Конструирование и расчет системы вентиляции

В жилых зданиях предусматривают, в основном, естественную вентиляцию из помещений кухонь и санузлов.

Вытяжной воздух через жалюзийные решетки поступает в вертикальные каналы, затем по сборному каналу и через шахту удаляется наружу. Для усиления вытяжки воздуха из помещений на шахте часто устанавливают специальную насадку – дефлектор. Количество воздуха регулируется жалюзийными решетками в вытяжных отверстиях, а также дроссель-клапанами в сборном воздуховоде и в шахте.

Для естественной вентиляции в зданиях используют специальные вентиляционные панели с каналами различного сечения. Если в зданиях внутренние стены кирпичные, то вентиляционные каналы устраивают в толще стен или бороздах, заделываемых плитами. Если нет внутренних кирпичных стен, то устраивают приставные воздуховоды из блоков или плит.

Сборные воздуховоды размещают на чердаке. В бесчердачных зданиях каналы объединяют в сборный воздуховод, расположенный под потолком коридора, лестничных клеток и других вспомогательных помещений.

Количество воздуха, которое требуется удалять из помещений жилых зданий, а также расчетная температура воздуха приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в помещениях жилых зданий

(СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания»)

Помещения	Расчет- ная темпе- ратура, ºС	Кратность обмена или количество удаляемого из помещения воздуха
		При ток	вытяжка
Жилая комната То же, в районах с расчетной температурой минус 31ºС и ниже Кухня квартиры: с электроплитами с газовыми плитами: двухкомфорочными трехкомфорочными четырехкомфорочными	18 20 18 18	3 м3/ч на 1 м2 жилых помещений То же - - - -	- - не менее 60 м3/ч Не менее 60 м3/ч Не менее 75 м3/ч Не менее 90 м3/ч
Ванная Уборная индивидуальная Совмещенный санитарный узел	25 18 25	- - -	25м3/ч 25 м3/ч 50 м3/ч
Примечание: В угловых помещениях расчетная температура воздуха должна быть на 2°С выше указанной в таблице.

Перемещение воздуха в канальных системах естественной вытяжной вентиляции происходит под действием естественного давления Δр_е, возникающего вследствие разности плотности холодного наружного и теплого внутреннего воздуха:

, (7.1)

где Н_i - расстояние от вытяжной решетки на входе воздуха до устья вытяжной шахты;

- ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

- плотность воздуха при температуре наружного воздуха, равной + 5ºС, кг/м3;

- плотность воздуха при температуре t_в, кг/м³.

Плотность воздуха при расчетных температурах можно определить по формуле

. (7.2)

Аэродинамический расчет сети воздуховодов заключается в определении площади их поперечного сечения. Для расчета вычерчивают схему системы вентиляции в аксонометрической проекции (рисунок 7.1).

Аксонометрическая схема разбивается на участки и определяются расходы воздуха на расчетных участках. Участки основной расчетной ветви нумеруются, начиная с участка с меньшим расходом. Номер участка, его длину, количество удаляемого воздуха наносят на аксонометрическую схему.

Основная расчетная ветвь – это самая нагруженная ветвь, имеющая наименьшее располагаемое давление на единицу длины расчетной ветви, Па/м

, (7.3)

где l – сумма длин участков расчетной ветви, м.

Как правило, это ветвь, по которой удаляется воздух с верхнего этажа.

Аэродинамический расчет ведут в табличной форме (табл. 7.3).

Определяется сечение канала. Для этого рассчитывают ориентировочную площадь поперечного сечения по формуле

. (7.4) Предварительно скорость воздуха принимают в каналах верхнего этажа - 0,6 м/с; в каналах нижнего этажа и сборных каналах на чердаке - 1 м/с; в вытяжной шахте – (1 - 1,5) м/с.

По величине f_р подбирают стандартные размеры воздуховодов [5, табл. 12.1-12.7; 4, табл. III.4] таким образом, чтобы f_ф ≈ f_р.

Фактическую площадь поперечного сечения f_ф, диаметр d или размеры (а×в) воздуховода заносят в графы 4, 5.

Для расчета потерь давления на трение Δр_тр и в местных сопротивлениях Z определяется фактическая скорость движения воздуха в каналах, м/с.

. (7.5)

Определяются потери давления на трение. Таблицы и номограммы для определения потерь давления на трение и в местных сопротивлениях составлены для круглых стальных воздуховодов, поэтому для прямоугольных воздуховодов значения Δр_тр и Z определяются по эквивалентному диаметру.

. (7.6)

Значение d_экв заносят в графу 6. Если воздуховоды изготовлены не из стали (т.е. имеют другой коэффициент шероховатости), то при расчете Δр_тр вводится поправка на шероховатость [4, табл. III.5].

Потери давления на трение на расчетном участке длиной l определяются по формуле

, (7.7)

где R – удельные потери давления на 1 м стального воздуховода, Па/м [4, табл. III.12 или прил. 13; 5, табл. 12.17].

Определяются потери давления в местных сопротивлениях, используя формулу:

, (7.8)

где ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке [4, прил. 14 или 5, табл. 12.18-12.49].

Если коэффициент местного сопротивления приведен не для скорости на расчетном участке, то необходимо сделать перерасчет

, (7.9)

где ξ_т– табличное значение коэффициента местного сопротивления;

v_т – скорость воздуха, приведенная в таблицах.

Величину динамического давления определяют по тем же таблицам и номограммам, что иΔр_тр.

Значения R, β_ш, Δр_тр, Σξ, Р_д, Z заносят в таблицу.

Определяются полные потери давления на расчетном участке,

. (7.10)

Определяются полные потери давления основной расчетной ветви

, (7.11)

где i – номера участков основной ветви.

Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо, чтобы было выполнено равенство:

(7.12)

Величина запаса давления составляет 5-10%, т.е.

. (7.13)

Если Δр> Δр_е, то необходимо увеличить размеры вентканалов.

После расчета основной ветви выполняется увязка ответвления с учетом разности естественных давлений.

Таблица 7.3 - Аэродинамический расчет системы вентиляции

Номер участка	Расход воздуха L, м3/ч	Длина участка l, м	Размеры воздуховодов			Скорость воздуха vср, м/с	Удельные потери давления на трение R, Па/м	Коэффициент шероховатости канала βш	Потери давления на трение Rlβш	Сумма коэффициентов местных сопротивлений Σξ	Динамическое давление Рg, Па	Потеря давлений в местных сопротивлениях Z, Па	Общие потери давления на участке (Rlβш+Z)
			а×в, м	Площадь сечения fф, м2	Эквивалентный диаметр dэкв, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14