Файл: Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины Теплогазоснабжение и вентиляция.doc

4.2. Расчет воздухообмена

Требуемый воздухообмен в помещениях обусловлен видом и количеством вредных выделений, сопровождающих деятельность человека и технологические процессы. В жилых и общественных помещениях основные вредности – углекислый газ, выделения влаги и теплоизбытки. В производственных, помимо тепло- и влагоизбытков, могут быть пыль и различные газы.

Количество воздуха, удаляемого, согласно нормам проектирования, через вытяжную вентиляцию в жилых домах, приведено в прил. 2.

Размеры необходимой вытяжки из кухниL_кух, туалета L_туал и ваннойL_ванн, м³/ч, заданы конкретными величинами, расход удаляемого воздуха из жилых комнат, м³/ч, определяется по формуле

L_{жил.комн} = 3F_пола, (4.1)

где F_пола – суммарная площадь пола жилых комнат, м².

Вентиляция жилых комнат производится через вентиляционные каналы кухни, туалета и ванной, поэтому должно выполняться условие

L_кух+L_ванн+L_туал L_{жил.комн}. (4.2)

Если это условие не выполняется, то воздухообмен кухни следует увеличить на необходимую величину.

На аксонометрической схеме указывается расход воздуха из помещений через каждую жалюзийную решетку.

4.3. Аэродинамический расчет системы вентиляции

Расчетной схемой вентиляции является ее аксонометрическая схема. Система вентиляции представляет собой систему ветвей. Каждая ветвь начинается от жалюзийной решетки и заканчивается устьем шахты (выбросом в атмосферу). Ветви имеют разную длину, наибольшую – ветви, начинающиеся на первом этаже, и наименьшую – на последнем. Воздух в системе перемещается под действием естественного давления, возникающего вследствие разности плотностей холодного наружного и теплого внутреннего воздуха. Естественное располагаемое давление для каждой расчетной ветви _е, Па, определяется по формуле

_е = hg(_н –_вн), (4.3)

где h – разница отметок устья шахты и жалюзийной решетки, м; _н и _вн –величинаплотности соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м³.

Расчетная величина плотности воздуха _н и _внпринимается по расчетным температурам наружного t_н и внутреннего воздуха t_внпо формуле (1.4). Расчетная температура наружного воздуха t_н принимается равной +5 °Снезависимо от района строительства. При более низкой температуре естественное располагаемое давление в вентиляции увеличивается, тем самым система обеспечивает воздухообмен больше расчетного, а при более высокой температуре воздухообмен в помещениях можно обеспечить открытием форточек и окон. Из формулы (4.3) следует, что по обеспечению воздухообмена верхние этажи находятся в менее благоприятных условиях, так как величина hи располагаемое давление для них меньше.

На расчетной схеме нумеруются все участки расчетных ветвей, границами которых являются точки изменения расхода воздуха или изменения сечения воздуховода.

Задачей аэродинамического расчета является подбор таких сечений воздуховодов, при которых суммарные потери давления в расчетной ветви (RL + Z) будут равны или меньше естественного располагаемого давления

(RL + Z)  _е, (4.4)

где R – удельные потери давления на трение в металлических воздуховодах, Па/м; L – длина участка воздуховода, м;  – коэффициент, учитывающий фактическую шероховатость стенок канала; Z – величина потери давления в местных сопротивлениях.

Рекомендуется запас давления в размере 10–15 %.

Аэродинамический расчет выполняется по таблицам или номограммам, составленным для круглых стальных воздуховодов (см. прил. 12). В них взаимосвязаны все параметры аэродинамического расчета: расход воздуха L, м³/ч; диаметр воздуховода d, мм; скорость V, м/с; удельные потери давления на трение R, Па/м; динамическое давление P_v = _V ²/2.

Необходимо помнить, что все таблицы и номограммы для аэродинамических расчетов выполнены для воздуховодов круглого сечения, поэтому при расчете прямоугольных каналов их размеры необходимо привести к эквивалентному диаметру круглого канала:

d_экв = 2 а в /(а + в), (4.5)

где а и в – размеры сечения прямоугольного канала, мм.

Повышенная по сравнению со стальными шероховатость каналов учитывается коэффициентами шероховатости (табл. 4.1).

Таблица 4.1 Значения коэффициентов шероховатости 

Скорость движения воздуха, м/с		Материал воздуховода
	шлакогипс	шлакобетон	кирпич	штукатурка по сетке
0,4	1,08	1,11	1,25	1,48
0,8	1,13	1,19	1,4	1,69
1,2	1,18	1,25	1,5	1,84
1,6	1,22	1,31	1,58	1,95

Расчет каждого участка ветви выполняется в следующем порядке.

1. 
   Определяется требуемая площадь канала F_тр, м²:
   

F_тр= L/(3600V_рек), (4.6)

где L – расчетный расход воздуха, м³/ч; V_рек – рекомендуемая скорость, принимаемая равной 0,5–1,0 м/с для вертикальных и горизонтальных каналов и 1–1,5 м/с – для шахты.

2. 
   Подбирается стандартное сечение канала с близким значением площади F.
   
3. 
   По формуле (4.5) определяется эквивалентный диаметр d_экв воздуховода.
   
4. 
   По таблицам или номограмме (см. прил. 12) по расходу величины воздуха L и эквивалентному диаметру d_экв определяются удельные потери давления на трение R, скорость V и динамическое давление P_v .
   
5. 
   Определяются потери давления на трение RL , Па,и местные потери давления Z, Па:
   

Z = P_v , (4.7)

где  – коэффициенты местных сопротивлений на участке, принимаемые по прил. 13; L – длины расчетных участков, м.

6. 
   Вычисляются потери давления на участках (RL + Z), Па.
   

После этого вычисляются суммарные потери давления в ветви (RL + Z) в Па и проверяется условие по формуле (4.4). Если с первой попытки неравенство не выполняется, следует изменить сечения воздуховодов.

Все расчеты выполняются в табличной форме (см. примеры 4.1, 4.2). В расчетно-графической работе следует рассчитать одну расчетную ветвь для санузла последнего этажа.

Пример 4.1.Конструирование и расчет системы вентиляции бесчердачного здания.

Исходные данные: трехэтажное жилое здание с характеристиками, данными в примере 1.1. Следует разработать систему вентиляции для расположенных друг над другом трехкомнатных квартир, имеющих туалеты, ванные комнаты, кухни с электроплитами и жилые комнаты общей площадью 60 м².

Решение. Нормами для жилых домов рекомендуется канальная система вытяжной вентиляции с естественным побуждением. Вытяжные жалюзийные решетки устанавливаются в местах интенсивного загрязнения воздуха: в кухнях и санузлах на 0,2 м ниже потолка. Вертикальные каналы выполняются в кирпичных стенах, устья каналов поднимаются над кровлей на 1,0 м. Из каждой квартиры воздух выводится по двум каналам – из кухни и из туалета, вентиляция ванной комнаты осуществляется через туалет, для этого в перегородке между этими помещениями предусматривается вентиляционное отверстие.

Рис. 4.4. Расчетная схема каналов системы вентиляции

бесчердачного здания

(к примеру 4.1)

В связи с тем, что здание бесчердачное, каждый вентиляционный канал должен иметь самостоятельный выпуск в атмосферу и являться отдельной расчетной ветвью. Каналы группируются в два блока – 3 канала от расположенных друг над другом трех туалетов и ванных комнат и 3 канала от кухонь.

Каждый блок каналов закрывается от атмосферных осадков зонтом.

Нормируемые расходы воздуха: из кухни с электрической плитой – 60 м³/ч; из туалета и ванной комнаты – по 25 м³/ч; из жилой комнаты – 3 м³/ч на 1 м² площади пола, т.е. 180 м³/ч.

Условие (4.2) не выполняется: 60 + 25 + + 25  180. Вследствие этого расчетный воздухообмен кухни увеличивается до 130 м³/ч.

Как видим, расчетная температура наружного воздуха для расчета системы вентиляции t_н = 5 °С, этой температуре соответствует плотность воздуха _н = 1,27 кг/м³. Для воздуха, удаляемого из туалета, принята температура 19 °С и ₁₉ = 1,21 кг/м³.

Рассчитывается канал из туалета 3-го этажа (рис. 4.4). Высота каналов определяется разницей отметок устья вентиляционной шахты и жалюзийных решеток: h= 9,60 – 7,90 = 1,70 м.

Естественное давление для расчетного канала определяется по формуле (4.3):

_е = 1,70 ∙ 9,81 (1,27 – 1,21) = 1,00 Па.

Местные сопротивления: вход с поворотом через жалюзийную решетку:  = 2; вытяжная шахта с зонтом:  = 1,3. Сумма коэффициентов местных сопротивлений ветви:  = 3,3.

Значение коэффициента шероховатости  кирпичных каналов принимается по табл. 4.1 ( = 1,3).

Расчеты вентиляционного канала (ветви) из туалета 3-го этажа системы ВЕ-2 сводятся в табл. 4.2.

П ример 4.2. Конструирование и расчет системы вентиляции чердачного здания.

Исходные данные: трехэтажноежилое здание с теми же размерами, что и в примере 4.1, но с чердачным перекрытием.

Решение. Расположение каналов системы вентиляции в квартирах такое же, как и в предыдущем примере, т.е. в вентиляционном блоке ВЕ-2 предусматривается 3 канала из кухонь и 3 – из соответствующих санузлов. На чердаке эти 6 вертикальных каналов объединяются горизонтальным шлакогипсовым каналом, в центре которого оборудуется металлическая шахта высотой 5 м. Каналы с верхних этажей, как неблагоприятные, располагаются ближе к вытяжной шахте. Аксонометрическая схема системы приведена на рис. 4.5. Аэродинамический расчет ветви 1–2–3 представлен в табл. 4.3.

Естественное давление в этой ветви определяется по формуле (4.3):

е = 5,70 ∙9,8 (1,27 – 1,21) = 3,35 Па. системы вентиляции Рис. 4.5. Расчетная схемчердачного а

здания (к примеру 4.2)