Расчёт системы вытяжной естественной вентиляции

В канальных системах естественной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности плотностей холодного наружного и тёплого внутреннего воздуха помещений. В задачу расчёта входит подбор сечений решёток и воздуховодов таким образом, чтобы суммарные потери давления на трения и местные сопротивления от точки входа воздуха и точки выброса воздуха из системы не превышали располагаемого естественного давления.

Для расчёта требуется разделить всю систему на расчётные участки, т.е. отрезки каналов и воздуховодов с постоянным расходом воздуха. Для этого на аксонометрической схеме проставляют узловые точки (точки изменения расходов воздуха), начиная нумерацию с наиболее удалённой от шахты жалюзийной решётки. На полке каждого участка указывается расход воздуха L, м³/ч, и расчётная длина участка l, м. Длина вертикальных участков определяется как разность соответствующих строительных отметок, обозначенных на схеме; длина горизонтальных участков принимается равной расстоянию между осями вертикальных воздуховодов. Отметку устья вытяжной шахты следует принимать на 0,5 м больше отметки наиболее высокой точки кровли.

Для расчётного участка определяют ориентировочную площадь сечения воздуховода:

м² (26)

где L – расход воздуха на участке, м³/ч;

– предварительно заданная скорость воздуха, м/с. Для систем обслуживающих кухни квартир, рекомендуемые значения скорости воздуха в каналах – до 1,5 м/с, в вытяжной шахте – 1 м/с.

Определяется ближайший по площади стандартный размер каналов:

кирпичных -
a x b, мм	f, м2
140х140	1,96×10-2
140х270	3,78×10-2
140х380	5,32×10-2
270х270	7,29×10-2
270х380	1,03×10-1
270х510	1,38×10-1
380х510	1,94×10-1
из листовых материалов и бетона -
a x b, мм	f, м2
100х150	1,5×10-2
150х150	2,25×10-2
150х200	3,0×10-2 и т.д.

с увеличением любой стороны сечения на 50 мм, но не более 1500х1400 мм, размеры сборных горизонтальных воздуховодов, расположенных на чердаках, следует принимать не менее 200х200 мм.

Размеры жалюзийных решёток принимаются таким образом, чтобы площадь сечения жалюзийной решётки была примерно равна 70% от площади сечения соответствующего канала: f_ж.р.= 0,7 f_к.

Размер решётки, мм	Площадь сечения, м2	Размер, мм	Площадь сечения, м2
100х100	0,0087	200х200	0,0231
150х150	0,013	200х250	0,0289
150х200	0,0173	200х300	0,0348
150х250	0,0217	250х250	0,0361
150х300	0,026	200х350	0,0405

Определяют фактическую скорость воздуха на участке:

V = L/(3600×f₁), м/с, (27)

где f₁ – фактическая площадь сечения подобранного канала, м².

Поскольку в справочной литературе приводятся таблицы для аэродинамического расчёта круглых воздуховодов, необходимо определить величину равновеликого (эквивалентного) диаметра, т.е. такого диаметра круглого воздуховода, при котором для той же скорости движения воздуха, как и в прямоугольном воздуховоде, удельные потери давления на трение были бы равны. Эквивалентный по трению диаметр участка:

d_э = 2ab/(a+b), мм (28)

где a, b – размеры воздуховодов и каналов, мм.

По скорости V и эквивалентному диаметру d_э определяют удельные потери на трение R и динамическое давление h_w, используя прил. 8 или ([5], рис. 14.9).

Значение коэффициентов местных сопротивлений Sx определяют по прил. 9 или ([5], прил. 9). При этом коэффициенты местных сопротивлений в тройниках и крестовинах учитывают на участке с меньшим расходом воздуха. Составляют ведомость местных сопротивлений для каждого участка, как показано в примере расчёта (п. 4).

По прил. 10 определяют поправку на шероховатость материала воздуховодов b для каждого расчётного участка.

Расчётные потери давления на каждом участке вычисляют, складывая потери давления на трение с учётом шероховатости воздуховодов и потери давления в местных сопротивлениях:

Dp = R×l×b+Sx× h_w, Па, (29)

где l – длина участка, м;

Естественное располагаемое давление Dp_е определяют по формуле:

Dp_е = h_i×g(r_н-r_в), Па, (30)

где h_i – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия (жалюзийной решётки) до устья вытяжной шахты, м;

r_н – плотность наружного воздуха при температуре 5°С, r_н = 1,270 кг/м³;

r_в – расчётная плотность внутреннего воздуха, кг/м³;

r_в = 353/(273+ t_р), (31)

где t_р – температура воздуха в помещении, °С;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

Сравнивают суммарные потери давления для каждой ветви системы с располагаемым естественным давлением для этой ветви. Нормальная работа системы естественной вентиляции обеспечивается, если выполнено условие:

S (Rlb+Z)×a=Dp_е, (32)

где R – удельная потеря давления на трение, Па/м;

l – длина воздуховодов, м;

R×l – потеря давления на трение расчётной ветви, Па;

Z — потеря давления на местные сопротивления, Па: Z=Sx× h_w;

b — поправочный коэффициент на шероховатость поверхности;

a — коэффициент запаса, равный 1,1-1,15;

Dp_е – располагаемое давление, Па.

Если условие (32) не выполняется, повторяют расчёт, изменяя сечение каналов, если выполняется, расчёт считают законченным.

Расчёт воздуховодов представляют обычно в форме таблицы, как показано в примере расчёта (п. 4).