Створення комфортних умов перебування у приміщеннях неможливе без аеродинамічного розрахунку повітроводів. На основі отриманих даних визначається діаметр перерізу труб, потужність вентиляторів, кількість та особливості відгалужень. Додатково може розраховуватись потужність калориферів, параметри вхідних та вихідних отворів. Залежно від конкретного призначення кімнат враховується максимально допустима шумність, кратність обміну повітря, напрямок та швидкість потоків у приміщенні.
Сучасні вимоги до прописані у Зводі правил СП 60.13330.2012. Нормовані параметри показників мікроклімату в приміщеннях різного призначення дано в ГОСТ 30494, СанПіН 2.1.3.2630, СанПіН 2.4.1.1249 та СанПіН 2.1.2.2645. Під час розрахунку показників вентиляційних системвсі положення повинні обов'язково враховуватися.
Аеродинамічний розрахунок повітроводів - алгоритм дій
Роботи включають кілька послідовних етапів, кожен з яких вирішує локальні завдання. Отримані дані форматуються у вигляді таблиць, на їх основі складаються важливі схеми та графіки. Роботи поділяються на такі етапи:
- Розробка аксонометричної схеми розподілу повітря за системою. На основі схеми визначається конкретна методика розрахунків з урахуванням особливостей та завдань вентиляційної системи.
- Виконується аеродинамічний розрахунок повітроводів як головними магістралями, так і всіма відгалуженнями.
- На підставі отриманих даних вибирається геометрична формата площа перерізу повітроводів, що визначаються технічні характеристикивентиляторів та калориферів. Додатково береться до уваги можливість встановлення датчиків пожежогасіння, попередження розповсюдження диму, можливість автоматичного регулювання потужності вентиляції з урахуванням складеної користувачами програми.
Розробка схеми системи вентиляції
Залежно від лінійних параметрів схеми вибирається масштаб, на схемі вказується просторове положення повітроводів, точки приєднання додаткових. технічних пристроїв, існуючі відгалуження, місця подачі та забору повітря.
На схемі вказується головна магістраль, її розташування та параметри, місця підключення та технічні характеристикивідгалужень. Особливості розташування повітроводів враховують архітектурні характеристики приміщень та будівлі загалом. Під час складання припливної схемипорядок розрахунку починається з самої віддаленої від вентилятора точки або приміщення, для якого потрібно забезпечити максимальну кратність обміну повітря. Під час складання витяжної вентиляціїОсновним критерієм приймаються максимальні значення з витрат повітряного потоку. Загальна лінія під час розрахунків розбивається на окремі ділянки, при цьому кожна ділянка повинна мати однакові перерізи повітроводів, стабільне споживання повітря, однакові матеріали виготовлення та геометрію труб.
Відрізки нумеруються в послідовності від ділянки з найменшою витратою і зростаючою до найбільшої. Далі визначається фактична довжина кожної окремої ділянки, підсумовуються окремі ділянки та визначається загальна довжина системи вентиляції.
Під час планування схеми вентиляції їх допускається приймати загальними для таких приміщень:
- житлових чи громадських у будь-яких поєднаннях;
- виробничих, якщо вони за протипожежною категорією відносяться до групи А або Б і розміщуються не більше ніж на трьох поверхах;
- однією з категорій виробничих будівелькатегорії В1 – В4;
- категорії виробничих будівель В1 м В2 дозволяється підключати до однієї системи вентиляції у будь-яких поєднаннях.
Якщо системах вентиляції повністю відсутня можливість природного провітрювання, то схема повинна передбачати обов'язкове підключення аварійного устаткування. Потужності та місце встановлення додаткових вентиляторів розраховуються за загальним правилам. Для приміщень, що мають відкриті або відкриваються у разі потреби отвори, схема може складатися без можливості резервного аварійного підключення.
Системи відсмоктування забрудненого повітря безпосередньо з технологічних або робочих зон повинні мати один резервний вентилятор, включення пристрою в роботу може бути автоматичним або ручним. Вимоги стосуються робочих зон 1-го та 2-го класів небезпеки. Дозволяється не передбачати на схемі монтажу резервного вентилятора лише у випадках:
- Синхронна зупинка шкідливих виробничих процесіву разі порушення функціональності системи вентиляції.
- У виробничих приміщенняхпередбачено окрему аварійну вентиляцію зі своїми повітроводами. Параметри такої вентиляції повинні видаляти щонайменше 10% обсягу повітря, що забезпечує стаціонарними системами.
Схема вентиляції має передбачати окрему можливість душування на робоче місцеіз підвищеними показниками забрудненості повітря. Усі ділянки та місця підключення вказуються на схемі та включаються до загального алгоритму розрахунків.
Забороняється розміщення приймальних повітряних пристроїв ближче за вісім метрів по лінії горизонталі від сміттєзвалищ, місць автомобільного паркування, доріг з інтенсивним рухом, витяжних труб та димарів. Прийомні повітряні пристроїпідлягають захисту спеціальними пристроямиз вітряного боку. Показники опору захисних пристроїв беруться до уваги під час аеродинамічних розрахунків загальної системивентиляції.
Розрахунок втрат тиску повітряного потокуАеродинамічний розрахунок повітроводів за втратами повітря робиться з метою правильного виборуперерізів для забезпечення технічних вимог системи та вибору потужності вентиляторів. Втрати визначаються за такою формулою:
R yd - значення питомих втрат тиску на всіх ділянках повітроводу;
P gr – гравітаційний тиск повітря у вертикальних каналах;
Σ l – сума окремих ділянок системи вентиляції.
Втрати тиску одержують у Па, довжина ділянок визначається за метри. Якщо рух повітряних потоків у системах вентиляції відбувається за рахунок природної різниці тиску, то розрахункове зниження тиску Σ = (Rln + Z) по кожній окремій ділянці. Для розрахунку гравітаційного натиску потрібно використати формулу:
P gr - гравітаційний натиск, Па;
h – висота повітряного стовпа, м;
ρ н – щільність повітря зовні приміщення, кг/м3;
ρ в – густина повітря всередині приміщення, кг/м 3 .
Подальші обчислення для систем природної вентиляціївиконуються за формулами:
Визначення поперечного перерізуповітроводів
Визначення швидкості руху повітряних мас у газоходах
Розрахунок на втрати за місцевими опорами системи вентилювання
Визначення втрати на подолання тертя
Визначення швидкості повітряного потоку у каналах
Розрахунок починається з найбільш протяжної та віддаленої ділянки системи вентиляції. В результаті аеродинамічних розрахунків повітроводів повинен забезпечуватися необхідний режим вентиляції у приміщенні.
Площа поперечного перерізу визначається за такою формулою:
F P = L P /V T .
F P – площа перерізу повітряного каналу;
L P - фактична витрата повітря на ділянці вентиляційної системи, що розраховується;
V T – швидкість руху повітряних потоків задля забезпечення необхідної кратності обміну повітря у необхідному обсязі.
З урахуванням отриманих результатів визначається втрати тиску при примусовому переміщенні повітряних мас по повітроводам.
Для кожного матеріалу виготовлення повітроводів застосовуються поправочні коефіцієнти, що залежать від показників шорсткості поверхонь та швидкості переміщення повітряних потоків. Для полегшення аеродинамічних розрахунків повітроводів можна скористатися таблицями.
Табл. №1. Розрахунок металевих повітроводівкруглого профілю.
Таблиця №2. Значення поправочних коефіцієнтів з урахуванням матеріалу виготовлення повітроводів та швидкості повітряного потоку.
Коефіцієнти шорсткості, що використовуються для розрахунків, по кожному матеріалу залежать не тільки від його фізичних характеристик, але і від швидкості руху повітряних потоків. Чим швидше переміщається повітря, тим більший опір він відчуває. Цю особливість обов'язково слід брати до уваги під час підбору конкретного коефіцієнта.
Аеродинамічний розрахунок витрати повітря у квадратних і круглих повітроводах показує різні показникишвидкості пересування потоку за однакової площі перерізу умовного проходу. Пояснюється це відмінностями в природі завихрень, їх значення та здатності чинити опір руху.
Основна умова розрахунків – швидкість руху повітря постійно зростає з наближенням ділянки до вентилятора. З огляду на це пред'являються вимоги до діаметрів каналів. При цьому обов'язково враховуються параметри обміну повітря у приміщеннях. Місця розташування припливу і виходу потоків підбираються з такою умовою, щоб люди, які перебувають у приміщенні, не відчували протягів. Якщо прямим перетином не вдається досягти регламентованого результату, то в повітропроводи вставляються діафрагми з наскрізними отворами. За рахунок зміни діаметра отворів досягається оптимальне регулювання повітряних потоків. Опір діафрагми розраховується за такою формулою:
Загальний розрахунок вентиляційних систем має враховувати:
- Динамічне тиск повітряного потоку під час пересування. Дані узгоджуються з технічним завданням і є головним критерієм під час вибору конкретного вентилятора, місця його розташування та принципу дії. При неможливості забезпечити плановані режими функціонування системи вентиляції одним агрегатом, передбачається монтаж кількох. Конкретне місце їх встановлення залежить від особливостей принципової схемиповітроводів та допустимих параметрів.
- Об'єм (витрата) повітряних мас, що переміщуються в розрізі кожного відгалуження і приміщення в одиницю часу. Вихідні дані – вимоги санітарних органів щодо чистоти приміщення та особливості технологічного процесупромислових підприємств.
- Неминучі втрати тиску, що виникають внаслідок вихрових явищ під час руху повітряних потоків на різних швидкостях. Крім цього параметра до уваги береться до уваги фактичний переріз повітроводу та його геометрична форма.
- Оптимальна швидкість пересування повітря в головному каналі та окремо щодо кожного відгалуження. Показник впливає вибір потужності вентиляторів і місць їх установки.
Для полегшення виробництва розрахунків допускається використовувати спрощену схему, вона застосовується всім приміщень з некритичними вимогами. Для гарантування потрібних параметрівпідбір вентиляторів за потужністю та кількістю виробляється із запасом до 15%. Спрощений аеродинамічний розрахунок систем вентиляції здійснюється за таким алгоритмом:
- Визначає площу перерізу каналу в залежності від оптимальної швидкості руху потоку повітря.
- Вибір наближеного до розрахункового стандартного перерізу каналу. Конкретні показники завжди слід підбирати у бік збільшення. Повітряні канали можуть мати збільшені технічні показники, зменшувати їх можливості забороняється. При неможливості підібрати стандартні канали в технічних умовпередбачається їх виготовлення за індивідуальними ескізами.
- Перевіряє показники швидкості руху повітря з урахуванням реальних значень умовного перерізу основного каналу та всіх відгалужень.
Завдання аеродинамічного розрахунку повітроводів – забезпечити заплановані показники вентилювання приміщень із мінімальними втратами фінансових коштів. При цьому одночасно слід добиватися зниження трудомісткості та металомісткості будівельно-монтажних робіт, забезпечення надійності функціонування. встановленого обладнанняу різних режимах.
Спеціальне обладнання має монтуватися в доступних місцях, до нього забезпечується безперешкодний доступ для регламентних технічних оглядів та інших робіт для підтримки системи в робочому стані.
Відповідно до положень ГОСТ Р ЄН 13779-2007 для розрахунку ефективності вентиляції ε v потрібно застосовувати формулу:
з ЄНА- Показники концентрації шкідливих сполук і зважених речовин у повітрі, що видаляється;
з IDA– концентрація шкідливих хімічних сполук та завислих речовин у приміщенні або робочій зоні;
c sup- Показники забруднень, що надходять з припливним повітрям.
Ефективність систем вентиляції залежить не тільки від потужності підключених витяжних або нагнітальних пристроїв, а й від розташування джерел забруднення повітря. Під час аеродинамічного розрахунку повинні братися до уваги мінімальні показники ефективності функціонування системи.
Питома потужність (P Sfp > Вт∙с/м 3 ) вентиляторів розраховується за такою формулою:
де Р – потужність електричного двигуна, встановлений на вентиляторі, Вт;
q v - витрата повітря, що подається вентиляторів при оптимальному функціонуванні, м3/с;
∆ р – показник перепаду тиску на вході та виході повітря з вентилятора;
η tot – загальний коефіцієнт корисної дії для електричного двигуна, повітряного вентилятора та повітроводів.
Під час розрахунків маються на увазі такі типи повітряних потоків згідно з нумерацією на схемі:
Схема 1. Типи потоків повітря системі вентиляції.
- Зовнішній, надходить у систему кондиціювання приміщень із довкілля.
- Припливний. Потоки повітря, що подаються в систему повітроводів після попередньої підготовки(Підігріву або очищення).
- Повітря, що знаходиться в приміщенні.
- Перетікаючі повітряні потоки. Повітря, що переходить з одного в інше приміщення.
- Витяжний. Повітря, що відводиться із приміщення назовні або в систему.
- Рециркуляційний. Частина потоку, що повертається до системи для підтримки внутрішньої температури в заданих значеннях.
- Вилучений. Повітря, що виводиться із приміщень безповоротно.
- Вторинне повітря. Повертається назад у приміщення після очищення, нагрівання, охолодження тощо.
- Втрата повітря. Можливі витікання через негерметичність сполук повітроводів.
- Інфільтрація. Процес надходження повітря в приміщення природним шляхом.
- Ексфільтрація. Природний витік повітря із приміщення.
- Суміш повітря. Одночасне припинення кількох потоків.
По кожному типу повітря є свої державні стандарти. Усі розрахунки вентиляційних систем мають їх враховувати.
Після вибору діаметра чи розмірів перерізу уточнюється швидкість повітря: , м/с, де f ф – фактична площа перерізу, м 2 . Для круглих повітроводів 
для квадратних 
для прямокутних м 2 . Крім того, для прямокутних повітроводів обчислюється еквівалентний діаметр , мм. У квадратних еквівалентний діаметр дорівнює стороніквадрат.
Можна також скористатися наближеною формулою 
. Її похибка вбирається у 3 – 5%, що достатньо для інженерних розрахунків. Повні втрати тиску тертя всього ділянки Rl, Па, виходять множенням питомих втрат R на довжину ділянки l. Якщо застосовуються повітропроводи або канали з інших матеріалів, необхідно ввести поправку на шорсткість ш. Вона залежить від абсолютної еквівалентної шорсткості матеріалу повітроводу Ке і величини v ф.
Абсолютна еквівалентна шорсткість матеріалу повітроводів:
Значення поправки β ш :
| V ф, м/с | β ш при значеннях Е, мм | |||
| 1.5 | ||||
| 1.32 | 1.43 | 1.77 | 2.2 | |
| 1.37 | 1.49 | 1.86 | 2.32 | |
| 1.41 | 1.54 | 1.93 | 2.41 | |
| 1.44 | 1.58 | 1.98 | 2.48 | |
| 1.47 | 1.61 | 2.03 | 2.54 |
Для сталевих і вініпластових повітроводів β ш = 1. Більш детальні значення β ш можна знайти в таблиці 22.12. З урахуванням даної поправки уточнені втрати тиску на тертя Rl ш, Па, виходять множенням Rl на величину ш.
Потім визначається динамічний тиск на ділянці Па. Тут ρ в - щільність повітря, що транспортується, кг/м 3 . Зазвичай приймають ρ = 1.2 кг/м 3 .
У колонку «місцеві опори» записуються назви опорів (відвід, трійник, хрестовина, коліно, грати, плафон, парасолька і т.д.), що є на даній ділянці. Крім того, відзначається їх кількість та характеристики, за якими для цих елементів визначаються значення КМС. Наприклад, для круглого відведення це кут повороту і відношення радіуса повороту до діаметру повітроводу r/d, для прямокутного відведення – кут повороту та розміри сторін повітроводу a та b. Для бічних отворів у повітроводі або каналі (наприклад, у місці установки повітрозабірних грат) – відношення площі отвору до перерізу повітроводу f отв /f о. Для трійників і хрестовин на проході враховується відношення площі перерізу проходу і ствола f п /f с знову ж таки величина L про /L с. Слід мати на увазі, що кожен трійник або хрестовина з'єднують дві сусідні ділянки, але належать вони до того з цих ділянок, у якого витрата повітря менше. Різниця між трійниками та хрестовинами на проході та на відгалуженні пов'язана з тим, як проходить розрахунковий напрямок. Це показано на малюнку.
Тут розрахунковий напрямок зображено жирною лінією, а напрямки потоків повітря – тонкими стрілками. Крім того, підписано, де саме в кожному варіанті знаходиться ствол, прохід і відгалуження трійника для правильного вибору відносин f п / f с, f / f с і L / l с. Зазначимо, що у припливних системах розрахунок ведеться зазвичай проти руху повітря, а витяжних – вздовж цього руху. Ділянки, до яких відносяться трійники, що розглядаються, позначені галочками. Те саме стосується і хрестовин. Як правило, хоч і не завжди, трійники та хрестовини на проході з'являються при розрахунку основного напрямку, а на відгалуженні виникають при аеродинамічній ув'язці другорядних ділянок (див. нижче). При цьому той самий трійник на основному напрямі може враховуватися як трійник на прохід, а на другорядному – як на відгалуження з іншим коефіцієнтом.
Приблизні значення ξ для опорів, що часто зустрічаються, наведені нижче. Грати та плафони враховуються тільки на кінцевих ділянках. Коефіцієнти для хрестовин приймаються у такому ж розмірі, як і для відповідних трійників.
Значення ξ деяких місцевих опорів.
| Найменування опору | КМС (ξ) | Найменування опору | КМС (ξ) |
| Відведення кругле 90 про, r/d = 1 | 0.21 | Грати нерегульовані РС-Г (витяжні або повітрозабірні) | 2.9 |
| Відведення прямокутне 90 о | 0.3 … 0.6 | ||
| Трійник на проході (нагнітання) | 0.25 … 0.4 | Раптове розширення | |
| Трійник на відгалуженні (нагн.) | 0.65 … 1.9 | Раптове звуження | 0.5 |
| Трійник на проході (всмоктування) | 0.5 … 1 | Перше бічне отвір (вхід у повітрозабірну шахту) | 2.5 … 4.5 |
| Трійник на відгалуженні (всмокт.) | –0.5 * … 0.25 | ||
| Плафон (анемостат) СТ-КР, СТ-КВ | 5.6 | Коліно прямокутне 90 о | 1.2 |
| Решітка регульована РС-ВГ (припливна) | 3.8 | Парасолька над витяжною шахтою | 1.3 |
*) негативний КМС може виникати при малих L про /L з за рахунок ежекції (підсмоктування) повітря з відгалуження основним потоком.
Більш детальні дані для КМС вказані в таблицях 22.16 - 22.43. Після визначення величини Σξ обчислюються втрати тиску місцевих опорах , Па, і сумарні втрати тиску дільниці Rlβ ш + Z, Па. Коли розрахунок всіх ділянок основного напряму закінчено, значення Rl ш + Z для них підсумовуються і визначається загальний опір вентиляційної мережі Р мережі = Σ(Rl ш + Z). Величина ΔР мережі служить одним із вихідних даних для підбору вентилятора. Після підбору вентилятора в припливній системі робиться акустичний розрахунок вентиляційної мережі (див. розділ 12) і при необхідності підбирається глушник.
Результати розрахунків заносяться до таблиці за наступною формою.
Після розрахунку основного напряму проводиться ув'язування одного – двох відгалужень. Якщо система обслуговує кілька поверхів, для ув'язування можна вибрати поверхові відгалуження на проміжних поверхах. Якщо система обслуговує один поверх, пов'язуються відгалуження від магістралі, що не входять до основного напрямку (див. приклад у п.2.3). Розрахунок ув'язуваних ділянок проводиться в тій же послідовності, що і для основного напрямку, і записується в таблицю за тією самою формою. Ув'язування вважається виконаним, якщо сума втрат тиску Σ(Rlβ ш + Z) вздовж ув'язуваних ділянок відхиляється від суми Σ(Rlβ ш + Z) уздовж паралельно приєднаних ділянок основного напрямку на величину не більше ніж ±10%. Паралельно приєднаними вважаються ділянки вздовж основного і напрямів, що ув'язуються, від точки їх розгалуження до кінцевих повітророзподільників. Якщо схема виглядає так, як показано на наступному малюнку (основний напрямок виділено жирною лінією), то ув'язування напрямку 2 вимагає, щоб величина Rlβ ш + Z для ділянки 2 дорівнювала Rlβ ш + Z для ділянки 1, отриманої з розрахунку основного напрямку, з точністю ±10%.
|
Призначення |
Основна вимога | ||||
| Безшумність | мін. втрати напору | ||||
| Магістральні канали | Головні канали | Відгалуження | |||
| Приплив | Витяжка | Приплив | Витяжка | ||
| Жилі приміщення | 3 | 5 | 4 | 3 | 3 |
| Готелі | 5 | 7.5 | 6.5 | 6 | 5 |
| Установи | 6 | 8 | 6.5 | 6 | 5 |
| Ресторани | 7 | 9 | 7 | 7 | 6 |
| Магазини | 8 | 9 | 7 | 7 | 6 |
З цих значень слід розраховувати лінійні параметри повітроводів.
Алгоритм розрахунку втрат напору повітря
Розрахунок потрібно починати зі складання схеми системи вентиляції з обов'язковим зазначенням просторового розташування повітроводів, довжини кожної ділянки, вентиляційних грат, додаткового обладнаннядля очищення повітря, технічної арматури та вентиляторів. Втрати визначаються спочатку з кожної окремої лінії, та був сумуються. По окремому технологічному ділянці втрати визначаються з допомогою формули P = L×R+Z, де P – втрати повітряного тискуна розрахунковій ділянці, R – втрати на погонному метрі ділянки, L – загальна довжина повітроводів на ділянці, Z – втрати додаткової арматури системи вентиляції.
Для розрахунку втрат тиску в круглому повітропроводі використовується формула Pтр. = (L/d×X) × (Y×V)/2g. X – табличний коефіцієнт тертя повітря, залежить від матеріалу виготовлення повітроводу, L – довжина розрахункової ділянки, d – діаметр повітроводу, V – необхідна швидкість повітряного потоку, Y – щільність повітря з урахуванням температури, g – прискорення падіння (вільного). Якщо система вентиляції має квадратні димарі, то для перекладу круглих значеньу квадратні слід скористатися таблицею № 2.
Табл. № 2. Еквівалентні діаметри круглих повітроводів для квадратних
| 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | |
| 250 | 210 | 245 | 275 | |||||
| 300 | 230 | 265 | 300 | 330 | ||||
| 350 | 245 | 285 | 325 | 355 | 380 | |||
| 400 | 260 | 305 | 345 | 370 | 410 | 440 | ||
| 450 | 275 | 320 | 365 | 400 | 435 | 465 | 490 | |
| 500 | 290 | 340 | 380 | 425 | 455 | 490 | 520 | 545 |
| 550 | 300 | 350 | 400 | 440 | 475 | 515 | 545 | 575 |
| 600 | 310 | 365 | 415 | 460 | 495 | 535 | 565 | 600 |
| 650 | 320 | 380 | 430 | 475 | 515 | 555 | 590 | 625 |
| 700 | 390 | 445 | 490 | 535 | 575 | 610 | 645 | |
| 750 | 400 | 455 | 505 | 550 | 590 | 630 | 665 | |
| 800 | 415 | 470 | 520 | 565 | 610 | 650 | 685 | |
| 850 | 480 | 535 | 580 | 625 | 670 | 710 | ||
| 900 | 495 | 550 | 600 | 645 | 685 | 725 | ||
| 950 | 505 | 560 | 615 | 660 | 705 | 745 | ||
| 1000 | 520 | 575 | 625 | 675 | 720 | 760 | ||
| 1200 | 620 | 680 | 730 | 780 | 830 | |||
| 1400 | 725 | 780 | 835 | 880 | ||||
| 1600 | 830 | 885 | 940 | |||||
| 1800 | 870 | 935 | 990 |
По горизонталі вказана висота квадратного повітроводу, а по вертикалі – ширина. Еквівалентне значення круглого перерізузнаходиться на перетині ліній.
Втрати тиску повітря у згинах беруться з таблиці №3.
Табл. № 3. Втрати тиску на вигинах
Для визначення втрат тиску в дифузорах використовуються дані таблиці № 4.
Табл. № 4. Втрати тиску у дифузорах
У таблиці № 5 дається загальна діаграмавтрат на прямолінійній ділянці.
Табл. № 5. Діаграма втрат тиску повітря у прямолінійних повітроводах
Усі окремі втрати цьому ділянці воздуховода підсумовуються і коригуються з таблицею № 6. Табл. № 6. Розрахунок зниження тиску потоку в системах вентиляції
Під час проектування та розрахунків існуючі нормативні актирекомендують, щоб різниця у величині втрат тиску між окремими ділянками не перевищувала 10%. Вентилятор потрібно встановлювати в ділянці системи вентиляції з найвищим опором, найвіддаленіші повітроводи повинні мати мінімальний опір. Якщо ці умови не виконуються, необхідно змінювати план розміщення повітроводів та додаткового обладнання з урахуванням вимог положень.
Цим матеріалом редакція журналу „Світ Клімату“ продовжує публікацію розділів із книги „Системи вентиляції та кондиціювання. Рекомендації з проектування для виробництва
водницьких та громадських будівель”. Автор Краснов Ю.С.
Аеродинамічний розрахунок повітроводів починають з креслення аксонометрической схеми (М 1: 100), проставлення номерів ділянок, їх навантажень L (м 3 /год) та довжин I (м). Визначають напрямок аеродинамічного розрахунку - від найбільш віддаленої та навантаженої ділянки до вентилятора. При сумнівах щодо напрями розраховують всі можливі варіанти.
Розрахунок починають з віддаленої ділянки: визначають діаметр D (м) круглого або площу F (м 2) поперечного перерізу прямокутного повітроводу:
Швидкість зростає з наближенням до вентилятора.
За додатком Н приймають найближчі стандартні значення: D CT або (а х b) ст (м).
Гідравлічний радіус прямокутних повітроводів (м):
де - сума коефіцієнтів місцевих опорів дільниці повітроводів.
Місцеві опори на межі двох ділянок (трійники, хрестовини) відносять до ділянки з меншою витратою.
Коефіцієнти місцевих опорів дано у додатках.
Схема припливної системи вентиляції, що обслуговує 3-поверховий адміністративний будинок
Приклад розрахунку
Вихідні дані:
| № ділянок | подача L, м 3 /год | довжина L, м | річок, м/с | переріз а × b, м |
υ ф, м/с | D l ,м | Re | λ | Kmc | втрати на ділянці Δр, па |
| грати рр на виході | 0,2 × 0,4 | 3,1 | - | - | - | 1,8 | 10,4 | |||
| 1 | 720 | 4,2 | 4 | 0,2 × 0,25 | 4,0 | 0,222 | 56900 | 0,0205 | 0,48 | 8,4 |
| 2 | 1030 | 3,0 | 5 | 0,25× 0,25 | 4,6 | 0,25 | 73700 | 0,0195 | 0,4 | 8,1 |
| 3 | 2130 | 2,7 | 6 | 0,4 × 0,25 | 5,92 | 0,308 | 116900 | 0,0180 | 0,48 | 13,4 |
| 4 | 3480 | 14,8 | 7 | 0,4 × 0,4 | 6,04 | 0,40 | 154900 | 0,0172 | 1,44 | 45,5 |
| 5 | 6830 | 1,2 | 8 | 0,5 × 0,5 | 7,6 | 0,50 | 234000 | 0,0159 | 0,2 | 8,3 |
| 6 | 10420 | 6,4 | 10 | 0,6 × 0,5 | 9,65 | 0,545 | 337000 | 0,0151 | 0,64 | 45,7 |
| 6а | 10420 | 0,8 | ю. | Ø0,64 | 8,99 | 0,64 | 369000 | 0,0149 | 0 | 0,9 |
| 7 | 10420 | 3,2 | 5 | 0,53 × 1,06 | 5,15 | 0,707 | 234000 | 0,0312 ×n | 2,5 | 44,2 |
| Сумарні втрати: 185 | ||||||||||
| Таблиця 1. Аеродинамічний розрахунок | ||||||||||
Повітропроводи виготовлені з оцинкованої тонколистової сталі, товщина та розмір якої відповідають дод. Н із. Матеріал повітрозабірної шахти - цегла. Як повітророзподільники застосовані решітки регульовані типу РР з можливими перерізами: 100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 та 600 х 200 мм, коефіцієнтом затінення 0,8 та максимальною швидкістю повітря на виході до 3 м/с.
Опір приймального утепленого клапана із повністю відкритими лопатями 10 Па. Гідравлічний опір калориферної установки 100 Па (за окремим розрахунком). Опір фільтру G-4 250 Па. Гідравлічний опір глушника 36 Па (за акустичного розрахунку). Виходячи з архітектурних вимог, проектують повітроводи прямокутного перерізу.
Перерізи цегляних каналів приймають за табл. 22.7.
Коефіцієнти місцевих опорів
Ділянка 1. Ґрати РР на виході перетином 200×400 мм (розраховують окремо):
| № ділянок | Вид місцевого опору | Ескіз | Кут α, град. | Ставлення | Обґрунтування | КМС | ||
| F 0 / F 1 | L 0 / L ст | f прох / f ств | ||||||
| 1 | Дифузор |
 |
20 | 0,62 | - | - | Табл. 25.1 | 0,09 |
| Відведення |
 |
90 | - | - | - | Табл. 25.11 | 0,19 | |
| Трійник-прохід |
 |
- | - | 0,3 | 0,8 | Дод. 25.8 | 0,2 | |
| ∑ = | 0,48 | |||||||
| 2 | Трійник-прохід |
 |
- | - | 0,48 | 0,63 | Дод. 25.8 | 0,4 |
| 3 | Трійник-відгалуження |
 |
- | 0,63 | 0,61 | - | Дод. 25.9 | 0,48 |
| 4 | 2 відведення | 250 × 400 | 90 | - | - | - | Дод. 25.11 | |
| Відведення | 400 × 250 | 90 | - | - | - | Дод. 25.11 | 0,22 | |
| Трійник-прохід |
 |
- | - | 0,49 | 0,64 | Табл. 25.8 | 0,4 | |
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| 5 | Трійник-прохід |
 |
- | - | 0,34 | 0,83 | Дод. 25.8 | 0,2 |
| 6 | Дифузор після вентилятора |
 |
h=0,6 | 1,53 | - | - | Дод. 25.13 | 0,14 |
| Відведення | 600 × 500 | 90 | - | - | - | Дод. 25.11 | 0,5 | |
| ∑= | 0,64 | |||||||
| 6а | Конфузор перед вентилятором |
 |
D г =0,42 м | Табл. 25.12 | 0 | |||
| 7 | Коліно | 90 | - | - | - | Табл. 25.1 | 1,2 | |
| Ґрати жалюзійні | Табл. 25.1 | 1,3 | ||||||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| Таблиця 2. Визначення місцевих опорів | ||||||||
Краснов Ю.С.,
1. Втрати на тертя:
Pтр = (x * l / d) * (v * v * y) / 2g,
z = Q * (v * v * y) / 2g,
Метод допустимих швидкостей
Примітка: швидкість повітряного потоку в таблиці дана в метрах за секунду
Використання прямокутних повітроводів
У діаграмі втрат напору вказані діаметри круглих повітроводів. Якщо замість них використовуються повітроводи прямокутного перерізу, необхідно знайти їх еквівалентні діаметри за допомогою наведеної нижче таблиці.
Примітки:
- Якщо місця недостатньо (наприклад, при реконструкції), вибирають прямокутні димарі . Як правило, ширина повітроводу в 2 рази більша за висоту).
Таблиця еквівалентних діаметрів повітроводів
Коли відомі параметри повітроводів (їх довжина, переріз, коефіцієнт тертя повітря об поверхню), можна розрахувати втрати тиску в системі при витраті повітря, що проектується.
Загальні втрати тиску (кг/кв.м.) розраховуються за формулою:
де R - втрати тиску на тертя з розрахунку на 1 погонний метрповітроводу, l - довжина повітроводу в метрах, z - втрати тиску на місцеві опори (при змінному перерізі).
1. Втрати на тертя:
У круглому повітроводі втрати тиску на тертя P тр вважаються так:
Pтр = (x * l / d) * (v * v * y) / 2g,
де x - коефіцієнт опору тертя, l - довжина повітроводу в метрах, d - діаметр повітроводу в метрах, v - швидкість перебігу повітря в м/с, y - густина повітря в кг/куб.м., g - прискорення вільного падіння(9,8 м/с2).
Зауваження: Якщо повітропровід має не круглий, а прямокутний переріз, у формулу треба підставляти еквівалентний діаметр, який для повітроводу зі сторонами А і В дорівнює: dекв = 2АВ/(А + В)
2. Втрати на місцеві опори:
Втрати тиску на місцеві опори вважаються за формулою:
z = Q * (v * v * y) / 2g,
де Q - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці повітроводу, для якого здійснюють розрахунок, v - швидкість перебігу повітря в м/с, y - щільність повітря в кг/куб.м., g - прискорення вільного падіння (9,8 м/с2 ). Значення Q містяться у табличному вигляді.
Метод допустимих швидкостей
При розрахунку мережі повітроводів за методом допустимих швидкостей за вихідні дані приймають оптимальну швидкістьповітря (див. таблицю). Потім вважають потрібний переріз повітроводу та втрати тиску в ньому.
Порядок дій при аеродинамічному розрахунку повітроводів за методом допустимих швидкостей:
Накреслити схему повітророзподільної системи. Для кожної ділянки повітроводу вказати довжину та кількість повітря, що проходить за 1 годину.
Розрахунок починаємо з найдальших від вентилятора та найнавантаженіших ділянок.
Знаючи оптимальну швидкість повітря для даного приміщення та об'єм повітря, що проходить через повітропровід за 1 годину, визначимо відповідний діаметр (або переріз) повітроводу.
Обчислюємо втрати тиску тертя P тр.
За табличними даними визначаємо суму місцевих опорів Q та розраховуємо втрати тиску на місцеві опори z.
Наявний тиск для наступних розгалужень розподільної мережі визначається як сума втрат тиску на ділянках, розташованих до цього розгалуження.
У процесі розрахунку потрібно послідовно ув'язати всі гілки мережі, прирівнявши опір кожної гілки до опору найбільш навантаженої гілки. Це роблять із допомогою діафрагм. Їх встановлюють на слабо навантажені ділянки повітроводів, підвищуючи опір.
Таблиця максимальної швидкостіповітря залежно від вимог до повітропроводу
Метод постійної втрати напору
Цей метод передбачає постійну втрату напору на 1 погонний метр повітроводу. На основі цього визначаються розміри мережі повітроводів. Метод постійної втрати напору досить простий та застосовується на стадії техніко-економічного обґрунтування систем вентиляції:
Залежно від призначення приміщення за таблицею допустимих швидкостей повітря вибирають швидкість магістральному ділянці воздуховода.
За визначеною в п.1 швидкості та на підставі проектної витрати повітря знаходять початкову втрату напору (на 1 м довжини повітроводу). Для цього служить наведена нижче діаграма.
Визначають саму навантажену гілку і її довжину приймають за еквівалентну довжину повітророзподільної системи. Найчастіше це відстань до найдальшого дифузора.
Помножують еквівалентну довжину системи на втрату напору п.2. До отриманого значення додають втрату напору на дифузорах.
Тепер за наведеною нижче діаграмою визначають діаметр початкового повітроводу, що йде від вентилятора, а потім діаметри інших ділянок мережі за відповідними витратами повітря. При цьому приймають постійну початкову втрату напору.
Діаграма визначення втрат напору та діаметру повітроводів 
У діаграмі втрат напору вказані діаметри круглих повітроводів. Якщо замість них використовуються повітроводи прямокутного перерізу, необхідно знайти їх еквівалентні діаметри за допомогою наведеної нижче таблиці.
Примітки:
Якщо дозволяє простір, краще вибирати круглі або квадратні димарі;
Якщо місця замало (наприклад, при реконструкції), вибирають прямокутні димарі. Як правило, ширина повітроводу в 2 рази більша за висоту).
У таблиці по горизонтальній вказана висота повітроводу в мм, по вертикальній - його ширина, а в осередках таблиці містяться еквівалентні діаметри повітроводів у мм.
Програми можуть бути корисними проектувальникам, менеджерам, інженерам. В основному, для користування програмами достатньо Microsoft Excel. Багато авторів програм не відомі. Хочеться відзначити працю цих людей, хто на базі Excel зміг підготувати такі корисні розрахункові програми. Розрахункові програми з вентиляції та кондиціювання безкоштовні для скачування. Але, не забувайте! Не можна абсолютно вірити програмі, перевіряйте її дані.
З повагою, адміністрація сайту
|
Особливо корисний інженерам та проектувальникам у галузі проектування інженерних споруд та санітарно-технічних систем. Розробник Влад Волков |
|
Надіслано оновлений калькулятор користувачем ок, за що Вентпортал благословить його! |
|
Програма для обчислення термодинамічних параметрів вологого повітряабо суміші двох потоків. Зручний та наочний інтерфейс, програма не потребує встановлення. |
|
Програма переводить величини з однієї мірної шкали до іншої. "Перетворювачу" відомі найчастіше використовувані, малопоширені та застарілі заходи. Загалом у базі даних програми є відомості про 800 заходів, з багатьох із них є коротка довідка. Є можливості пошуку у базі даних, сортування та фільтрації записів. |
|
Програма Vent-Calc створена для розрахунку та проектування систем вентиляції. В основі програми лежить методика гідравлічного розрахункуповітроводів за формулами Альтшуля, наведеними в |
|
Програма для конвертації різних одиниць виміру. мова програми - російська/англійська. |
|
Алгоритм програми ґрунтується на використанні наближеного аналітичного методу розрахунку зміни стану повітря. Похибка обчислень не більше 3% |
