10374

-гофрированные (гибкие);

-из строительных материалов – встроенные и приставные;

-текстильные.

3. По форме:

-круглого сечения;

-прямоугольного (квадратного) сечения.

4. По способу соединения участков:

а) фланцевые; б) бесфланцевые; в) сварные.

5. По давлению:

-низкого давления – до 900 Па;

-среднего давления – 900…2000 Па;

-высокого давления – более 2000 Па.

6.По скорости воздушного потока:

-низкоскоростные – до 15 м/с;

-высокоскоростные – более 15 м/с.

7.По наличию специальных функций:

-теплоизолированные;

-звукоизолированнные.

Достоинства и недостатки различных типов воздуховодов Круглые воздуховоды:

1)при одинаковой площади сечения создают меньшее аэродинамическое сопротивление, чем прямоугольные;

2)прочнее прямоугольных при одинаковой толщине стенки и одинаковой площади поперечного сечения;

3)требуют для изготовления на 18-20% меньше металла;

4)менее трудоемки в изготовлении.

Прямоугольные воздуховоды:

1)при открытой прокладке лучше вписываются в интерьер общественных зданий;

2)проще размещаются в объемах с ограниченной высотой.

Гибкие воздуховоды:

1)небольшой вес;

2)не нужны отводы, в результате чего воздуховод имеет меньше соединений, что упрощает монтаж.

Однако гибкие воздуховоды создают большое аэродинамическое сопротивление, которое может оказаться чрезмерным при протяженной сети, поэтому их часто применяют лишь в качестве присоединительных патрубков небольшой длины.

Металлопластиковые и полимерные возудховоды:

1)небольшой вес;

2)низкая шероховатость;

3)не требуют дополнительной теплоизоляции при пропуске нагретого и охлажденного

воздуха;

4)эстетичность (хороший внешний вид).

Наиболее распространенные в системах вентиляции и кондиционирования металлические воздуховоды обладают наибольшим пределом огнестойкости.

Рекомендуемый номенклатурный ряд воздуховодов приведен в СП 60.13330.2016 [2]: d = 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 400, 450, 500, 560 и т.д. до 10000 мм.

В зависимости от сечения воздуховодов рекомендуемая толщина металла (для стальных воздуховодов общего назначения) изменяется 0,5-1,0 мм.

90

Унифицированные детали вентиляционных сетей (отводы, переходы, крестовины, тройники и др.) наиболее распространенные в современных системах приведены в каталогах предприятий-изготовителей. В большинстве случаев за основы приняты унифицированные детали по ведомственным строительным нормам ВСН 353-86 [28].

Аэродинамический расчет воздуховодов

Аэродинамический расчет систем вентиляции выполняют после расчета воздухообмена, а также решения схемы прокладки воздуховодов и каналов.

Для проведения аэродинамического расчета составляют аксонометрическую схему системы вентиляции. По схеме и планам строительной части проекта определяют протяженность отдельных участков системы.

В большинстве случае в результате аэродинамического расчета решают прямую задачу – подбирают размеры поперечного сечения каналов и воздуховодов и определяют потери давления по участкам и в системе в целом.

Иногда решают обратную задачу – определяют расходы воздуха при известных сечениях воздуховодов и перепадах давления в системе.

Потери давления в системах вентиляции складываются из потерь на трение и потерь в местных сопротивлениях.

Потери давления в системе вентиляции, Па, определяются по (1.72):

где: λ – коэффициент аэродинамического сопротивления трению; l – расчетная длина участка сети, м;

dэкв – эквивалентный диаметр канала на расчетном участке, м; Pдин – динамическое давление сети, Па.

Эквивалентный диаметр прямоугольного канала, м, определяется по (1.74):

где: b и h – ширина и высота сечения канала, м.

Динамическое давление в сети, Па, определяется по (1.75):

где v – скорость воздуха в канале на расчетном участке, м/с. Скорость воздуха в канале, м/с, определяется по (1.76):

где: F – площадь сечения канала, м2, F= bh;

L – расход воздуха на расчетном участке вентиляционного канала, м3/ч. Коэффициент аэродинамического сопротивления трению определяется по (1.77):

где: kэ – абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности канала, м; Re – критерий Рейнольдса.

Критерий Рейнольдса определяется по (1.78):

91

где: R – удельные линейные потери давления сети, Па/м;

n

Rl Z iмаг – сумма сопротивлений участков магистрального направления, Па;

i 1

m

Pобj – сумма потерь давления в оборудовании, находящемся на магистральном

j 1

направлении, Па.

То же для каналов, имеющих шероховатость, отличающуюся от стандартного значения:

где: βш – коэффициент поправки на шероховатость стенок воздуховода.

Последовательность расчета воздуховодов механических систем вентиляции

Аэродинамический расчет вентиляционной системы выполняют в два этапа: расчет участков основного направления – магистрали и увязка всех остальных участков системы.

Аэродинамический расчет, как правило, выполняют в следующей последовательности.

1. Определяются нагрузки (расход перемещаемого воздуха) отдельных расчетных участков. Систему разбивают на отдельные участки и определяют расход воздуха на каждом из них. Расходы определяют суммированием расходов на отдельных ответвлениях, начиная с периферийных участков. Значения расхода и длины каждого участка наносят на аксонометрическую схему.

2.Выбор основного (магистрального) направления. Определяют наиболее протяженное направление последовательно расположенных расчетных участков.

3.Нумерация участков магистрали. Участки основного направления нумеруют, начиная

сучастка с меньшим расходом. Расход и длину каждого участка основного направления заносят в таблицу аэродинамического расчета.

4.Определение размеров сечения расчетных участков магистрали. Площадь поперечного сечения расчетного участка, м2, определяют по формуле (1.82):

где Lуч – расчетный расход воздуха на участке, м3/ч;

vдоп – рекомендуемая скорость движения воздуха на участке, м/с, принимается по таблице 1.14. Рекомендуемые скорости определены экономическими и акустическими требованиями: оптимальные скорости соответствуют минимуму приведенных затрат; из условий снижения уровня шума скорость в механических системах ограничена значениями 10 м/с – для промышленных зданий и 6 м/с – для общественных зданий.

Вряде случаях воздуховоды занимают значительную часть объема помещения, поэтому

вотдельных частях системы принимают максимально допустимые скорости движения воздуха, чтобы сечение воздуховодов было максимально уменьшено.

92

Рекомендуется меньшую скорость принимать на концевых участках системы, постепенно увеличивая ее для других участков магистрали. На участке с большим расходом принимается большая скорость.

Таблица 1.14 Допустимые (рекомендуемые) скорости движения воздуха в системах вентиляции

Полученный результат округляют до стандартных значений, являющихся расчетными, и по стандартной площади находят диаметр d или размеры b и h канала.

Стандартные размеры каналов и воздуховодов различной формы приведены в справочной литературе, как правило, в разделе, содержащем таблицы аэродинамического расчета.

5. Определение фактической скорости. Фактическую скорость определяют по формуле:

По этой величине вычисляют динамическое давление на участке.

6.Определение потерь давления на трение. По номограммам или по таблицам [23]

определяют R = f (v, d) и βш.

Потери давления на трение на расчетном участке c учетом фактической шероховатости воздуховода равны R, βш, l (заносятся в расчетную таблицу).

7.Определение потерь давления в местных сопротивлениях. Для каждого вида местного сопротивления на участке по таблицам определяют коэффициент местного сопротивления ξi. По Σξi и динамическому давлению по формуле (1.76) определяют потери давления в местных сопротивлениях на участке.

8.Определение потерь давления на расчетном участке и в системе в целом. Потери давления определяют по формуле 1.72.

9.Увязка всех остальных (параллельных магистральному) участков системы.

Увязку проводят, начиная с самых протяженных ответвлений. Методика увязки ответвлений аналогична расчету участков основного направления. Разница состоит лишь в том, что при увязке каждого ответвления известны потери в нем. Потери от точки разветвления до конца ответвления должны быть равны потерям от этой же точки до конца главной магистрали, т. е.

Rlβш Z отв Rlβш Z парал.уч.маг .

93

Для расчета ответвлений применяется способ последовательного подбора. Размеры сечений ответвлений считаются подобранными и гидравлически «увязанными», если относительная невязка потерь не превышает 10%:

Рекомендуется подбирать сечения ответвлений таким образом, чтобы их сопротивление немного больше или равное сопротивлению параллельного участка магистрали.

Особенности расчета вытяжных гравитационных систем вентиляции

Аэродинамический расчет вытяжных систем вентиляции с естественным побуждением движения воздуха отличается небольшими значениями рекомендуемых скоростей и заданным располагаемым давлением. За расчетное (магистральное), как правило, выбирают наиболее протяженное направление с наименьшим располагаемым давлением (т.е. проходящее через решетку верхнего этажа самой удаленной от вытяжной шахты ветви).

Аэродинамический расчет начинают с определения располагаемого давления верхнего

Гравитационные системы рассчитываются по средней температуре наружного воздуха за годовой период tн = +5 °С.

Расчетная температура внутреннего воздуха принимается по средней температуре помещения соответствующего этажа.

В отличие от расчета механических систем в гравитационных системам производится

где Рр – располагаемое давление на расчетном этаже здания, Па; Pс – потери давления в системе, Па.

Увязки добиваются изменением живого сечения канала (воздуховода) участка или регулируемой решетки на входе в канал. Установка сужающих устройств в гравитационных системах не рекомендуется.

Расчет и подбор сужающих устройств

Если на ответвлениях механических систем не удается добиться требуемой невязки потерь давления на параллельных участках, применяют различные виды сужающих устройств.

Диафрагма – устройство, предназначенное для уравнивания потерь давления на участках вентсистем посредством изменения сопротивления на одном из направлений. Представляет собой пластину, в которой имеется отверстие сечением меньшим, чем сечение канала. Для удобства монтажа ее устанавливают во фланцевых соединениях (для круглых воздуховодов – шайба, для прямоугольных – лист, перекрывающий часть живого сечения – размер а) (рис.1.62).

Рис. 1.62. Схема установки диафрагмы (1)

Методика расчета сужающего устройства (диафрагмы).

94

1. Определяется избыточное сопротивление на участке, которое требуется «погасить» посредством установки диафрагмы

3. В справочной литературе [21] приведены значения коэффициентов местных сопротивлений в зависимости от соотношения площадей поперечных сечений диафрагм Fo и канала ξдиаф = f (Fo / F). Тогда требуемый диаметр диафрагмы определится из формулы

Дроссель-клапаны. Дроссель клапаны представляют собой поворотную заслонку (одностворчатую, либо состоящую из нескольких створок) позволяющую фиксированно изменять площадь поперечного сечения канала.

Рис. 1.63. Дроссель-клапан с ручным приводом: 1 – заслонка клапана; 2 – поворотная рукоятка (привод).

Расчетное сопротивление дроссель-клапана зависит от количества поворачивающихся створок и их угла поворота относительно оси воздуховода. По аналогии с расчетом диафрагмы определяют необходимое значение коэффициента местного сопротивления дроссель-клапана ξдр.кл. (формула 1.87).

По значению ξдр.кл. по справочнику [21] подбирают дроссель-клапан с одной створкой, который при определенных характеристиках (количество и угол наклона створок) обеспечивать расчетное сопротивление.

Шибер представляет собой простейшее устройство, позволяющее изменять площадь живого сечения канала или воздуховода (рис. 7.4).

Рис. 1.64. Схема установки шибера: 1 – шибер; 2 – канал (направляющий паз); 3 – рукоятка

Для шиберов в справочниках приведено соотношение свободной для прохода площади Fh к площади канала F и соотношение высоты прохода h к диаметру канала d, по которым и определяется значение ζ.

95

Устройства для нагрева воздуха (калориферы)

Теплообменные аппараты для нагрева воздуха применяют в системах вентиляции и воздушного отопления; в системах кондиционирования воздуха; в воздушно-тепловых завесах; в сушильных установках.

Во всех перечисленных системах применяют одни и те же технические средства, отличающиеся лишь степенью нагрева и некоторыми конструктивными особенностями – воздухонагреватели (калориферы).

Воздухонагреватели (калориферы) представляют собой поверхностные теплообменники, где нагрев осуществляется за счет контакта воздуха с нагретой поверхностью без изменения влагосодержания воздуха. Из-за конструктивных особенностей оребренных калориферов (небольшое расстояние между пластинами) для предотвращения выхода из строя приточной установки проходящий через него воздух не должен содержать липких веществ и волокнистых материалов, а его запыленность не должна превышать 5 мг/м3.

В настоящее время применяются следующие виды воздухонагревателей.

1. По виду теплоносителя: - водяные; - паровые;

- электрические.

2. По характеру движения теплоносителя:

- одноходовые – применяются для теплоносителя вода и пар (могут устанавливаться как вертикально, так и горизонтально (по направлению движения теплоносителя)).

- многоходовые – только для теплоносителя вода (устанавливаются горизонтально). 3. По варианту исполнения поверхности трубок:

- гладкотрубные (водяные и паровые гладкотрубные калориферы применяются редко, в основном с гладкими трубками изготавливают электрокалориферы);

- оребренные: пластинчатые; спирально-навивные; накатные (биметаллические).

4. По количеству трубок для теплоносителя по ходу движения воздуха: - однорядные (1R);

- полуторорядные (1,5R); - двухрядные (2R).

5. По виду применяемого материала:

-стальные;

-биметаллические (сталь+алюминий; медь+алюминий).

Наиболее распространенная конструкция калориферов показана на рис. 1.67. В стальном кожухе установлены нагревательные элементы – тонкостенные (δст = 0,3…2,0 мм) металлические трубки. Концы трубок впаяны в трубные доски закрытые крышками с патрубками для подачи и отвода теплоносителя.

Свободное пространство между крышкой и трубной доской служит коллектором для равномерного распределения теплоносителя по трубкам.

Водноходовых теплообменниках теплоноситель проходит через зону теплообмена только один раз, двигаясь одновременно по всем трубкам в одном направлении.

Вмногоходовых в крышках устраивают перегородки, которые изменяют несколько раз направление движения теплоносителя. Перегородки позволяют изменять число ходов до восьми,

врезультате чего теплоноситель многократно проходит через зону теплообмена. Число ходов всегда четное, а входной и выпускной патрубки располагаются всегда с одной стороны (в отличие от одноходовых).

97