Конструирование и расчет системы вентиляции

Вентиляция — это обмен воздуха в помещении для удаления избытков тепло­ты, влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимых метеоро­логических условий чистоты воздуха. По способу перемещения воздуха системы вентиляции делятся на естественные и механические (искусственные).

В жилых зданиях массовой застройки традиционно выполняется есте­ственная вытяжная вентиляция, которая работает следующим образом: за­грязненный воздух удаляется по вентиляционным каналам в атмосферу, а наружный воздух поступает через неплотности окон. Каждое вентилируемое помещение в жилых зданиях высотой до 5 этажей обслуживается самостоя­тельным вытяжным каналом.

Система естественной вытяжной вентиляции состоит из вертикальных ка­налов с отверстиями, закрытыми вентиляционными решетками, сборных го­ризонтальных воздуховодов, вытяжной шахты с зонтом. На шахте возможна также установка дефлектора - устройства, использующего давление ветра для усиления тяги из вентсистемы. Вентиляционные решетки монтируются для ар­хитектурного оформления входных отверстий вертикальных вентканалов. Вен­тиляционные каналы устраивают во внутренних кирпичных стенах. Мини­мальный размер таких каналов ½х½ кирпича (140x140) мм. Толщина стенок канала принимается не менее Vi кирпича. Вентблоки и вентиляционные па­нели изготавливают с индивидуальными каналами круглого, прямоугольного и овального сечения для каждого этажа.

В пределах одной квартиры допускается осуществлять удаление воздуха одним каналом с подключением к нему следующих помещений [3]): а) кух­ня, ванная или душевая; б) уборная, ванная или душевая.

Воздухообмен квартиры должен быть не менее одной из двух величин: суммарной нормы вытяжки из туалетов, ванных комнат и кухни, или нормы притока, равной 3 м³/ч на 1м² жилой площади квартиры. Нормируемые воздухообмены приведены в [3] приложение В, табл. В.1 (приложение 3 мето­дических указаний).

Радиус действия естественной системы вентиляции (от оси вытяжной шахты до оси наиболее удаленного отверстия) принимают не более 10 м [4].

Движение воздуха в каналах, воздуховодах и шахте происходит под дей­ствием естественного давления, возникающего вследствие разности удель­ных весов холодного наружного и теплого внутреннего воздуха в помеще­нии:

P_e=h_в∙(ρ₊₅ - ρ _в)∙g, Па (12)

где h_в - расстояние по вертикали от центра вытяжного отверстия (0,2-0,5 м от потолка помещения) до устья вытяжной шахты, м;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

ρ₊₅ - удельный вес наружного воздуха для температуры воздуха +5°С, кг/м³;

ρ _в - плотность, кг/м³, воздуха вентилируемого помещения, опред. по формуле (8).

Для обеспечения нормальной работы естественной вытяжной системы вен­тиляции необходимо увязать потери давления на трение и в местных сопро­тивлениях при движении воздуха с располагаемым естественным давлением, т.е. произвести аэродинамический расчет системы.

Сначала определяют воздухообмены L, м³/ч для вентилируемых помеще­ний; предварительные сечения каналов и их количество; компонуют венти­ляционную систему.

Предварительные сечения каналов определяют по формуле:

где W - скорость воздуха в канале, м/с; (0,4-0,6)м/с - для вертикальных ка­налов верхнего этажа [4];

Производим аэродинамический расчет естественной вытяжной канальной системы вентиляции кухни, в которой установлена четырехкомфорочная газовая плита.

В квартире имеется ванная и индивидуальная уборная.

Схема системы вентиляции изображена на схеме (см. граф. часть). Вентиляционные каналы расположе­ны в кирпичной стене и выводятся на крышу раздельными каналами. Расстояние по вер­тикали между центром вытяжного отверстия и устьем вытяжной шахты для вентканала на пятом этаже h_в=3 м (показано на схеме). Температура воздуха в кухне t_B=18°C.

Необходимые воздухообмены (приложение 3 методических ука­заний) кухни L_к=90м^З/ч, санузла L_сy =25м³/ч, ванной L_в =25м³/ч. Воздухообмен по величине жилой площади квартиры:

L_жк =3· F_жк =3·(2,64·5,64+2,64·5,64+2,75·4,39)=125,6 м³/ч

Суммарное количество воздуха, уходящего из кухни L_к, ванной L_в, санузла L_су, должно быть не менее необходимого воздухообмена жилых комнат квартиры:

L_к + L_в + L_су > L_жк

90 + 25 + 25 > 125,6

140 > 125,6 - условие выполняется.

Расчёт для кухни:

Предварительные сечения каналов по формуле (13):

Принимаем размер каналов ½х1 кирпича (140x270) мм. Площадь принято­го канала

F=0,14·0,27=0,0378 м²

Действительная скорость в канале:

Плотности наружного и внутреннего воздуха по формуле (8):

Естественное давление для вентканала кухни на каждом этаже определяем по формуле (12):

Расчетную ветвь системы вентиляции выбираем через канал 5 этажа, как наиболее неблагоприятно расположенного ( < < < < ).

Находим эквивалентный по трению диаметр канала для прямоугольного сечения:

где а, b - размеры сторон прямоугольного канала, мм.

Принимаем к расчету

Зная эквивалентный диаметр канала и скорость движения воздуха, определяем потери давления на трение R, Па на 1 погонный метр и динами­ческое давление h_д, Па, используя номограмму для расчета круглых сталь­ных воздуховодов [6, рис. 14.9]:

R=0,048 Па/пм, h_д=0,26 Па

Определяем потери давления на трение на участке:

где 1 - длина участка, м;

- коэффициент шероховатости, определяемый по [6, табл. 14.3].

Определяем потери на трение в местных сопротивлениях:

где ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений [6, приложение 9]

∑ξ=2+1,28+1,3=4,58 Па

Находим суммарные потери давления на участке Р_т + Z и сравниваем с естественным давлением:

Проверяем, чтобы выполнялось условие: Р_т + Z<_ΔР_е:

1,385<1,68

Условие выполняется, значит, предварительно полученные площади сечения каналов принимаем как окончательные.

Расчёт для санузла:

Предварительные сечения каналов по формуле (13):

Принимаем размер каналов ½х½ кирпича (140x140) мм. Площадь принято­го канала

F=0,14·0,14=0,0196 м²

Действительная скорость в канале:

Плотности наружного и внутреннего воздуха по формуле (8):

Естественное давление для вентканала санузла на каждом этаже определяем по формуле (12):

Расчетную ветвь системы вентиляции выбираем через канал 5 этажа, как наиболее неблагоприятно расположенного ( < < < < ).

Находим эквивалентный по трению диаметр канала для прямоугольного сечения:

где а, b - размеры сторон прямоугольного канала, мм.

Принимаем к расчету

Зная эквивалентный диаметр канала и скорость движения воздуха, определяем потери давления на трение R, Па на 1 погонный метр и динами­ческое давление h_д, Па, используя номограмму для расчета круглых сталь­ных воздуховодов [6, рис. 14.9]:

R=0,08 Па/пм, h_д=0,31 Па

Определяем потери давления на трение на участке:

где 1 - длина участка, м;

- коэффициент шероховатости, определяемый по [6, табл. 14.3].

Определяем потери на трение в местных сопротивлениях:

где ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений [6, приложение 9]

∑ξ=2+1,28+1,3=4,58 Па

Находим суммарные потери давления на участке Р_т + Z и сравниваем с естественным давлением:

Проверяем, чтобы выполнялось условие: Р_т + Z<_ΔР_е:

1,84<2,03

Условие выполняется, значит, предварительно полученные площади сечения каналов принимаем как окончательные.

Расчет сведен в таб­лицу 3.

Таблица 3 - Расчет системы вентиляции кухни и с/у

№ участка	Расход воздуха, L, м^3/ч	Длина участка, h, м	Скорость движения воздуха W, м/с	Линейные размеры воздуховода, (a х b),мм	Площадь поперечного сечения канала, F, м^2	Эквивалентный диаметр по трению, d, мм	Удельная потеря давления на трение, R, Па/пм	Коэффициент шероховатости, β	Потери давления на участке на трение, Рт, Па	Динамическое давление, hд, Па	Сумма коэффициентов местного сопротивления	Потеря давления в местных сопротивлениях Z,Па	Суммарные потери давления на участке, Рт + Z, Па	Примечание
			0,66	140х270	0,0378		0,048	1,35	0,194	0,26	4,58	1,191	1,385	Вход в в.р. с поворотом ξ=2 Колено ξ=1,28 Шахта с зонтом ξ=1,3
			0,71	140х140	0,0196		0,08	1,37	0,42	0,31	4,58	1,42	1,84

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был произведен теплотехнический расчет наружной стены, был произведен расчет тепловых потерь отдельного помещения на всех этажах, сконструирована система отопления, определена поверхность нагрева отопительных приборов, так же был произведен расчет естественной вытяжной системы вентиляции.
Литература

1. СНБ 2.04.01-97. Строительная теплотехника. Минск 1998г

2. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

3. Справочник проектировщика. Часть 1. Отопление./ Староверов И.Т., Шилер Ю.И. / Стройиздат, 1990г.

4. Отопление. / Андреевский А.К. /Минск 1974г.

5. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция./ Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С.

6. Методические указания для курсового проектирования по дисциплине «Инженерные сети и оборудование» на тему «Отопление и вентиляция жилого здания»/

В.Г. Новосельцев/ БрГТУ 2013г.

Дата добавления: 2015-10-26