Задача аэродинамического расчета систем вентиляции

Исходные данные для вычислений

Методика расчёта

Самый распространенный вариант, когда оба параметра — сила напора и площадь сечения — неизвестны. В этом случае каждый из них определяется отдельно, с применением своих формул.

Скорость

Она необходима для получения параметров динамического давления на проектируемом участке. Надо помнить, что расход воздуха известен заранее, причем, не для всей системы, а для каждого участка. Измеряется в м/с.

υ _фак = L/(3600×F_ф), где

L — расход воздуха на исследуемом участке, м3/ч

Давление

Вентиляционная система делится на отдельные ветки (участки) по местам изменения расхода воздуха или изменениям площади сечения. Каждый нумеруется. Естественное располагаемое давление определяется по формуле:

Δр_е = h .g ( ρ_н –ρ_вн), где

 h – разница при подъёме между верхней и нижней точкой
ρ_н и ρ_вн – плотность внутри/снаружи

Плотности определяются с использованием параметров перепада температуры воздуха внутри и наружи помещения. Они указаны в СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Далее берётся формула:

Σ(R . L .β_ш +Z) ≤Δ р_е, где

Σ(R . L .β_ш +Z) – сумма расхода давления на рассматриваемом участке, где

R – удельные потери от трения (Па/м);
L – длина рассматриваемого участка (м);
β_ш – коэффициент шероховатости стенок вентканалов;
Z – потери давления в местных сопротивлениях;
Δр_е – естественное располагаемое давление.

Важно заложить небольшой запас по давлению, будет вполне достаточно 5-10%.

Подбор воздуховода ведётся по специальным таблицам. Если необходим квадратного или прямоугольного сечения, то его приводят по формуле эквивалента круглого канала:

dэкв= 2а . в /(а+в), где

а,в – геометрические размеры канала, см

Расчет естественной вентиляции жилых помещений

Расчет заключается в определении расхода приточного воздуха L в холодный и теплый период года. Зная эту величину, можно подобрать площадь сечения воздуховодов.

Дом или квартиру рассматривают как единый воздушный объем, где циркуляция газов происходит через открытые двери или подрезанное на 2 см от пола полотно.

Приток происходит сквозь негерметичные окна, наружные ограждения и путем проветривания, удаление — через вытяжные вентканалы.

Монтаж вентиляцииИсточник market.sakh.com

Объем находят по трем методикам — кратности, санитарным нормам и площади. Из полученных значений выбирают наибольшее. Перед тем, как рассчитать вентиляцию, определяют назначение и характеристики всех помещений.

Основная формула для первого расчета:

L=nхV, м³/ч, где

• V — объем комнаты (произведение высоты на площадь),
• n — кратность, определяемая по СНиП 2.08.01-89 в зависимости от расчетной температуры в помещении в зимний период.

По второй методике объем рассчитывают исходя из удельной нормы на человека, регламентируемой СНиП 41-01-2003. Учитывают количество постоянно проживающих людей, наличие газовой плиты и санузла. По таб.М1 расход 60 м³/чел в час.

Третий способ — по площади.

L=Axk, где

• А — площадь помещения, м²,
• k — нормативный расход на м².

Расчет системы вентиляции: пример

Трехкомнатный дом общей площадью 80 м². Высота помещений 2,7 м. Проживает три человека.

• Гостиная 25 м²,
• спальня 15 м²,
• спальня 17 м²,
• санузел — 1,4² м²,
• ванна — 2,6 м²,
• кухня 14 м² с четырехкомфорной плитой,
• коридор 5 м².

Требуется рассчитать воздушный баланс.

Отдельно находят расход по притоку и вытяжке, чтобы объем входящего воздуха был равен удаляемому.

Приток:

• гостиная L=25х3=75м³/ч, кратность по СниП.
• спальни L=32х1=32 м³/ч.

Общий расход по притоку:

L общ=Lгост.+Lспал.=75+32=107 м³/ч.

Вытяжка:

• санузел L= 50 м³/час (таб.СНиП 41-01-2003),
• ванна L= 25 м³/час.
• кухня L=90 м³/час.

Коридор по притоку не нормируется.

По вытяжке:

L=Lкух.+Lсануз.+ L ванны=90+50+25=165 м³/ч.

Приточный расход меньше вытяжки. Для дальнейших расчетов принимается наибольшая величина L=165 м³/ч.

По санитарным нормам расчет проводят исходя из количества жильцов. Удельный расход на одного человека составляет 60 м³.

L общ.=60х3=180м/ч.

С учетом временных посетителей, для которых установленный расход воздуха 20м/ч, можно принять L=200 м³/ч.

По площади расход определяют с учетом нормативной скорости воздухообмена 3м²/час на 1 м² жилого помещения.

L=57х3=171 м³/ч.

По результатам расчетов расход по санитарным нормам 200 м³/ч, кратности 165 м³/ч, по площади 171 м³/ч. Хотя все варианты правильны, при первом для проживающих условия будут комфортнее.

Второй этап

Естественная вентиляция расчет воздуховодов

Для прямоугольной формы воздуховодов этой концепции проветривания планируют диаметр dЭ равновесный округлому воздуховоду:

В случае использования воздуховодов сделанных не из метала, их удельные издержки давления по трению R, взятые с номограммы для стальных воздуховодов, изменяют, умножив на соответствующий коэффициент k:

• для шлакогипсовых — 1,1;
• для шлакобетонных — 1,15;
• для кирпичных — 1,3.

Избытки давления, Па, на преодоление определённых сопротивлений для разных участков вычисляется за уравнением:

• где – сумма коэффициентов противодействий на участке;
• v2/2 — динамическое напряжение, Па, взятое с нормативов.

Для создания концепции непринужденной вентиляции предпочтительно остерегаться извилистых заворотов, множественного числа задвижек и клапанов, так как утраты на местные противодействия как правило в каналах воздуховодов достигают вплоть до 91% от всех затрат.

Естественная вентиляция содержит небольшой радиус воздействия и среднюю результативность для комнат излишками тепла в которых соввем малы, что возможно относить недостаткам, а достоинством — легкость системы, невысокая цена и простота в сервисном обслуживании.

Пример расчета теплопотерь дома

Рассматриваемый дом располагается в городе Кострома, где температура за окном в наиболее холодную пятидневку достигает -31 градусов, температура грунта — +5оС. Желаемая температура в помещении — +22оС.

Рассматривать будем дом со следующими габаритами:

• ширина — 6.78 м;
• длина — 8.04 м;
• высота — 2.8 м.

Величины будут использоваться для вычисления площади ограждающих элементов.

Для расчетов удобнее всего нарисовать план дома на бумаге, обозначив на нем ширину, длину, высоту здания, расположение окон и дверей, их габариты

Стены здания состоят из:

• газобетона толщиной В=0.21 м, коэффициентом теплопроводности k=2.87;
• пенопласта В=0.05 м, k=1.678;
• облицовочного кирпича В=0.09 м, k=2.26.

При определении k следует использовать сведения из таблиц, а лучше — информацию из технического паспорта, поскольку состав материалов разных производителей может отличаться, следовательно, иметь разные характеристики.

Железобетон имеет наиболее высокую теплопроводимость, минераловатные плиты — наименьшую, поэтому их наиболее эффективно использовать в строительстве теплых домов

Пол дома состоит из следующий слоев:

• песка, В=0.10 м, k=0.58;
• щебня, В=0.10 м, k=0.13;
• бетона, В=0.20 м, k=1.1;
• утеплителя эковаты, B=0.20 м, k=0.043;
• армированной стяжки, В=0.30 м k=0.93.

В приведенном плане дома пол имеет одинаковое строение по всей площади, подвальное помещение отсутствует.

Потолок состоит из:

• минеральной ваты, В=0.10 м, k=0.05;
• гипсокартона, B=0.025 м, k= 0.21;
• сосновых щитов, В=0.05 м, k=0.35.

У потолочного перекрытия выходов на чердак нет.

В доме окон всего 8, все они двухкамерные с К-стеклом, аргоном, показатель D=0.6. Шесть окон имеют габариты 1.2х1.5 м, одно — 1.2х2 м, одно — 0.3х0.5 м. Двери имеют габариты 1х2.2 м, показатель D по паспорту равен 0.36.

Какие виды бывают

Существует два способа циркуляции воздуха в системе: естественный и принудительный. Разница в том, что в первом случае прогретый воздух движется в соответствии с законами физики, а во втором — при помощи вентиляторов. По способу воздухообмена устройства делятся на:

• рециркуляционные — используют воздух непосредственно из помещения;
• частично рециркуляционные — частично используют воздух из помещения;
• приточные, использующие воздух с улицы.

Особенности системы Антарес

Принцип работы Антарес комфорт такой же, как и у других систем воздушного отопления.

Воздух нагревается агрегатом АВН и по воздуховодам с помощью вентиляторов распространяется по помещениям.

Назад воздух возвращается по обратным воздуховодам, проходя через фильтр и коллектор.

Процесс циклический и происходит бесконечно. Смешиваясь с тёплым воздухом из дома в рекуператоре, весь поток идёт обратным воздуховодом.

Преимущества:

• Низкий уровень шума. Все дело в современном немецком вентиляторе. Строение его обратно загнутых лопаток слегка подталкивают воздух. Он не ударяется в вентилятор, а словно обволакивает. Кроме того, предусмотрена толстая звукоизоляция АВН. Совокупность этих факторов делает работу системы почти бесшумной.
• Скорость прогрева помещения. Обороты вентилятора регулируются, что даёт возможность установить полную мощность и быстро прогреть воздух до желаемой температуры. Уровень шума заметно повысится пропорционально скорости подаваемого воздуха.
• Универсальность. При наличии горячей воды, система Антарес комфорт способна работать с любым видом обогревателя. Предусмотрена возможность установить и водяной, и электрический нагреватель одновременно. Это очень удобно: при исчезновении одного источника питания, перейти на другой.
• Ещё одной особенностью является модульность. Это значит, что Антарес комфорт состоит из нескольких блоков, что приводит к снижению веса и простоте в установке и обслуживании.

При всех достоинствах, Антарес комфорт не имеет недостатков.

Volcano или Вулкан

Соединённые вместе водный калорифер и вентилятор — так выглядят отопительные агрегаты польской фирмы Volkano. Работают они от воздуха в помещении и не используют уличного.

Фото 2. Прибор от производителя Volcano предназначенный для воздушных систем отопления.

Нагретый тепловым вентилятором воздух равномерно распределяется через предусмотренные жалюзи в четырёх направлениях. Специальные датчики поддерживают нужную температуру в доме. Отключение происходит автоматически, когда в работе агрегата нет необходимости. На рынке представлено несколько моделей тепловых вентиляторов Volkano разных типоразмерах.

Особенности воздушно-отопительных агрегатов Volkano:

• качество;
• доступная цена;
• бесшумность;
• возможность установки в любом положении;
• корпус из износостойкого полимера;
• полная готовность к монтажу;
• три года гарантии;
• экономичность.

Отлично подойдёт для обогрева заводских цехов, складов, больших магазинов и супермаркетов, птицефабрик, больниц и аптек, спорткомплексов, теплиц, гаражных комплексов и церквей. В комплекте идут схемы подключения, позволяющие сделать монтаж быстрым и лёгким.

Типы воздуховодов

Воздуховоды — это элементы системы, отвечающие за перенос отработанного и свежего воздуха. В состав входят основные трубы переменного сечения, отводы и полуотводы, а также разнообразные переходники. Различаются по материалу и форме сечения.

От типа воздуховода зависит область применения и специфика движения воздуха. Существует следующая классификация по материалу:

1. Стальные — жёсткие воздуховоды с толстыми стенками.
2. Алюминиевые — гибкие, с тонкими стенками.
3. Пластиковые.
4. Матерчатые.

По форме сечения подразделяются на круглые разного диаметра, квадратные и прямоугольные.

Преимущества и недостатки воздушного отопления

Для чего нужна вентиляция

Задача вентиляции — обеспечить необходимый воздухообмен в помещении, создать оптимальные или приемлемые условия для длительного пребывания человека.

Исследования установили, что 80% времени люди проводят в помещениях. За один час в спокойном состоянии человек выделяет в окружающую среду 100 кКал. Теплоотдача происходит конвекцией, излучением и испарением. При недостаточно подвижном воздухе перенос энергии с поверхности кожи в пространство замедляется. В результате страдают многие функции организма, возникает ряд заболеваний.

Макет дома с системой вентиляцииИсточник yandex.ru

Отсутствие или недостаточная вентиляция, особенно в помещениях с повышенной влажностью, приводит к застойным явлениям. Они сопровождаются нашествием трудновыводимых плесневых грибков, неприятными запахами и постоянной сыростью. Влага неблагоприятно отражается на строительных конструкциях, приводит к гниению деревянных и коррозии металлических элементов.

При избыточной тяге увеличивается выход воздушных масс в атмосферу, что зимой приводит к потере большого количества тепла. Растут затраты на отопление дома.

Качество и чистота воздуха — основной фактор, который определяет эффективность вентиляции. Загрязняющие испарения от строительных материалов, мебели, пыль и углекислый газ должны своевременно удаляться из помещения.

Существует обратная ситуация, когда воздух в доме или квартире гораздо чище, чем на улице. Выхлопные газы на оживленной трассе, дым или копоть, ядовитые загрязнения промышленных предприятий способны отравить атмосферу внутри помещений. Например, в центре большого города содержание угарного газа в 4-6 раз, диоксида азота в 3-40 раз, сернистого газа в 2-10 раз выше, чем в сельской местности.

Расчет вентиляции производят, чтобы определить вид системы воздухообмена, ее параметры, при которых будут сочетаться энергоэфективность жилья и благоприятный микроклимат в помещениях.

Особенности выбора вентилятора

В выборе вентилятора надо руководствоваться следующими требованиями:

Схема определения шумовых характеристик канальных вентиляторов.

1. У устройства должен быть минимальный удельный уровень мощности звука и узкий спектр звуковых волн, соответствующий предъявляемым условиям эксплуатации.
2. Мощность вентилятора выбирается в соответствии с суммарными потерям при движении воздуха по каналам сети.
3. Не рекомендуется применять крыльчатку с числом лопастей меньше 12. Такие конфигурации зачастую создают дополнительные тона аэродинамического шума при прохождении воздушной среды через крыльчатку. Усиление шумов определяется отдельным устройством вентилятора, отклонением воздушных масс при попадании на крыльчатку и дальнейшим взаимодействием потока с внутренней поверхностью воздуховодов.
4. В сетях, где расход регулируется, отдельно учитывают воздействие изменения аэродинамических характеристик на громкость работы вентилятора. Снижение расхода при изменении угла установки лопастей может существенно усилить создаваемый шум.
5. Дополнительно отрегулировать громкость работы агрегата позволит понижение частоты оборотов рабочего колеса в диапазоне регулирования при неизменной мощности.
6. Штуцеры вентилятора и подключаемые участки воздуховода лучше соединять через гибкие вставки, гасящие вибрации, которые передает корпус агрегата на остальные участки.

Как рассчитать давление в вентиляционной сети

Для того чтобы определить предполагаемое давление для каждого отдельного участка, необходимо воспользоваться приведенной ниже формулой:

Н х g (РН – РВ) = DPE.

Теперь попытаемся разобраться, что обозначает каждая из этих аббревиатур. Итак:

• Н в данном случае обозначает разницу в отметках шахтного устья и заборной решетки;
• РВ и РН – это показатель плотности газа, как снаружи, так и изнутри вентиляционной сети, соответственно (измеряется в килограммах на кубический метр);
• наконец, DPE – это показатель того, каким должно быть естественное располагаемое давление.

Продолжаем разбирать аэродинамический расчет воздуховодов. Для определения внутренней и наружной плотности необходимо воспользоваться справочной таблицей, при этом должен быть учтен и температурный показатель внутри/снаружи. Как правило, стандартная температура снаружи принимается как плюс 5 градусов, причем вне зависимости от того, в каком конкретном регионе страны планируются строительные работы. А если температура снаружи будет более низкой, то в результате увеличится нагнетание в вентиляционную систему, из-за чего, в свою очередь, объемы поступающих воздушных масс будут превышены. А если температура снаружи, напротив, будет более высокой, то давление в магистрали из-за этого снизится, хотя данную неприятность, к слову, вполне можно компенсировать посредством открывания форточек/окон.

Что же касается главной задачи любого описываемого расчета, то она заключается в выборе таких воздуховодов, где потери на отрезках (речь идет о значении ?(R*l*?+Z)) будут ниже текущего показателя DPE либо, как вариант, хотя бы равняться ему. Для пущей наглядности приведем описанный выше момент в виде небольшой формулы:

DPE ? ?(R*l*?+Z).

Теперь более детально рассмотрим, что обозначают использованные в данной формуле аббревиатуры. Начнем с конца:

• Z в данном случае – это показатель, обозначающий снижение скорости движения воздуха вследствие местного сопротивления;
• ? – это значение, точнее, коэффициент того, какова шероховатость стенок в магистрали;
• l – еще одно простое значение, которое обозначает длину выбранного участка (измеряется в метрах);
• наконец, R – это показатель потерь на трение (измеряется в паскалях на один метр).

Что же, с этим разобрались, теперь еще выясним немного о показателе шероховатости (то есть ?). Этот показатель зависит только от того, какие материалы были использованы при изготовлении каналов. Стоит отметить, что скорость перемещения воздуха также может быть разной, поэтому следует учитывать и этот показатель.

Скорость – 0,4 метра за секунду

В таком случае показатель шероховатости будет следующим:

• у штукатурки с применением армирующей сетки – 1,48;
• у шлакогипса – около 1,08;
• у обычного кирпича – 1,25;
• а у шлакобетона, соответственно, 1,11.

С этим все понятно, идем дальше.

Скорость – 0,8 метра за секунду

Здесь описываемые показатели будут выглядеть следующим образом:

• для штукатурки с применением армирующей сетки – 1,69;
• для шлакогипса – 1,13;
• для обыкновенного кирпича – 1,40;
• наконец, для шлакобетона – 1,19.

Немного увеличим скорость воздушных масс.

Скорость – 1,20 метра за секунду

Для этого значения показатели шероховатости будут такими:

• у штукатурки с применением армирующей сетки – 1,84;
• у шлакогипса – 1,18;
• у обычного кирпича – 1,50;
• и, следовательно, у шлакобетона – где-то 1,31.

И последний показатель скорости.

Скорость – 1,60 метра за секунду

Здесь ситуация будет выглядеть следующим образом:

• для штукатурки с применением армирующей сетки шероховатость будет составлять 1,95;
• для шлакогипса – 1,22;
• для обыкновенного кирпича – 1,58;
• и, наконец, для шлакобетона – 1,31.

Обратите внимание! С шероховатостью разобрались, но стоит отметить еще один важный момент: при этом желательно учитывать и незначительный запас, колеблющийся в пределах десяти-пятнадцати процентов

Расчет воздуховодов приточных и вытяжных систем механической и естественной вентиляции

Аэродинамический
расчет воздуховодов обычно сводится
к определению размеров их поперечного
сечения,
а также потерь давления на отдельных
участках
и в системе в целом. Можно определять
расходы
воздуха при заданных размерах воздуховодов
и известном перепаде давления в системе.

При
аэродинамическом расчете воздуховодов
систем вентиляции обычно пренебрегают
сжимаемостью
перемещающегося воздуха и пользуются
значениями избыточных давлений, принимая
за условный
нуль атмосферное давление.

При
движении воздуха по воздуховоду в любом
поперечном
сечении потока различают три вида
давления:статическое,
динамическое
и полное.

Статическое
давление
определяет потенциальную
энергию 1 м3
воздуха в рассматриваемом сечении (р_ст
равно давлению на стенки воздуховода).

Динамическое
давление
– это кинетическая энергия потока,
отнесенная к 1 м3
воздуха, определяется
по формуле:

(1)

где
– плотность
воздуха, кг/м3;
– скорость
движения воздуха в сечении, м/с.

Полное
давление
равно сумме статического и динамического
давлений.

(2)

Традиционно
при расчете сети воздуховодов применяется
термин “потери
давления”
(“потери
энергии потока”).

Потери
давления (полные) в системе вентиляции
складываются из потерь на трение и
потерь в местных
сопротивлениях (см.: Отопление и
вентиляция, ч. 2.1 “Вентиляция”
под ред. В.Н. Богословского, М., 1976).

Потери
давления на трение определяются по
формуле
Дарси:

(3)

где
– коэффициент
сопротивления трению, который
рассчитывается по универсальной формуле
А.Д. Альтшуля:

(4)

где
– критерий Рейнольдса; К – высота
выступов шероховатости (абсолютная
шероховатость).При
инженерных расчетах потери давления
на трение
,
Па (кг/м2),
в воздуховоде длиной /, м, определяются
по выражению

(5)

где
– потери
давления на 1 мм длины воздуховода,
Па/м [кг/(м2
* м)].

Для
определения Rсоставлены
таблицы и номограммы. Номограммы (рис.
1 и 2) построены для условий: форма сечения
воздуховода круг диаметром,
давление воздуха 98 кПа (1 ат), температура
20°С, шероховатость= 0,1 мм.

Для
расчета воздуховодов и каналов
прямоугольного сечения пользуются
таблицами и номограммами
для круглых воздуховодов, вводя при
этом
эквивалентный диаметр прямоугольного
воздуховода, при котором потери давления
на трение в
круглом
и прямоугольном
~
воздуховодахравны.

В
практике проектирования получили
распространение
три вида эквивалентных диаметров:

■ по скорости

при
равенстве скоростей

■ по
расходу

при
равенстве расходов

■ по
площади поперечного сечения

при равенстве
площадей сечения

При
расчете воздуховодов с шероховатостью
стенок,
отличающейся от предусмотренной в
таблицах или в номограммах (К = ОД мм),
дают поправку к
табличному значению удельных потерь
давления на
трение:

(6)

где
– табличное
значение удельных потерь давления
на трение;
– коэффициент
учета шероховатости стенок (табл. 8.6).

Потери
давления в местных сопротивлениях. В
местах поворота воздуховода, при делении
и слиянии
потоков в тройниках, при изменении
размеров
воздуховода (расширение – в диффузоре,
сужение – в конфузоре), при входе в
воздуховод или в
канал и выходе из него, а также в местах
установки
регулирующих устройств (дросселей,
шиберов, диафрагм) наблюдается падение
давления в потоке
перемещающегося воздуха. В указанных
местах происходит
перестройка полей скоростей воздуха в
воздуховоде и образование вихревых зон
у стенок, что сопровождается
потерей энергии потока. Выравнивание
потока происходит на некотором расстоянии
после прохождения
этих мест. Условно, для удобства проведения
аэродинамического расчета, потери
давления в местных
сопротивлениях считают сосредоточенными.

Потери
давления в местном сопротивлении
определяются
по формуле

(7)

где
–
коэффициент местного сопротивления
(обычно,
в отдельных случаях имеет место
отрицательное значение, при расчетах
следует
учитывать знак).

Коэффициентотносится
к наибольшей скорости
в суженном сечении участка или скорости
в сечении
участка с меньшим расходом (в тройнике).
В таблицах
коэффициентов местных сопротивлений
указано, к какой скорости относится.

Потери
давления в местных сопротивлениях
участка, z,
рассчитываются по формуле

(8)

где

– сумма
коэффициентов местных сопротивлений
на участке.

Общие
потери давления на участке воздуховода
длиной,
м, при наличии местных сопротивлений:

(9)

где
– потери
давления на 1 м длины воздуховода;

– потери
давления в местных сопротивлениях
участка.

Вытяжная вентиляция

Расчет вытяжной системы вентиляции, как и любой другой, должен начинаться с того, что определяется производительность. Единицы измерения этого параметра для сети — м3/ч.

Чтобы провести эффективный расчет, необходимо знать три вещи: высота и площадь комнат, основное предназначение каждого помещения, усредненное количество людей, который одновременно будут находиться в каждой комнате.

Для того чтобы начать проводить расчет системы вентиляции и кондиционирования воздуха этого типа, необходимо определиться с кратностью. Числовое значение этого параметра установлено СНиПом

Здесь важно знать, что параметр для жилого, коммерческого или промышленного помещения будет отличаться

Если расчеты ведутся для бытового здания, то кратность равна 1. Если речь идет об установке вентиляции в административном строении, то показатель равен 2-3. Это зависит от некоторых других условий. Чтобы успешно провести расчет, нужно знать величину обмена по кратности, а также по количеству людей. Необходимо брать наибольшее значение расхода, чтобы определить требуемую мощность системы.

Чтобы узнать кратность обмена воздуха, необходимо умножить площадь помещения на его высоту, а после этого на значение кратности (1 для бытовых, 2-3 для других).

Для того чтобы провести расчет системы вентиляции и кондиционирования на человека, необходимо знать количество потребляемого воздуха одним человеком и умножить это значение на количество людей. В среднем при минимальной активности один человек потребляет около 20 м3/ч, при средней активности показатель возрастает до 40 м3/ч, при интенсивных физических нагрузках объем увеличивает до 60 м3/ч.

Исходные данные для вычислений

Когда известна схема вентиляционной системы, размеры всех воздухопроводов подобраны и определено дополнительное оборудование, схему изображают во фронтальной изометрической проекции, то есть аксонометрии. Если ее выполнить в соответствии с действующими стандартами, то на чертежах (или эскизах) будет видна вся информация, необходимая для расчета.

1. С помощью поэтажных планировок можно определить длины горизонтальных участков воздухопроводов. Если же на аксонометрической схеме проставлены отметки высот, на которых проходят каналы, то протяженность горизонтальных участков тоже станет известна. В противном случае потребуются разрезы здания с проложенными трассами воздухопроводов. И в крайнем случае, когда информации недостаточно, эти длины придется определять с помощью замеров по месту прокладки.
2. На схеме должно быть изображено с помощью условных обозначений все дополнительное оборудование, установленное в каналах. Это могут быть диафрагмы, заслонки с электроприводом, противопожарные клапаны, а также устройства для раздачи или вытяжки воздуха (решетки, панели, зонты, диффузоры). Каждая единица этого оборудования создает сопротивление на пути воздушного потока, которое необходимо учитывать при расчете.
3. В соответствии с нормативами на схеме возле условных изображений воздуховодов должны быть проставлены расходы воздуха и размеры каналов. Это определяющие параметры для вычислений.
4. Все фасонные и разветвляющие элементы тоже должны быть отражены на схеме.

Если такой схемы на бумаге или в электронном виде не существует, то придется ее начертить хотя бы в черновом варианте, при вычислениях без нее не обойтись.

Акустический расчет системы вентиляции

Акустический расчет — это обязательная операция, которая прилагается к расчету любой системы вентилирования помещения. Подобная операция осуществляется для того, чтобы выполнить несколько конкретных задач:

• определить октавный спектр воздушного и структурного вентиляционного шума в расчетный точках;
• сопоставить имеющийся шум, с допустимым шумом по гигиеническим нормам;
• определить путь снижения шума.

Все расчеты необходимо проводить в строго установленных расчетных точках.

После того как были выбраны все мероприятия по строительно-акустическим нормам, которые призваны устранить излишний шум в помещении, проводится поверочный расчет всей системы в тех же точках, что были определены ранее. Однако сюда же нужно добавить эффективные значения, полученные в ходе этого мероприятия по снижению шума.

Для проведения вычислений нужны определенные исходные данные. Ими стали шумовые характеристики оборудования, которые назвали уровнями звуковой мощности (УЗМ). Для расчета используют среднегеометрические частоты в Гц. Если проводится ориентировочный расчет, то можно использовать корректировочные уровни шума в дБА.

Если говорить о расчетных точках, то они располагаются в местах обитания человека, а также в местах установки вентилятора.

Этап третий: увязка ответвлений

Когда проведены все необходимые расчёты необходимо произвести увязку нескольких ответвлений. Если система обслуживает один уровень, то увязывают ответвления не входящие в магистраль. Расчёт проводят в том же порядке, что и для основной линии. Результаты заносятся в таблицу. В многоэтажных зданиях для увязки используются поэтажные ответвления на промежуточных уровнях.

Критерии увязки

Здесь сопоставляются значения суммы потерь: давления по увязываемым отрезкам с параллельно присоединённой магистралью. Необходимо чтобы отклонение составляло не более 10 процентов. Если установлено, что расхождение больше, то увязку можно проводить:

• путём подбора соответствующих размеров сечения воздуховодов;
• при помощи установки на ответвлениях диафрагм или дроссельных клапанов.

Иногда для проведения подобных расчётов необходим всего лишь калькулятор и пара справочников. Если же требуется провести аэродинамический расчёт вентиляции больших зданий или производственных помещений, то понадобится соответствующая программа. Она позволит быстро определить размеры сечений, потери давления как на отдельных отрезках, так и во всей системе в целом.

https://www.youtube.com/watch?v=v6stIpWGDow Video can’t be loaded: Проектирование систем вентиляции. (https://www.youtube.com/watch?v=v6stIpWGDow)

Целью аэродинамического расчета является определение потерь давления (сопротивления) движению воздуха во всех элементах системы вентиляции — воздуховодах, их фасонных элементах, решетках, диффузорах, воздухонагревателях и других. Зная общую величину этих потерь, можно подобрать вентилятор, способный обеспечить необходимый расход воздуха. Различают прямую и обратную задачи аэродинамического расчета. Прямая задача решается при проектировании вновь создаваемых систем вентиляции, состоит в определении площади сечения всех участков системы при заданном расходе через них. Обратная задача – определение расхода воздуха при заданной площади сечения эксплуатируемых или реконструируемых систем вентиляции. В таких случаях для достижения требуемого расхода достаточно изменения частоты вращения вентилятора или его замены на другой типоразмер.

По площади F

определяют диаметрD (для круглой формы) или высотуA и ширинуB (для прямоугольной) воздуховода, м. Полученные величины округляют до ближайшего большего стандартного размера, т.е.D ст ,А ст иВ ст (справочная величина).

Пересчитывают фактические площадь сечения F

факт и скоростьv факт .

Для прямоугольного воздуховода определяют т.н. эквивалентный диаметр DL = (2A ст * B ст ) / (Aст+ Bст), м. Определяют величину критерия подобия Рейнольдса Re = 64100* Dст* v факт. Для прямоугольной формыD L = D ст . Коэффициент трения λ тр = 0,3164 ⁄ Re-0,25 при Re≤60000, λтр= 0,1266 ⁄ Re-0,167 при Re>60000. Коэффициент местного сопротивления λм

зависит от их типа, количества и выбирается из справочников.

Комментариев:

• Исходные данные для вычислений
• С чего начинать? Порядок вычислений

Сердцем любой вентиляционной системы с механическим побуждением воздушного потока является вентилятор, который создает этот поток в воздуховодах. Мощность вентилятора напрямую зависит от напора, который необходимо создать на выходе из него, а для того, чтобы определить величину этого давления, требуется произвести расчет сопротивления всей системы каналов.

Для расчета потерь давления нужна схема и размеры воздуховода и дополнительного оборудования.