5.13. Расчет механической вентиляции

Расчет механической вентиляции состоит из следующих этапов:

1 – расчет необходимого воздухообмена помещений (здания) – см. выше раздел 5.2;

2 – расчет потерь давления в элементах (каналах) механической вентиляции;

3 – выбор вентилятора и расчет мощности электродвигателя к нему – см. выше раздел 5.8.

Расчет потерь давления в системе механической вентиляции

Перемещение воздуха в системах механической вентиляции обеспечивается работой вентилятора. Требуемое давление вентилятора определяют из расчета воздуховодов по предварительно принятым в них скоростям движения воздуха. Скорости выбирают так, чтобы на перемещение воздуха затрачивались наименьшее количество энергии и одновременно чтобы воздуховоды не были дорогими при изготовлении и громоздкими для установки в помещении. Потери давления, возникающие от трения, при одной и той же скорости движения воздуха тем меньше, чем меньше периметр сечения воздуховода на единицу перемещаемого объема, поэтому на участках, где перемещаются малые количества воздуха, принимают меньшие скорости, а на участках, где воздуха проходит много (вблизи вентиляторов), принимают большие скорости. Кроме того, такое распределение скоростей улучшает условия увязки ответвлений сети. Рекомендуемые скорости движения воздуха в воздуховодах, жалюзийных решетках и клапанах приведены в табл. 5.17.

При расчете сети следует учитывать потери давления в вентиляционном оборудовании (калориферах, фильтрах и пр.). Естественным давлением в системах механической вентиляции обычно пренебрегают. При расчете сети воздуховодов должен быть обеспечен запас давления в 10% на непредвиденные сопротивления.

Расчетное давление определяют по формуле

Δ , (5.68)

где R – потери давления на трение на расчетном участке сети, Па, на 1 м; l – длина участка воздуховода, м; Z – потери давления на местные сопротивления на расчетном участке сети, Па.

Порядок расчета сети воздуховодов систем приточной и вытяжной вентиляции с механическим побуждением не отличается от порядка расчета сети воздуховодов систем вентиляции с естественным побуждением. Отличительной особенностью является то, что в системах механической вентиляции, как правило, бóльшие протяженности сети воздуховодов и бóльшие скорости движения воздуха, которые создают и бóльшие потери давления. Расчет обычно сводят в таблицу. Скорости движения воздуха, рекомендуемые для систем вентиляции, приведены в табл. 5.18.

Таблица 5.18

Скорости движения воздуха, допускаемые в воздуховодах, жалюзийных

решетках и клапанах приточных и вытяжных систем общего назначения*

Элемент системы	V, м/с
1	2
При естественном движении воздуха
Воздуховоды горизонтальные:
приточные разводящие	Не более 0,5
вытяжные сборные	Не более 0,5
Жалюзийные решетки и клапаны:
приточные у пола	0,2-0,5
приточные у потолка	0,5-1
вытяжные	0,5-1
При механическом побуждении
Воздуховоды в производственных зданиях:
магистральные	До 12
ответвления	До 6

Окончание табл. 5.18

1	2
Воздуховоды в общественных и вспомогательных зданиях:
магистральные	До 8
ответвления	До 5
*Примечание: в вентиляционных системах, предназначенных для удаления запыленного воздуха, скорости в воздуховодах принимают из условия предотвращения осаждения пыли на стенках воздуховодов, обычно не менее 15 – 16 м/с

Пример. Рассчитать потери давления в круглых стальных воздуховодах приточной системы механической вентиляции для промышленного здания. Расчетная схема системы представлена на рис. 5.35. Воздух в помещение подается через воздухораспределители ВП. Потери давления на участке 5 и в приточной камере, оборудованной калорифером, утепленным клапаном и жалюзийной решеткой, составляют 100 Па. Нагрузки на участках показаны на схеме.

Рис. 5.35. Расчетная схема приточной системы вентиляции с механическим побуждением

Условные обозначения на рис. 5.34:

–

– номер участка;

над чертой – количество воздуха, проходящего по воздуховоду, м³/ч; под чертой – длина участка, м.

Решение. Расчет начинаем с наиболее удаленного от вентилятора участка (в данном случае уч.1). Данные расчета заносим в табл. 5.19. Задавшись скоростями в пределах 5—10 м/с, определяем диаметры участков и отвечающие им потери на трение и динамические давления (для расчета использованы таблицы к расчету воздуховодов из «Справочника проектировщика». Подсчет коэффициентов местных сопротивлений сводим в табл. 5.20.

Таблица 5.19

Расчетная таблица сети воздуховодов

№ участка	Количество воздуха, L, м3/ч	Длина участка, l, м	Скорость воздуха, V, м/с	Размер воздуховода, d, мм	Динамическое давление, V2·ρ/2, Па	Потери давления на трение		Сумма коэффициентов местных сопротивлений, Σζ	Потери давления на местные сопротивления, Z = Σζ(V2ρ/2), Па	Общие потери давления на участке, Rl + Z, Па	Суммарные потери давления на участках от начала сети, Σ (Rl + Z), Па
						на 1 м, R, Па	на всем участке, Rl, Па
1	850	12	4,8	250	13,83	1,15	13,8	1,9	26,3	40,1	40,1
2	1740	6	6,2	315	23	1,36	8,16	0,1	2,3	10,5	50,6
3	2600	6	7,3	355	32	1,6	9,6	0,9	28,8	38,4	89,0
4	4930	9	8,6	450	44,34	1,6	14,4	0,8	35,5	49,9	138,9
5	4930									100 (по	238,9
										заданию)
Расчетное давление для участка 6 ΔРр = (Rl + Z)1 = 40,1 Па
6	890	2	5	250	15	1,24	2,5	2,6	39	41,5
Невязка (41,5-40,1):40,1·100%=3,5% < 10%, что допустимо
Расчетное давление для участка 7 ΔРр = (Rl + Z)1,2 = 50,6 Па
7	860	2	4,9	250	14,4	1,2	2,4	3,2	46,08	48,48
Невязка (50,6-48,48):50,6·100%=4,2%

Таблица 5.20

Коэффициенты местных сопротивлений по участкам системы

№ участка	Элементы воздуховодов	ζ
1	Воздухораспределитель ВП Отвод 90º при R/d =1,5 Тройник на проходе при dо< dс на 2K,* dп< dс на 2K	1,4 0,4 0,1 Σζ = 1,9
2	Тройник на проходе при dо< dс на 3K, dп< dс на K	Σζ = 0,1
3	Тройник на проходе Два отвода 90º при R/d =1,5	0,1 2·0,4 = 0,8 Σζ = 0,9
4	Отвод 90º при R/d =1,5 Диффузор после вентилятора	0,4 0,4 Σζ = 0,8
6	Воздухораспределитель ВП Отвод 90º при R/d =1,5 Тройник на ответвление	1,4 0,4 0,8 Σζ = 2,6
7	Воздухораспределитель ВП Отвод 90º при R/d =1,5 Тройник на ответвление	1,4 0,4 1,4 Σζ = 3,2
* K — калибр воздуховода

Из расчета потерь давления в табл. 5.19 получаем, что полное требуемое давление с учетом запаса на непредвиденные сопротивления в сети в размере 10% составит:

ΔР_мех = 1,1·238,9 = 262,8 Па.

Подача вентилятора с учетом утечек в размере 10% составит

L = 1,1·4930 = 5420 м³/ч.

Для рассчитанной выше вентиляционной системы к установке принимаем радиальный вентилятор ВР80-75 №5 с колесом 1,05 D_ном , исп. 1, L = 5420 м³/ч; ΔР = 320 Па; η = 0,79; п = 920 мин^–1 в комплектной поставке с электродвигателем 4А80А6 мощностью 0,75 кВт (характеристика вентилятора приведена на рис. 5.13).