Для того чтобы чувствовать себя комфортно и удобно в своем доме и наслаждаться чистым воздухом, необходима качественная система вентилирования и кондиционирования. Она возможна только в том случае, если в системе обеспечен нормальный поток кислорода.
Схема сети вентиляционных воздуховодов: 1 — вентилятор; 2 — диффузор; 3 — конфузор; 4 — крестовина; 5 — тройник; 6 — отвод; 7 — внезапное расширение; 8 — клапаны-заслонки; 9 — колено; 10 — внезапное сужение; 11 — регулируемые жалюзийные решётки; 12 — воздухоприёмная насадка.
Для правильного воздухообмена в системе уже на этапе проектирования системы вентиляции необходим аэродинамический расчет воздуховодов.
Воздух, который перемещается по вентиляционным каналам, при расчетах принимается как несжимаемая жидкость. Такое допущение возможно, так как в воздуховодах не создается большого давления. Давление создается при трении воздушной массы о поверхность каналов, а также при возникновении местных сопротивлений, к которым относится его повышение на поворотах и изгибах труб, при делении или соединении потоков, при изменении диаметра вентиляционного канала или в местах установки регулирующих устройств.
Аэродинамический расчет включает в себя определение размеров сечений всех участков вентиляционной сети, которые обеспечивают перемещение воздушной массы. Кроме того, необходимо определить нагнетание, возникающее при движении воздушных масс.
Схема создания естественной вентиляции.
Как показывает практика, иногда при расчетах некоторые из перечисленных величин уже известны. Встречаются следующие ситуации:
- Известно давление, необходимо вычислить поперечное сечение труб, чтобы обеспечить перемещение необходимого количества кислорода. Данное условие характерно для систем естественной вентиляции, когда нельзя изменить располагаемый напор.
- Известно поперечное сечение каналов в сети, нужно вычислить давление, необходимое для перемещения необходимого количества газа. Характерно для тех вентиляционных систем, сечения которых обусловлены архитектурными или техническими особенностями.
- Ни одна из переменных неизвестна, поэтому требуется вычислить и поперечное сечение, и напор в вентиляционной системе. Данная ситуация является самой распространенной при домостроительстве.
Методика аэродинамического расчета
Рассмотрим общую методику аэродинамического расчета при неизвестном давлении и сечениях. Аэродинамический расчет проводится после того, как определяется необходимое количество воздушной массы, которое должно проходить по сети кондиционирования, и проектируется примерное расположение воздухопроводов системы.
Схема вентиляции смешанного типа.
Для проведения расчета вычерчивают аксонометрическую схему, где указаны перечисление и размеры всех элементов системы. По плану системы вентиляции определяется общая протяженность воздухопроводов. Далее систему воздуховодов разбивают на однородные участки, на которых по отдельности определяют расход воздуха. Аэродинамический расчет производится для каждого однородного участка сети, где существуют постоянный расход и скорость воздушной массы. Все вычисленные данные наносятся на аксонометрическую схему, после чего выбирается главная магистраль.
Определение скорости в каналах
В качестве главной магистрали выбирается самая протяженная цепочка последовательных участков системы, которые нумеруются начиная с самого удаленного. Параметры каждого участка (номер, длина участка, расход воздушных масс) заносятся в таблицу расчета. После этого подбирают форму поперечного сечения и рассчитывают размеры сечений.
Площадь поперечного сечения участка магистрали рассчитывается по формуле:
FP=LP/VT,
где FP — площадь поперечного сечения, м2; LP — расход воздушных масс на участке, м3/с; VT — скорость движения газа на участке, м/с. Скорость движения определяется из соображений шумности всей системы и экономических соображений.
Схема вентиляции дома.
По полученной величине поперечного сечения подбирается воздуховод стандартного размера, у которого фактическая площадь сечения (FФ) близка к рассчитанной.
По фактической площади вычисляется скорость движения на участке:
VФ=LP/FФ
Исходя из этой скорости, по специальным таблицам рассчитывается уменьшение давления на трение об стенки воздухопроводов. Местные сопротивления определяются для каждого участка и суммируются в общее значение. Сумма потерь из-за трения и местного сопротивления составляет общее значение потерь в сети кондиционирования, которое учитывается для вычисления необходимого объема воздушной массы в вентиляционных каналах.
Расчет давления в магистрали
Располагаемое давление для каждого участка магистрали рассчитывают по формуле:
DPE=H*g(PH-PB),
где DPE — естественное располагаемое давление, Па; H — разница отметок заборной решетки и устья шахты, м; PH и PB — плотность газа снаружи и внутри вентиляции соответственно, кг/м3.
Плотность снаружи и внутри определяются по справочным таблицам исходя из наружной и внутренней температуры. Обычно наружная температура принимается как +5°С, независимо от того где расположен район строительства. Если наружная температура будет ниже, то нагнетание в систему увеличивается, что приводит к превышению объемов поступающего воздуха. Если же наружная температура выше, напор в системе снижается, однако данное обстоятельство компенсируется открытыми форточками или окнами.
Основной же задачей аэродинамического расчета является подбор таких воздуховодов, в которых потери (Σ(R*l*β+Z)) на участке будут равны или меньше действующего DPE:
Σ(R*l*β+Z) ≤ DPE,
где R — потеря на трение, Па/м; l — длина участка, м; β — коэффициент шероховатости стенок канала; Z — снижение скорости газа от местного сопротивления.
Значение шероховатости β зависит от материала, из которого изготовлены каналы.
| Скоростьдвижения, 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 |
Запас рекомендуется учитывать в пределах от 10 до 15%.
Общий аэродинамический расчет
При аэродинамическом расчете учитываются все параметры вентиляционных шахт:
- Расход воздуха L, м3/ч.
- Диаметр воздуховода d, мм, который рассчитывается по формуле: d=2*a*b/(a+b), где a и b — размеры сечения канала, мм.
- Скорость V, м/с.
- Потери давления на трение R, Па/м.
- Динамическое давление P=DPE2/2.
Вычисления выполняются для каждого канала в следующем порядке:
- Определяется необходимая площадь канала: F=l/(3600*Vрек), где F — площадь, м2; Vрек — рекомендуемая скорость воздушных масс, м/с (принимается равной 0,5-1 м/с для каналов и 1-1,5 м/с для шахт).
- Подбирается стандартное сечение, близкое по значению к F.
- Определяется эквивалентный диаметр воздуховода d.
- С помощью специальных таблиц и номограмм по L и d определяются уменьшение R, скорость V и давление P.
- По таблицам коэффициентов местных сопротивлений определяется уменьшение воздействия кислорода из-за местных сопротивлений Z.
- Определяются суммарные потери на всех участках.
Если суммарные потери меньше, чем действующее давление, то данная вентиляционная система может считаться эффективной. Если же потери больше, то можно установить в системе вентилирования дроссельную диафрагму, которой можно гасить избыточный напор.
Если система вентиляции обслуживает несколько помещений, в которых необходим разный напор воздуха, то при расчетах необходимо учитывать также значение подпора или разряжения, что добавляется к значению общих потерь.
Аэродинамический расчет — необходимая процедура при проектировании системы вентиляции. Он показывает эффективность вентилирования помещений при заданных размерах каналов. А эффективная работа вентиляции обеспечивает комфортность вашего проживания.
