Аэродинамический расчет системы приточно – вытяжной вентиляции

Аэродинамический  расчет

системы приточно – вытяжной вентиляции. 

    Основные  элементы вентиляционных систем.

    Приточная система:

1. воздухоприемное устройство, через которое наружный воздух поступает в систему;
2. приточная камера, в которой размещается вентилятор;
3. сеть воздуховодов, по которой воздух от вентилятора направляется в отдельное помещение;
4. приточное отверстие, через которое воздух поступает в помещение;
5. регулирующие устройства (дроссель-клапан или задвижка), устанавливаемые в воздухоприемных отверстиях и на ответвлениях воздуховодов.

    Вытяжная  система:

1. вытяжные отверстия, через которое удаляется воздух из помещения;

2. воздуховод, по которому воздух, удаляемый из помещения, транспортируется в вытяжную камеру;

3. вытяжная камера, в которой устанавливается вентилятор;
4. вытяжная шахта, через которую воздух удаляется в атмосферу
5. регулирующие устройства (дроссель-клапан или задвижки).

    В системах общеобменной приточно-вытяжной вентиляции в общественных зданиях  воздуховоды выполняют, из различных  материалов с различной формой поперечного сечения. Сопротивление движения воздуха в воздуховоде зависит от состояния его внутренней поверхности, числа изгибов и формы перехода от одного сечения к другому. Наиболее рациональной формой сечения воздуховодов следует считать круглую.

    Предлагаемые мной воздуховоды «Алювент» - гибкие алюминиевые воздуховоды с высокими аэродинамическими и прочностными характеристиками. Изготовлены из негорючего, стойкого к коррозии материала. Гладкая внутренняя поверхность. Высокая плотность шва обеспечивает герметичность.

    Здание  профилактория кирпичной постройки, следовательно, вертикальные каналы прокладывают в толще внутренних капитальных стен.

    Воздухоприемные устройства следует располагать  таким образом, чтобы поступающий  в них наружный воздух по возможности не был загрязнен.

    Приточные и вытяжные камеры систем вентиляции с механическим побуждением располагают  на чердаке здания.

    В системах механической вентиляции перемещение  воздуха обеспечивается работой  вентиляторов.

    Механическая  вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ:

• большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором;
• возможность изменять или сохранять необходимый объем приточного или вытяжного воздуха независимо от метеорологических условий – температуры наружного воздуха и скорости ветра;
• возможность подвергать вводимый в помещение воздух предварительной обработке: очистке, подогреву и охлаждению, осушке и увлажнению;
• возможность организации оптимального воздухораспределения с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам в заранее предопределенных количествах и со скоростью, соответствующей данным условиям работы;
• возможность улавливания вредных выделений непосредственно в местах их образования  и предотвращения их распространения по всему объему помещения, а также возможность очистке загрязненного воздуха перед выбросом в атмосферу.

    К недостаткам механической вентиляции следует отнести: необходимость  звукоизоляции, значительную стоимость  сооружения и эксплуатации.

    Аэродинамический  расчет.

    Требуемое давление определяют из расчета воздуховодов по предварительно принятым в них скоростям движения воздуха. Скорости выбирают так, чтобы на перемещение воздуха затрачивалось наименьшее количество энергии и одновременно чтобы воздуховоды не были дорогими при изготовлении и громоздкими для установки в помещении. Потери давления возникающие от трения, при одной и той же скорости движения воздуха тем меньше, чем меньше периметр сечения воздуховода на единицу перемещаемого объема. При расчете сети следует учитывать потери давления в вентиляционном оборудовании. Естественным давление в системах механической вентиляции обычно пренебрегают.

    Расчетное давление определяется по формуле:

    ∆Рмех = 1,1 * ∑ (Rl + Z) + ∆Pоб,

    ∆Рмех – давление, создаваемое вентилятором, Па;

    ∑ (Rl + Z) – потеря давления на трение и в местных сопротивлениях в наиболее протяженной ветви воздуховодов, Па;

    ∆Pоб – потери давления в оборудовании, Па.

    Сделав  планировку воздуховодов по помещениям здания согласно необходимым воздухообменам в помещениях, считается аэродинамический расчет.

    Согласно  принципиальным  поэтажным схемам системы приточно-вытяжной вентиляции, приложенным к основному разделу, на каждом этаже располагается по два блока приточной вентиляции и два блока вытяжной вентиляции, подключенных к  четырем вертикальным каналам: к двум приточным и двум  вытяжным.

    От  каждого приточного блока отходит  две ветки подающих воздуховодов, одна ветвь в южную часть здания, а другая в северную часть здания. Аналогично и с вытяжной вентиляцией. Каждая ветвь имеет разные конфигурации и местные сопротивления.

    Рассмотрим  пример аэродинамического расчета  на примере подающей  ветки первого  блока цокольного этажа, направленной в южную часть здания.

    Подающая  ветвь обеспечивает воздухообмен для  каминного зала.

    Lпр = 130 м³/час – необходимый воздухообмен в каминном зале;

    Устанавливаем два потолочных диффузора по 65 м³/час.

    Ветвь разбивается на два участка :

    Участок 0 – 1 (от подающего блока до первого потолочного диффузора)

    l (0-1) = 5,02 м – длина участка;

    Подбираем диаметр воздуховода , чтобы скорость воздуха не превышала предельной:

    d = 120 мм – диаметр воздуховода;

    Задаваясь диаметром, определяем скорость:

    V = (L * 4) / ((d/1000)^2*3,14*3600) = (130 *4) /120/1000)^2*3,14*3600)

    = 3 м/с;

    R = 2,0 Па/м – потеря давления на метр воздуховода заданного диаметра (из характеристики воздуховодов);

    R * l = 2 * 5,02 = 10,04 Па – линейные потери давления воздуховода заданной длины;

    (ρ  * V²) / 2 = (1,2 * 3²) / 2 = 6,12 – динамическое давление при заданной скорости воздуха;

    ρ = 1,2 кг/м³ – плотность воздуха;

    ∑ξ = 2,39 – суммарные местные сопротивления для данного участка;

    Z = ((ρ * V²) / 2) * ∑ξ + R = 6,12 * 2,39 + 6 = 20,63 Па – потеря давления в местных сопротивлениях, в зависимости от скорости движения воздуха.

    R = 6 Па – потери давления на потолочном диффузорам (из характеристик, предложенным в каталоге).

    ∆Р(0-1) = R * l + Z = 10,04 + 20,63 = 30,67 Па – общая потеря давления на участке.

    Участок 1 – 2 (от 1-го потолочного диффузора до 2-го)

    l (1-2) = 5,38 м – длина участка;

    d = 80 мм – диаметр воздуховода;

    Задаваясь диаметром, определяем скорость:

    V = (L * 4) / ((d/1000)^2*3,14*3600) = (65 * 4)/ ( 80/1000)^2*3,14*3600)

    = 4 м/с;

    R = 5,0 Па/м – потеря давления на метр воздуховода заданного диаметра (из характеристики воздуховодов);

    R * l = 5 * 5,38 = 26,88 Па – линейные потери давления воздуховода заданной длины;

    (ρ  * V²) / 2 = (1,2 * 4²) / 2 = 7,75 – динамическое давление при заданной скорости воздуха;

    ∑ξ = 0,72 – суммарные местные сопротивления для данного участка;

    Z = ((ρ * V²) / 2) * ∑ξ + R = 7,75 * 0,72 + 10 = 15,58 Па – потеря давления в местных сопротивлениях, в зависимости от скорости движения воздуха.

    ∆Р(1-2) = R * l + Z = 26,88 + 15,58 = 42,45 Па – общая потеря давления на участке.

    ∑∆Р = ∆Р(0-1) + ∆Р(1-2) = 30,67 + 42,45 = 73,13 Па – суммарные потери давления на рассматриваемой подающей ветки.

    Аналогично  рассчитываются все подающие и вытяжные ветки воздуховодов системы вентиляции здания. Результаты расчетов сведены  в таблицу «Аэродинамический  расчет приточно-вытяжной системы вентиляции», прилагаемой к основному разделу.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Аэродинамический  расчет приточно-вытяжной системы вентиляции.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Подбор  вентиляционного  оборудования.

    По  полученным данным аэродинамического  расчета проводим подбор оборудования на каждый этаж и оборудования общего значения вентиляции.

    Для подбора вентилятора на подающую вентиляцию, подсчитываем расходы приточного воздуха каждого этажного блока подачи.

    Первый  подающий блок:

    ∑G1под = 130 + 345 +100 + 130 + 70 + 370 + 110 +120 = 1375 м³/час;

    Ø = 250 мм  - диаметр стальной приточной шахты;

    По  характеристикам стольного воздуховода  заданного диаметра определяем:

    R = 2,3 Па/м – удельная  потеря давления в приточной шахте;

    L = 10 м – длина приточной шахты;

    R * L = 2,3 * 10 = 23 Па – линейные потери давления;

    V = 7 м / с – скорость воздуха в приточной шахте;

    Рассчитываем  местные сопротивления :

    ∑ξ = 1,4 * 3 + 0,33 = 4,53 – три тройника и один отвод под ∟ = 90°;

    (ρ  * V²) / 2 = (1,2 * 7²) / 2 = 29,4 – динамическое давление при заданной скорости воздуха;

    Z = ((ρ * V²) / 2) * ∑ξ = 29,4 * 4,53 = 133,2 Па – потеря давления в местных сопротивлениях, в зависимости от скорости движения воздуха.

    ∆Р1под = R * l + Z = 23 + 133,2 = 156,2 Па – общая потеря давления на участке.

    Доя того чтобы верно подобрать вентилятор необходимо учесть тот подающей блок у которого самые наибольшие потери давления – это блок подачи, расположенный в цокольном этаже ∆Рбл = 216,75 Па.

    ∆Р1под + ∆Рбл = 156,2 + 216,75 = 373 Па

    По  полученным потерям давления подбираем 

    центробежный  вентилятор VCR/6-355, устанавливаемый в подающей шахте.

    Второй  подающий блок:

    ∑G2под = 100 + 430 +1270 + 80 + 95 + 300  = 2275 м³/час;

    Ø = 280 мм  - диаметр стальной приточной шахты;

    По  характеристикам стольного воздуховода  заданного диаметра определяем: