Расчет естественной вентиляции вентканала с зонтом

Введение

Естественная вентиляция осуществляется под действием гравитационного и ветрового давления. Она применяется в жилых, общественных, административно-бытовых и промышленных зданиях, если с её помощью могут быть обеспечены метеорологические условия и чистота воздуха в помещении.
Естественная вентиляция может быть организованной и неорганизованной, приточной и вытяжной, общеобменной и местной, канальной и бесканальной.

Преимущества и недостатки естественной вентиляции

Плюсы:
— отсутствие дорого оборудования;
— простота устройства;
— не требует расхода электроэнергии;
— бесшумность работы;
— минимальные эксплуатационные затраты.
Минусы:
— зависимость от погодных условий (скорости ветра, температуры);
—  небольшая величина располагаемого давления;
—  ограниченный радиус действия.

Аэродинамический расчет естественной вытяжной канальной вентиляции

Движение воздуха в системе происходит за счет разности давлений, ΔPучастка и ΔPрасп. Располагаемое (естественное) давление находится по формуле:

где g — ускорение свободного падения, равное 9,81;
h — разность расстояний по вертикали от центра приемных отверстий в помещении до верха вытяжной шахты, м;
pн и pв — плотности наружного и внутреннего воздуха, кг/м3. определяемые по формуле:

где tн и tв — температуры наружного и внутреннего воздуха, °С.

ΔPучастка определяют аэродинамическим расчетом для каждого участка вентканала или воздуховода. Затем обе величины сравнивают. Располагаемое давление, или как его еще называют, гравитационное, должно превышать на 5-10% потери давления в системе.

Пример расчета

Требуется выполнить аэродинамический расчет вентиляции естественной ВЕ 1. Воздух удаляется из помещений на 1 и 2 этаже. Температура внутреннего воздуха tв=20°С, температуру наружного воздуха для расчета всегда принимают tн=5°С. В помещениях используются решетки АМР 300х100 с площадью живого сечения F=0.027 м2 и АМР 300х150 с F=0.041 м2. Через них высасывается воздух в вент каналы в кирпичных стенах, а затем в сборный вертикальный воздуховод и шахту, выполненные из шлакобетонных плит, с зонтом. 

Изобразим схему наших воздуховодов естественной вентиляции в двухэтажном доме и её разобьем на участки, рисунок 1. 

Сначала определим располагаемое (естественное) давление, для отверстия на первом этаже на отметке +2,500 м, затем для второго на +5,500 м: null

Аэродинамический расчет начинаем с канала второго этажа, потому что за расчетное направление в вытяжных системах с естественным побуждением принимают такое, располагаемое давление на котором имеют минимальную величину. Начинаем заполнять таблицу 1, заносим в столбец:

№ 1 — Номер участка или элемент системы согласно аксонометрической схемы;

№ 2 — Расход воздуха на рассматриваемом участке, м3/ч, берется со схемы;;

№ 3 — Длину участка, м, берется со схемы;

№ 4 — Размеры вентканала или воздуховода прямоугольного сечения, мм. Если круглое сечение, ничего не записываем;

№ 5 — Площадь живого сечения, м2. Для вентканала или воздуховода определяется самостоятельно перемножив размеры длины и ширины: 270мм х 270мм = 0,27*0,27 = 0,073 м2. Для воздухораспределительных устройств значения берутся из каталог вент оборудования. 

№ 6 — Эквивалентный диаметр вентканала или воздуховода, мм. Для круглого сечения просто записывается его диаметр, для прямоугольного определяется по формуле:

№ 7 — Скорость воздуха, м/с. Определяется по формуле: 

№ 8 — Удельные потери давления на трение, Па/м. Быстрее всего определяется таблицам, которые можно найти в интернете. Ниже будет приведен фрагмент, рисунок 2, т.к. они очень длинные;

№ 9 — Поправка на шероховатость, для металлических воздуховодов составляет , для неметаллических сначала находят абсолютную шероховатость материала Kэ по таблице, рисунок 3, затем по Kэ и v выписывают значение поправки n, рисунок 4;

№ 10 — Потери давление на трение, вычисляются просто перемножив величины R l и n;

№ 11 — Коэффициенты местных сопротивлений фасонный изделий (отводы 90°, тройники, краны и т.д.) Определяются по специальным таблицам, пример показан на рисунке 5;

№ 12 — Динамическое давление, определяемое по формуле:

№ 13 — Потери давления на местные сопротивления, Па, считают по формуле:

№ 14 — Потери давления на участке вентканала или воздуховода, Па, находят по формуле:

После расчета канала второго этажа, надо просуммировать потери давления на участке, ΔPуч и сравнить с ΔPрасп, должно превышать на 5-10% потери давления в системе.

После расчета канала второго этажа, надо просуммировать потери давления на участке, ΔPуч и сравнить с ΔPрасп, должно превышать на 5-10% потери давления в системе.
1

Разность давлений удовлетворяет условию.

После расчета главной расчетной ветви приступают к расчету ответвлений сети. Он производится аналогично расчету главной ветви. Расчет считается законченным, если потери давления в ответвлении не больше располагаемого давления в ответвлении. Сравним давления канала первого этажа.
3
2

Если ΔPуч > ΔPрасп, то необходимо увеличить потери давления путем увеличение сечения отдельных участков вентиляционной сети, или добавлением местных сопротивлений, например использовать вместо зонта дефлекторы типа ЦАГИ. Если ΔPуч < ΔPрасп, то необходимо уменьшить сечения отдельных участков вентиляционной сети.

Таблица 1. Аэродинамический расчет системы ВЕ 1
№ участка L м3 l, м a x b F, м2 dэкв, мм v, м/с R, Па/м n Rln, Па Σξ Pдин, Па Z, Па ΔPуч, Па
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Канал второго этажа
Решетка АМР 160 300х150 0,041 1,08 1,7 0,7 1,19 1,19
1 160 0,8 270х270 0,073 270 0,61 0,021 1,34 0,023 3,47 0,22 0,763 0,786
2 160 3,0 320х250 0,08 280 0,56 0,02 1,15 0,069 0,78 0,19 0,148 0,217
3 280 4,4 320х250 0,08 280 0,91 0,05 1,21 0,266 1,15 0,5 0,575 0,841
Сумма 3,034
Канал первого этажа
Решетка АМР 120 300х100 0,027 1,23 1,7 0,91 1,543 1,543
4 120 3,8 140х270 0,038 180 0,88 0,085 1,43 0,462 3,48 0,46 0,501 1,963
5 120 3,0 320х150 0,048 200 0,69 0,048 1,17 0,168 0,75 0,011 0,082 0,250
Сумма 3,756
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 4
Рисунок 5

Если вам была полезна эта статья — оставьте комментарий, спасибо.

Список литературы

  1. Системы вентиляции с естественным побуждением. Методические указания.; Н.Е. Сыромятникова, М.Б. Ромейко, М.Е.; Сапарев., Самара 2013 г.
  2. Аэродинамический расчет систем вентиляции с механическим побуждением.; М.Б. Ромейко, В.Б. Жильников.; Самара 2006 г.
  3. Типовые примеры расчета систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.; М.И. Шиляев, Е.М. Хромова, Ю.Н. Дорошенко.;  Томск 2012 г.

Добавить комментарий