9. Аэродинамический расчет систем естественной вентиляции

Рис. 9.1

Рис. 8.5

Схема канальной естественной вытяжной вентиляции (рис.9.1) без организованного притока воздуха широко применяется в жилых зданиях. Расчетное гравитационное давление для таких систем вентиляции определяют при температуре наружного воздуха 5°С, считая, что все оно расходуется на тракте вытяжного канала, без учета сопротивления входу воздуха в здание.

Расчетное гравитационное давление , Па, определяют по формуле

(9.1)

где = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения; - вертикальное расстояние от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м; - плотность соответственно наружного воздуха при температуре +5 °С и внутреннего воздуха при температуре помещения, из которого организована вытяжка. Плотность определяют по формуле ρ = 353/(273 + ).

Расчет сети каналов естественной вытяжной вентиляции обычно начинают с ветви, для которой расчетное гравитационное давление имеет наименьшее значение - это каналы из помещений верхнего этажа здания.

Цель аэродинамического расчета состоит в определении сечений каналов и размеров жалюзийных решеток, чтобы обеспечить требуемые расходы удаляемого воздуха.

При расчете сети воздуховодов жилых и общественных зданий прежде всего производят ориентировочный подбор их сечений исходя из допустимых скоростей движения воздуха по ним. Для систем с естественным побуждением можно предварительно принимать скорость воздуха: в вертикальных каналах верхнего этажа V = 0,5 0,6 м/с, из каждого ниже расположенного этажа на 0,1 м/с больше, чем из предыдущего, но не выше 1 м/с, в сборных воздуховодах и в вытяжной шахте V = 1 1,5 м/с.

Потери давления на участке , Па, воздуховода определяются

(9.2)

где - удельная потеря давления на трение, Па/м (прил. 3, табл. 3.12); - длина участка воздуховода (канала), м; - поправочный коэффициент на потери давления на трение, учитывающий шероховатость материала воздуховода (прил. 3 табл. 3.13); - потери давления на местные сопротивления, Па.

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

(9.3)

где - суммарные потери давления на трение, а также в местных сопротивлениях участков от точки входа воздуха в вентиляционный канал до точки выхода из устья вытяжной шахты, Па; (0,9 0,95) -коэффициент необходимого запаса 5-10 %; - располагаемое расчетное гравитационное давление того этажа, для которого делается расчет воздуховодов, Па.

Если условие (9.3) выполняется, то данные сечения каналов прцдамаются как окончательные. В противном случае делается перерасчет одного или нескольких участков воздуховода.

Следует отметить, что табл. 3.12 приложения 3 составлена для расчета круглых стальных воздуховодов. Для жилых и общественных зданий обычно применяют каналы прямоугольного сечения из различных материалов, следовательно, с различной степенью шероховатости их поверхности. В связи с этим при применении каналов прямоугольного сечения, прежде чем пользоваться этой таблицей, необходимо определить соответствующее значение равновеликого (эквивалентного) диаметра воздуховода круглого сечения, потери давления на трение в котором равны потерям на трение в прямоугольном воздуховоде при той же скорости:

(9.4)

где а ,b - размеры прямоугольного канала, мм (прил. 3, табл. 3.15-3.16).

Для квадратного сечения канала d_э= а.

Потери давления в местных сопротивлениях воздуховодов, как и в системах отопления, определяют в зависимости от скорости движения воздуха и суммы коэффициентов местных сопротивлений:

(9.5)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений (прил. 3, табл. 3.17); - динамическое давление, Па (прил. 3, табл. 3.12).

Скорость воздуха V, м/с, в сечении канала или жалюзийной решетки определяется:

(9.6)

где L - количество воздуха перемещаемого в сечении канала или жалюзийной решетки, м³/ч; f - площадь сечения канала или жалюзийной решетки, м² (прил. 3, табл. 3.14-3.16).

Количество воздуха L, который необходимо удалить в жилых зданиях из ванных комнат, уборных и кухонь принимается по [2, прил. 4].

Исходя из выражения (9.6) при известной скорости можем определить необходимое сечение канала или жалюзийной решетки по формуле:

(9.7)

Приложение 1