Проектирование и расчет вентиляции

 

В жилых зданиях проектируется общеобменная естественная вентиляция с удалением воздуха из санитарных узлов, кухонь, ванных или совмещенных санитарных узлов через каналы, которые прокладывают в толще внутренних капитальных стен либо выполняют в виде специальных блоков из бетона и других материалов.

Наружный приточный воздух для компенсации естественной вытяжки поступает неорганизованно через неплотности в строительных конструкциях и форточки.

В квартирах из четырех и более комнат предусматривают дополнительную вытяжку непосредственно из помещений, за исключением двух ближайших к кухне. Можно не предусматривать вытяжку из угловых комнат, имеющих два окна и более.

При компоновке систем вентиляции следует иметь в виду, что в одну систему объединяют одноименные или близкие по назначению помещения. Кухни, уборные, ванные комнаты должны иметь вытяжную вентиляцию с удалением воздуха непосредственно из данных помещений. В одной квартире допускается объединять вентиляционные каналы уборной и ванной комнаты, а также вентиляционные каналы ванной комнаты (без унитаза) с кухней. Не допускается присоединять к одному вентиляционному каналу вытяжные решетки из кухни и уборной.

Рекомендуемые минимальные размеры жалюзийных решеток в кухнях – 200х250 мм; в уборной и ваннах комнатах – 150х150 мм. В санитарных узлах устанавливают регулируемые вытяжные решетки, в кухнях – неподвижные.

В [6, § 49] показаны принципиальные схемы и конструктивные элементы канальной системы естественной вентиляции.

В крупнопанельных зданиях вентиляционные каналы изготавливают в виде специальных блоков.

 

 

Таблица 12

Расчет чугунных радиаторов МС–140–108

Номер помещения

Тепловая мощность, QПОТР, Вт

Температуры: воздуха; теплоносителя на входе, выходе, и средний температурный напор, оС

GПР, кг/ч

qПР, Вт/м2

Поправочные коэффициенты

QТР, Вт

АР, м2

Число секций радиатора

tВ

tВХ

tВЫХ

Δ tСР

β;3

β;4

NР

NУСТ

101 (два прибора)

(534; 533)

62,5

0,463

1,9

 

К установке под окнами помещения № 101 принято два чугунных радиатора, состоящих из двух секций каждый.

 

Вентиляционные блоки для зданий с числом этажей до пяти изготавливают с индивидуальными каналами для каждого этажа [6, рис. 14.2,а], а для зданий с числом этажей пять и более выполняют по схеме с перепуском через один или несколько этажей [6, рис. 14.2, б, в]. В кирпичных зданиях вертикальные каналы прокладывают в толще внутренних капитальных стен [6, рис. 14.3, а]. Вытяжные вентиляционные каналы объединяют на чердаке сборным коробом, из которого воздух отводится в атмосферу через шахту [6, рис. 14.1]. Для зданий с числом этажей до пяти вытяжные вентиляционные каналы выводят в виде самостоятельного коренника (рис. 6.1). Причем вытяжные каналы (шахты) для выброса воздуха должны быть выведены выше конька крыши не менее чем 0,5 м при расположении канала (шахты) на расстоянии до 1,5 м от конька, на один уровень с коньком при расстоянии от 1,5 до 3,0 м; не ниже линии, проведенной от конька вниз под углом 10^о к горизонту, при расположении шахты на расстоянии более 3 м от конька (рис. 6.2).

Расход удаляемого воздуха из кухонь, санузлов и ванных комнат определяют по табл. 1. После определения воздухообмена и размещения каналов, жалюзийных решеток и вытяжных шахт вычерчивают расчетную схему (рис. 6.3).

Аэродинамический расчет естественной вытяжной вентиляции подробно рассмотрен в [6, § 50].

Пример. Определить сечение каналов и жалюзийных решеток системы естественной вентиляции, обслуживающих кухни, секции трехэтажного жилого дома. На кухне установлены 4-комфорочные газовые плиты. Из каждой кухни (см. табл. 1) удаляется 90 м³/ч воздуха. Вертикальные каналы проложены в кирпичных стенах. Выкопировка из плана первого этажа показана на рис. 6.1, а расчетная схема вытяжной системы для трех этажей - на рис. 6.3. На расчетной схеме нумеруются участки с указанием нагрузок и длин.

Решение. Определяем располагаемое давление для каналов каждого этажа Δ р_е [6] по формуле

, (43)

где h_i – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м; g – ускорение свободного падения, g =9,81 м/с²; ρ_В, ρ_Н – плотность, кг/м³, соответственно воздуха в помещении и наружного при температуре t_Н =+5 ^оС, определяемая по зависимости (24).

Располагаемое естественное давление для каналов составит:

для 3-го этажа

Па,

для 2-го этажа

Па,

для 1-го этажа

Па.

Рис. 6.1. Схема решения естественной вентиляции для помещений кухонь и санитарных узлов в кирпичном трехэтажном жилом доме: 1 - обособленные каналы в кирпичной стене; 2 – жалюзийная решетка; 3 – коренник; 4 - отверстие для выхода удаляемого воздуха

Рис. 6.2. Схема высот вытяжных вентиляционных шахт

над кровлей здания

Рис. 6.3. Расчетные схемы вытяжной вентиляции из кухонь:

а – 3-го этажа; б – 2-го этажа; в- 1-го этажа

 

Расчет начинаем с наиболее неблагоприятно расположенного канала, то есть с канала из кухни третьего этажа.

При рекомендуемой скорости воздуха V от 0,6 до 0,8 м/с [6, c.260] определим сечения жалюзийной решетки и канала (участок 1),в м², по формуле

, (44)

где L – расход вентиляционного воздуха, который в канале из кухни с 4-комфорочной газовой плитой составляет 90 м³/ч.

Площадь сечения жалюзийной решетки составит

м².

Принимаем жалюзийную решетку по табл. 13 размером 250 х 250 мм с площадью живого сечения f_{Ж.Р .}=0,0361 м² и канал размером 1/2х1 кирпич [6, табл. 14.2] с площадью сечения 0,14х0,27=0,0378 м². Тогда действительные скорости в жалюзийной решетке V_Ж.Р. и в канале V_К в соответствии с зависимостью (44) составят:

м/с,

м/с.

Таблица 13

Основные данные стандартных жалюзийных вентиляционных

решеток

Размер, мм	Площадь живого сечения, м2	Пропускная способность, м3/ч, при скорости воздуха в живом сечении, м/с.
0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
100 x 100 150 x 150 150 x 200 150 x 250 150 x 300 200 x 200 200 x 250 200 x 300 250 x 250 200 x 350	0,0087 0,0130 0,0173 0,0217 0,0260 0,0231 0,0289 0,0346 0,0361 0,0405	12,6 18,7 24,9 31,4 37,4 33,2 41,6 49,9 52,3	15,6 23,4 31,2 46,8 41,6 62,3	18,7 37,4 46,8 56,2 49,8 62,4 74,8	21,8 32,7 43,6 54,6 65,6 58,2 72,8

 

По [6, прил.9] коэффициент местного сопротивления вытяжной жалюзийной решетки (с поворотом на 90⁰) ζ;=2. Динамическое давление при скорости входа воздуха в решетку V_Ж.Р. =0,69 м/с определяем по формуле

, (45)

Па.

Динамическое давление можно также найти по [6, рис.14.9]. Потери давления в жалюзийной решетке вычисляем по выражению (31)

Па.

Результаты расчета заносим в табл. 14.

Канал на участке 1 имеет прямоугольное сечение, и поэтому для определения потерь давления на трение находим равновеликий по трению диаметр канала круглого сечения [6] по формуле

, (46)

где a, b – размеры сторон прямоугольного воздуховода, мм.

мм.

Учитывая полученное значение 184,4 мм, принимаем по табл. 15 ближайший по величине стандартный эквивалентный диаметр d_Э =180 мм и записываем в графу 7 табл. 14.

По табл. 15 при скорости в канале 0,66 м/с потери давления на трение в стальном воздуховоде (по интерполяции) R =0,05 Па/м. В кирпичном канале на участке 1, имеющем большую шероховатость, чем стальные воздуховоды, потери на трение, согласно [6, табл.14.3], при коэффициенте шероховатости β;=1,36 составят

Па.

Полученное значение записываем в графу 10 табл. 15.

По [6, прил.9] определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке 1:

поворотпотока воздуха на 90⁰ после его входа в канал (так как колено прямоугольное, то значение ζ; для квадратного сечения воздуховода умножаем на поправочный коэффициент с [6, прил.9])

;

вытяжная шахта с зонтом

;

сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке 1 составит

.

Определяем потери давления в местных сопротивлениях в соответствии с выражением (31)

Па.

Суммарные потери давления в жалюзийной решетке и на участке 1 составят

Па.

Таблица 15

Аэродинамический расчет вентиляционных каналов

Номер участков	Расход воздуха, L, м3/ч	Длина участка, l, м	Размер a х b, мм	Площадь, А, м2	Скорость воздуха, V, м/с	Эквивалентный диаметр, dЭ, мм	Потери на трение, R, Па	Коэффициент шероховатости, β;	βRl, Па	Коэф. местн. сопротивлений, Σ ζ;	Динамическое давление, РДИН, Па	Потери на местные сопротивления, Z, Па	Суммарные потери, βRl + Z,Па
Расчет канала из кухни 3-го этажа. Располагаемое давление Δ ре =2,648 Па
			ж. р. 250х250	0,0361	0,69	-	-	-	-	2,0	0,288	0,576	0,576
		4,5	270х140	0,0378	0,66		0.05	1,36	0,306	2,584	0,263	0.68	0,986
													Σ 1,562
Запас давления %
			ж. р. 200х250	0,0289	0,87	-	-	-	-	2,0	0,458	0,916	0,916
		4,5	270х140	0,0378	0,66		0.05	1,36	0,306	2,584	0,263	0.68	0,986
													Σ 1,902
Запас давления %

Определяем запас давления по выражению

, (47)

%.

Так как запас давления превышает 20 %, то необходимо повысить аэродинамическое сопротивление вентиляционной системы. Для этого примем к установке рекомендуемые минимальные размеры жалюзийной решетки 200х250 и произведем повторные расчеты, не изменяя сечения участка № 1. В этом случае запас давления составляет

%.

Эта величина также превышает 20 %, но если дополнительно уменьшить сечение участка № 1 на ближайшее 140х140 мм (1/2х1/2 кирпича), сопротивление канала значительно возрастет и невязка получится отрицательной, что недопустимо. Поэтому второй вариант расчета является наиболее целесообразным и окончательным для проектирования.

На рис.6.4 показана схема вытяжных систем вентиляции.

 

Рис. 6.4. Схема систем естественной вентиляции

Таблица 16

Таблиц для аэродинамического расчета круглых стальных

воздуховодов при t =20 ^oC (по данным [11, 12])

, Па	V, м/с	Количество проходящего воздуха, м3/ч (верхняя строка), и потери давления на трение, Па/м (нижняя строка), при внутреннем диаметре воздуховода, мм
0,006	0,1	2,8 0,004	3,4 0,003	4,42 0,003	5,64 0,03	7,2 0,002	9,2 0,002	11,3 0,002
0,245	0,2	5,6 0,01	6,8 0,01	8,8 0,09	11,1 0,008	14,5 0,007	18,3 0,006	22,6 0,0055
0,054	0,3	8,4 0,03	10,2 0,02	13,3 0,02	16,8 0,02	21,7 0,01	27,5 0,01	33,9 0,01
0,096	0,4	11,3 0,04	13,7 0,04	17,7 0,03	22,1 0,03	28,9 0,02	36,6 0,02	0,02
0,15	0,5	14,1 0,06	17,1 0,06	22,1 0,05	27,7 0,04	36,2 0,04	45,8 0,03	56,5 0,03
0,215	0,6	16,4 0,09	20,5 0,08	26,5 0,07	33,2 0,06	43,4 0,05	54,9 0,04	67,8 0,04
0,294	0,7	19,8 0,12	23,9 0,1	30,9 0,09	38,8 0,08	50,8 0,06	64,1 0,06	79,1 0,05
0,382	0,8	22,6 0,15	27,3 0,13	36,3 0,11	0,1	57,4 0,08	73,2 0,07	90,2 0,06
0,49	0,9	25,4 0,18	30,8 0,16	39,7 0,14	49,8 0,12	65,1 0,1	82,4 0,09	0,08
0,6	1,0	28,4 0,22	34,2 0,19	44,2 0,17	56,4 0,14	72,3 0,12	91,6 0,11	0,09
0,725	1,1	31,1 0,25	37,6 0,2	48,6 0,2	60,9 0,17	79,6 0,14	0,12	0,11
0,86	1,2	33,9 0,29	0,26	0,23	66,5 0,2	86,8 0,17	0,15	0,13
1,01	1,3	36,7 0,34	44,4 0,3	57,4 0,26	0,23	0,19	0,17	0,15
1,177	1,4	39,6 0,39	47,9 0,34	61,8 0,29	77,5 0,26	0,22	0,19	0,17

 

Заключение

 

Уровень развития строительного производства в настоящее время определяется в числе других условий наличием высоко квалифицированных специалистов – профессионалов. Важность теплотехнической подготовки инженера-строителя определяется тем, что системы обеспечения заданных климатических условий в помещениях являются основными технологическими элементами современных зданий и на них приходится значительная часть капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Кроме того, знание основ теплотехники, теплогазоснабжения и вентиляции позволит будущему инженеру-строителю планировать и проводить мероприятия, направленные на экономию энергоресурсов, охрану окружающей среды, на повышение эффективности работы оборудования.

Выполнение курсового проекта студентами на тему «Отопление и вентиляция гражданского здания» позволит им глубоко понять важность увязки объемно-планировочных решений строящихся сооружений и размещения инженерно-технического оборудования, предназначенного для поддержания нормируемых параметров микроклимата помещений.

Приобретенные знания в результате рассмотрения поставленных в учебно-методическом пособии задач, в дальнейшем для специалиста в области «Промышленное и гражданское строительство» будут являться фундаментальной информационной базой, которую можно эффективно применять в случаях возникновения сложных ситуаций при возведении зданий, а так же самостоятельно расширять ее объемы за счет изучения новых достижений в санитарно-технических устройствах.

 

 

Библиографический список рекомендуемой литературы

 

1. ГОСТ 30491-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. МНТКС/ Госстрой России - М.: ГУП ЦПП, 1999. - 13 с.

2. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология/ Госстрой России – М.: ГУП ЦПП, 2000. – 136 с.

3. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника/ Минстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2001. – 29 с.

4. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий/ Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 25 с.

5. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование/ Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2003. – 54 с.

6. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. – М.: Стройиздат, 1991. -480 с.

7. Внутренние санитарно–технические устройства. Часть1. Отопление. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1990. – 344 с.

8. Щекин Р.В. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Книга первая. Отопление и теплоснабжение. – Киев: Будивельник, 1976.– 415 с.

9. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Жилые здания со встроено-пристенными помещениями общественного назначения и стоянками автомобилей. Коттеджи: Справочное пособие. – М.: Пантори, 2003. – 308 с.

10. Внутренние санитарно технические устройства. В 3 ч. Ч. 1. Отопление/ В.Н. Богословский, Б.А. Крупнов, А.Н. Сканави и др.; Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера. – М.: Стройиздат, 1990. – 344 с.

11. Внутренние санитарно технические устройства. В 3 ч. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.1/ В.Н. Богословский, А.И. Пирумов, В.Н. Посохин и др.; под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. – М.: Стройиздат, 1992. – 319 с.

12. Внутренние санитарно технические устройства. В 3 ч. Ч.3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.2/ Б.В. Баркалов, Н.Н. Павлов, С.С. Амирджанов и др.; Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. – М.: Стройиздат, 1992. – 416 с.