Расчет систем вентиляции

7.3.1. Определение подачи вентилятора

При расчете системы вентиляции, прежде всего, определяется необходимая объемная подача свежего воздуха в конкретный объект обитания, ³/ч. Величина подачи зависит не только от объема помещения, но и от числа организмов, поглощающих кислород (людей, животных, птиц и др.). На нее влияет количество излишней теплоты, влаги и вредных газов.

Для оценки подачи по составу воздуха в рекомендуется методика с введением понятия к р а т н о с т и воздухообмена.

Под кратностью воздухообмена понимают отношение подачи

свежего воздуха к объему помещения.

Обозначают кратность воздухообмена через К_р и измеряют в 1/ч, т.е.

По нормам воздухообмена в жилых помещениях подача свежего воздуха на одного человека должна соответствовать К_р = 3…5, но не менее

30 м³/ч. Так, если в комнате площадью F=20 м² и высотой В =2,5 м находится 5 человек, то при К_р= 4 подача свежего воздуха должна быть:

= К_р F B n = 4 1000 м³/ч.

Для других объектов обитания величина К_р приведена в табл.7 Приложения.

Замена воздуха в помещении из условий необходимого количества кислорода еще не является решением проблемы по созданию комфортных условий. В объекте обитания могут выделяться избыточная теплота, сверхнормативное количество влаги, много вредных газов и пыли. При организации воздухообмена необходимо предусмотреть и эти факторы.

Для поддержания в объекте стабильной температуры должен выполняться баланс теплоты: количество подводимой теплоты должно быть равно количеству отведенной теплоты ,т.е. . Если в помещении появились источники дополнительных тепловыделений, то избыточная теплота определится как

= .

Необходимая подача воздуха для удаления избыточной теплоты определяется по выражению

(7.2)

где – плотность воздуха;

i_вн – энтальпия внутреннего воздуха;

i_нар – энтальпия наружного воздуха.

Необходимая подача воздуха для удаления избыточной влаги вычисляется по формуле

, (7.3)

где – секундное массовое поступление влаги;

d_вн – влагосодержание воздуха внутри помещения;

d_нар – влагосодержание наружного воздуха.

Необходимая подача воздуха для удаления вредных газов находится по формуле

, (7.4)

где – секундное массовое поступление i-го газа;

– предельно допустимая концентрация в воздухе i-го вещества;

C_i – концентрация i-го вещества в поступающем воздухе.

Из определенных величин большая подача обеспечит требуемый воздухообмен.

7.3.2. Определение потребного давления на выходе из вентилятора

Для канальной приточной системы вентиляции, например, показанной на рис. 7.1, воздух поступает к вентилятору по магистрали подвода и нагнетается вентилятором в воздуховоды. В общем случае энергия, подводимая к вентилятору, затрачивается на создание разряжения на входе в вентилятор и на создание избыточного давления на выходе из вентилятора. Отсюда вентилятор должен создавать давление равное сумме избыточного давления и давления разряжения, т. е.

р_в = р_изб + р_раз .

Значения р_изб и р_раз вычисляются исходя из особенностей магистралей отвода и подвода. В совокупности обе магистрали именуют вентиляционной сетью.

Расчету вентиляционной сети предшествует ее трассировка: выявление размеров отдельных участков, наличие конфигурации воздуховодов, размещение и тип местных сопротивлений. Это дает возможность по заданной подаче воздуха, по типу и геометрическим параметрам местных сопротивлений, по выбранным формам и сечениям каналов вычислить потери давления в вентиляционной сети.

К местным сопротивлениям относят элементы вентиляционной сети, в которых теряется энергия движущегося воздуха в связи с изменением его скорости или направления движения, это воздухозаборные, воздуховыпускные, запорно-регулирующие устройства, фасонные части воздуховодов, фильтры, теплообменники и т.п.

При выборе воздуховодов руководствуются конструктивно – эстетическими или экономическими соображениями. В капитальных зданиях обычно роль воздуховодов выполняют каналы, встроенные в конструкции сооружения. В ряде случаев воздуховоды выполняют подвесными в виде стального короба или пластикового канала. Сечения каналов могут иметь различную форму, независимо от этого егоплощадь поперечного сечения F_к вычисляется по формуле

F_к = ,

где - подача воздуха через канал;

с – скорость воздуха в канале, выбирается в пределах 2…5 м/с.

Потери давления во входной и выходной магистралях определяются по одинаковой методике, поэтому при определении давления на выходе из вентилятора в расчет включаются все участки и местные сопротивления вентиляционной сети. Для расчета р_в рекомендуется выражение

l + + ,

где 1,1 – коэффициент увеличения потерь давления в вентиляционной сети;

– удельные (на метр длины) потери давления в канале от трения;

n – количество участков;

l – длина участка;

– потери давления на местных сопротивлениях;

к – количество местных сопротивлений;

р_вых – потери давления на выпускной решетке.

m – количество выпускных решеток (для разветвленной выпускной магистрали.

Потери давления от трения на каждом метре длины участка

= ,

где – безразмерный коэффициент трения;

d_’экв – диаметр эквивалентный;

– плотность воздуха в сечении;

с - скорость воздуха в сечении.

Коэффициент трения зависит от шероховатости стенок воздуховода и от скорости движения воздуха и для его определения используют формулу А.Д. Альтшуля:

= 0,11 ,

Где Rе – критерий Рейнольдса;

К – коэффициент шероховатости.

Диаметр эквивалентный принят в качестве обобщающего линейного размера поперечного сечения воздуховода

d_’экв = ,

где F_к – площадь поперечного сечения канала;

П – периметр сечения.

Коэффициент шероховатости зависит от состояния обтекаемой воздухом поверхности. Для каналов из различных материалов его значение приведено в табл. 7.3.

Таблица 7. 3 – Значения коэффициента шероховатости

Потери давления на местном сопротивлении

= ,

где – коэффициент местного сопротивления.

Значения для некоторых фасонных воздуховодов приведены в табл. 8 Приложения.

Потери давления на каждой выпускной решетке

р_вых = ,

где – коэффициент потерь на решетке (

с_вых – скорость воздуха на выходе их решетки, (с_вых= 5…8 м/с).