Інженерні мережі

Методичні вказівки до виконання курсового проєкту

 

 

6. Розрахунок вентиляції

 

Запроектована конструкція системи вентиляції повинна здійснювати рух повітря, яке долає опір стінок вентканалів, вентрешіток та інших елементів системи. Цей рух забезпечується завдяки природному тиску або, якщо природній тиск недостатній, завдяки тиску, створеному механічно (вентиляторами).

Природний (гравітаційний) тиск виникає внаслідок перепаду температур холодного зовнішнього і теплого внутрішнього повітря:

Δp=gh_i(ρ_з-ρ_в),              Па                     (6.1)

де   g = 9,81 м/с² – прискорення вільного падіння;

       h_i, м – вертикальна відстань від центра витяжного отвору (вентрешітки) відповідного поверху до устя витяжної шахти;

      ρ_з, ρ_в, кг/м³ – густина повітря, що відповідає температурі t_з та t_в зовнішнього та внутрішнього повітря. Для житлових і громадських будівель приймається ρ_з=ρ₅=1,27 кг/м³ для t_з=5 C, ρ_в – залежно від t_в конкретного приміщення.

Для нормальної роботи системи природної вентиляції потрібно, щоб виконувалась умова:

∑(Rlβ+Z)(0,85…0,9)Δp,       Па         (6.2)

де  (0,85…0,9) – запас у 10-15% на невраховані в розрахунку гідравлічні опори елементів системи вентиляції;

       R, Па/м – питомі втрати на тертя повітря зі стінками повітропроводу на розглядуваній ділянці довжиною l, м;

       β – поправочний коефіцієнт на шорсткість поверхні;

       Z, Па – втрати тиску у місцевих опорах:

Ζ=∑ξ·p_v ,                                               (6.3)

де  ∑ξ – сума коефіцієнтів місцевих опорів, які визначаються для кожної ділянки за розробленими таблицями (наприклад за [1, 28], он-лайн інформацією фірми Вентс [68]) та зводяться в таблицю;

         р_v, Па – динамічний тиск:

р_v= ρ,                                               (6.4)

або за довідковими номограмами або таблицями [1, 28 та ін].

Для визначення питомих втрат на тертя, R, потрібно знати:

1. Розміри вентканалів.

Для великих каналів це їх внутрішній діаметр d, а для прямокутних – еквівалентний діаметр:

d_e=,     м                                     (6.5)

де    , м – розміри сторін прямокутного повітропроводу.

2. Швидкості руху повітря у кожній ділянці системи.

Ділянка – це частина повітропроводу довжиною l, м з постійною витратою повітря L, м³/год.

Для систем з природнім збудженням можна попередньо приймати значення швидкості руху повітря в каналах:

- верхніх поверхів v=0,5 - 0,8 м/с;

- нижнього поверху v=1 м/с;

- у збірних повітропроводах на горищі v≥1 м/с;

- у витяжній шахті v=1- 1,5 м/с.

Швидкість руху залежить від об’єму повітря, який повинен пройти через канал за одиницю часу, тобто заданої витрати L, м³/год.

Для відомої площі живого перерізу можна знайти швидкість руху повітря (рівняння постійності витрати):

 м/с                               (6.6) 

де  ƒ, м² – площа поперечного перерізу вентканалу.

І навпаки, для потрібної швидкості руху повітря по повітропроводу можна знайти площу поперечного перерізу вентканалу:

    м²                                (6.7) 

Маючи d, v, L можна знайти R для кожної ділянки за довідковими номограмами або таблицями [1, 26-28, 68 та ін.].

Вимоги до повітрообміну і відповідних витрат, L, повітря в системах вентиляції будівель визначають за відповідними нормативами для проектування цих будівель, наприклад для житлових будівель – за ДБН В.2.2-15:2019 Житлові будинки. Основні положення [56].

Аеродинамічний розрахунок повітропроводів витяжної вентиляції.

Нижче наведено методику розрахунку канальної природної витяжної вентиляції без організованого притоку повітря, найбільш використовуваної в житлових будинках (приміщеннях кухні, ванни, туалету тощо).

Результатом розрахунку повітропроводів системи вентиляції є правильний вибір розмірів вентканалів системи вентиляції, тобто заповнена таблиця розрахунку.

Заповнення цієї таблиці разом з виконанням відповідних креслень виконується у такому поряду.

1. Визначаються повітрообміни для кожного приміщення за кратністю повітрообміну n чи величиною повітрообміну L, м³/год.

2. На планах поверхів прорисовують вентканали.

Санвузли не об’єднують в систему з кухнями. У будівлях до 5 поверхів від приміщення кожного поверху проектується окремий вентканал. Для будинків висотою більше 5 поверхів допускається об’єднання окремих вертикальних витяжних каналів з кожних 4 – 5 поверхів в один збірний магістральний. Схеми об’єднання показані у [1].

3. Викреслюється аксонометрична схема з позначенням ділянок. Проставляються номери ділянок, значення L (м³/год) та l (м).

Приклади схем подано в [1, 26-28, 68].

Порядок нумерації ділянок – від найгіршої ділянки до устя витяжної шахти.

Найгіршою у даному випадку є ділянка, що здійснює витяжку повітря з найвищого приміщення і розташована найдальше (найбільша довжина повітропроводів) від устя витяжної шахти. Тобто від цієї ділянки буде найбільший опір рухові повітря по вентканалах Rlβ+Z.

4. За формулою (6.1) знаходиться ∆p для кожного поверху.

5. Перед знаходженням Z визначаються коефіцієнти місцевого опору ξ.

Для кожної гілки (ланцюга ділянок від найдальшої до устя шахти) за довідковою таблицею знаходиться ∑(Rlβ+Z) і перевіряється умова (6.2). Якщо ця умова не виконується, то потрібно виконати перепроектування системи, наприклад збільшити розміри вентканалів, скоротити довжини повітропроводів (особливо по горизонталі), зменшити кількість (або вплив) місцевих опорів тощо, тобто виконати заходи, що випливають з аналізу умови (6.2).

В іншому випадку, коли å(Rlb+Z)>Dp (наприклад, для приміщень верхнього поверху), потрібно запроектувати механічну витяжну вентиляцію з відповідним аеродинамічним розрахунком.

Цей розрахунок виконується аналогічно до викладеного вище, тільки в умові (6.2) замість природного тиску приймають тиск, створюваний підібраним вентилятором, p_в:

å(Rlb+Z)=(0,85…0,9) р_в.       Па          (6.8)

При цьому, також потрібно запроектувати припливну вентиляцію (природну або механічну).

Цей повітрообмін задається коефіцієнтом кратності повітрообміну, що залежить від призначення приміщень, інтенсивності забруднень та тепловиділень у них. Приклад аеродинамічного розрахунку систем механічної вентиляції - у [1, 28].

При влаштуванні механічної вентиляції зростають швидкості руху повітря у вентканалах (тобто, втрати тиску), неправильно підібрана пропорція припливу-витяжки повітря може підвищити швидкість руху повітря у приміщеннях понад дозволені норми (спричинити протяги).

Результатом аеродинамічного розрахунку системи вентиляції є правильно підібрані розміри повітропроводів та технічні параметри обладнання вентиляційної системи.

Методика проектування, будівництва і експлуатації систем вентиляції (головним чином, до механічних систем витяжної та припливної вентиляції, а також до механічної частини комбінованих систем вентиляції) та кондиціонування повітря виробничих приміщень викладена зокрема у стандарті ДСТУ EN 16798-3:2019 Енергоефективність будівель. Вентиляція будівель. Частина 3. Вентиляція в нежитлових будівлях. Експлуатаційні вимоги до систем вентиляції та кондиціювання повітря в приміщенні (модулі M5-1, M5-4) (EN 16798-3:2017, IDT).