко­личество необходимого вентиляционного воздуха, м³/ч; К — коэффициент, учитывающий материал и длину воздуховодов данной расчетной установки, К=1,1 для систем с воздухово­дами из металла, длиной до 50 м; К=1,15 для систем с воз­духоводами из других материалов, а также для систем с воз­духоводами из металла длиной более 50 м.

Давление вентилятора определяют по выражению

Р_в=1,2(Р_вр+Р_ш+Р_ф+Р_к+Р_М), (58)

где Р_вр — сопротивление воздухозаборной ре­шетки, Р_ш— сопротивление воздухозаборной шахты, Р_ф — фильтров, Р_К — калориферной установки, Р_м — сети приточных воздухово­дов, Па.

6. Приточные и вытяжные решетки.

По известному количеству приточного и вытяжного воздуха выбираются ориентировочные площади поперечного сечения приточных решеток для каждого помещения:

(59)

где F – площадь живого сечения решетки, м²;

L – расход воздуха в решетке, м³/ч;

– скорость воздуха в решетке, принимаемая для для приточных решеток до 2 м/с, для вытяжных решеток не более 3 м/с.

Ориентировочные размеры решеток записываются в таблицу 16.

Таблица 16.

Размеры жалюзийных решеток

№ пп.	Наименование помещения	Расчетный воздухообмен, м3/ч	Расчетные сечения жалюзийных решеток, F, м2/axb, мм
		Приток	Вытяжка	для притока	для вытяжки

Вытяжные системы.

1. Вытяжная шахта рассчитывается исходя из ско­рости движения воздуха в шахте 5—6 м/с.

2. Дефлектор. Номер дефлектора выбирается по размеру шахты. Нормируемые размеры шахт и соответствующие им номера дефлекторов приведены [13, 14, 15].

3. Вентиляторы. Давление вентилятора определяют по выражению

Рв=1.2(Р_М-Р_ш+Р_д), (60)

где Р_м, — сопротивления сети вытяжных воз­духоводов, Р_ш — вытяжной шахты, Р_д — дефлектора,Па.

4.2.16. Краткие указания по монтажу и эксплуатации системы отопления и вентиляции в пояснительной записке должны содержать сведения по монтажу, испытанию, приемке и эксплуатации запроектированных систем отопления и вентиляции, порядок отключения и опорожнения системы отопления, отдельных ее частей для выполнения ремонтных работ, возможность регулирования их тепловой мощности, эксплуатации систем вентиляции.

4.2.17. Заключение. В кратких выводах по принятым в работе решениям необходимо показывать их новизну, соответствие достигнутому уровню развития науки и техники.

Литература.

1. СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*.
2. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.
3. СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий» / Госстрой России. – М.: 2000.

4. СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003.

1. СНиП 31-01-2003 Жилые здания/Госстройроссии. – М.: ЦИТП Госстроя России, 2002. – 16 с.

6. СП 118.13330.2012 «Общественные здания и сооружения». Актуализированная редакция СНиП 31-06-2009.