Как сделать расчет вентиляции помещения

• Методика и последовательность расчетов вентиляции
• Расчет требуемого воздухообмена
• Выбор схемы воздухораспределения
• Расчет и выбор воздухораспределительных устройств
• Аэродинамический расчет (подбор сечения воздуховодов и расчет аэродинамических потерь по системе)

Методика и последовательность расчетов вентиляции

Системы вентиляции представляют собой трубопроводные системы (воздуховоды, каналы и/или иные объекты) по которым перемещается воздух. Под действием естественных и принудительных сил воздух подается и/или удаляется в/из рабочей зоны для поддержания требуемых параметров микроклимата. К основным поддерживаемым параметрам микроклимата относятся:

• температурный режим;
• влажностный режим;
• концентрация вредных выделений.

Абсолютно все системы вентиляции можно представить в виде следующей классификации:

I по способу побуждения к движению воздушных масс

• Естественные системы — в таких системах движение воздуха происходит за счет разницы плотностей и естественных перепадов давления, вызванных ветровыми нагрузками. Плотность теплых воздушных масс ниже плотности холодных, в результате теплый воздух стремится в верх, а холодный вниз. Плотность водяных паров ниже плотности воздуха, поэтому насыщенный влагой воздух стремится верх.
• Механические системы — в таких системах движение воздуха обеспечивается за счет работы механического оборудования (вентиляторов).

II по назначению

• Приточные системы вентиляции — такие системы подают воздух в рабочую зону.
• Вытяжные системы вентиляции — такие системы удаляют воздух из рабочей зоны.
• Циркуляционные — приводят в движение воздушные массы внутри рабочей зоны.

III по зоне работы

• Локальные системы (местные) — такие системы обеспечивают приток/удаление воздуха в конкретной зоне.
• Общеобменные системы — такие системы обеспечивают воздухообмен во всем помещении.

Классификация может быть расширена и другими характерными особенностями.

Первостепенной задачей при проектировании вентиляции является определение требуемого воздухообмена, который способен удалить и/или ассимилировать выделения, при которых нарушаются нормы поддержания микроклимата помещения.

Для расчета требуемого воздухообмена используются данные технологических решений (описание технологических процессов, возможных источников вредных выделений с характерными технологическими параметрами производства (расходами материалов, одновременность работы технологических процессов и т.д.) и данные архитектурно строительной документации, в которой отражены объемно-планировочные решения.

После определения требуемого воздухообмена, определяется схема работы систем вентиляции. Схема работы определяется назначением здания и технологическими процессами. Основное правило — это учет естественного движения вредных выделений. Так, например, при удалении тяжелых газов и паров (плотность выше плотности воздуха в рабочей зоне) удаление стараются выполнять из нижней зоны, однако не всегда это возможно из-за конструктивных и объемно-планировочных решений. Также проектировщики руководствуется правилом локализации, к нему можно отнести принцип возведения ограждений, штор и т.д. Такой подход способствует существенном снижению капитальных затрат.

После определения схемы вентиляции инженер производит расчет и выбор воздухораспределительных устройств, в частности выполняется расчет траектории движения струи, проверка параметров на соответствие нормативным требованиям (скорость и температура определяемые актуальными СанПиН).

Когда выбраны воздухораспределители производится трассировка воздуховодов, при разработке трассировки выполняется аэродинамический расчет, а именно подбор сечения воздуховодов и расчет аэродинамических потерь по системе.

После определения характеристики сети производиться подбор основного вентиляционного оборудования, определяется рабочая точка системы.

Оставить заявку на расчет

Расчет требуемого воздухообмена

В соответствии с нормами и правилами на проектирование систем вентиляции СП 60.13330.2020 расход приточного воздуха следует определять расчетом и принимать наибольший из расходов, требуемых для обеспечения:

• санитарно-гигиенических норм;
• норм взрывопожарной безопасности;
• условий, исключающих образование конденсата.

Расход воздуха, L [м3/ч], следует определять отдельно для теплого и холодного периодов года и переходных условий из условия ассимиляции тепло- и влаговыделений и по массе выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ, принимая большую из величин, полученных по формулам (при плотности приточного и удаляемого воздуха, равной 1,2 кг/м 3):

а) по избыткам явной теплоты при значении углового коэффициента луча процесса в помещении более 40 000 кДж/кг определяют по формуле:

Где:

• L_w,z — расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м3/ч;
• Q — избыточный явный и полный тепловой потоки в помещении, ассимилируемые воздухом центральных систем вентиляции и кондиционирования, Вт;
• c — удельная объемная теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м3 оС);
• t_w,z — температура воздуха, удаляемого системами местных отсосов из обслуживаемой или рабочей зоны помещения, и на технологические нужды, °С;
• t_in — температура воздуха, подаваемого в помещение, °С;
• L — расход воздуха, [м3/ч],
  
  

Тепловой поток, поступающий в помещение от прямой и рассеянной солнечной радиации, следует учитывать при устройстве:

• вентиляции, в том числе с испарительным охлаждением воздуха - для теплого периода года;
• кондиционирования - для теплого и холодного периодов года и для переходных условий.

б) по массе выделяющихся вредных или взрывоопасных веществ:

Где:

• L — расход воздуха, [м3/ч],
• L_w,z — расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м3/ч;
• m_p0 — расход каждого из вредных или взрывоопасных веществ, поступающих в воздух помещения, мг/ч;
• q_wz , q_l — концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, удаляемом соответственно из обслуживаемой или рабочей зоны помещения и за ее пределами, мг/м3;
• q_in — концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, подаваемом в помещение, мг/м3;

При одновременном выделении в помещение нескольких вредных веществ, обладающих эффектом суммации действия, воздухообмен следует определять, суммируя расходы воздуха, рассчитанные по каждому из этих веществ.

в) по избыткам влаги (водяного пара):

Где:

• L — расход воздуха, [м3/ч],
• L_w,z — расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м3/ч;
• W — избытки влаги в помещении, ассимилируемые воздухом центральных систем вентиляции и кондиционирования, г/ч;
• р - плотность воздуха, кг/м 3;
• d_w,z — влагосодержание воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, г/кг;
• d_{l —} влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, г/кг;
• d_in — влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г/кг;
  
  

Для помещений с избытком влаги следует проверять достаточность воздухообмена для предупреждения образования конденсата на внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций при расчетных параметрах наружного воздуха в холодный период года.

г) по избыткам полной теплоты:

Где:

• L — расход воздуха, [м3/ч],
• L_w,z — расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м3/ч;
• Q_h,f — избыточный явный и полный тепловой потоки в помещении, ассимилируемые воздухом центральных систем вентиляции и кондиционирования, Вт;
• р — плотность воздуха, кг/м 3;
• I_w,z — удельная энтальпия воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, кДж/кг;
• I_l — удельная энтальпия воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, кДж/кг;
• I_in — удельная энтальпия воздуха, подаваемого в помещение, кДж/кг, определяемая с учетом повышения температуры;
  
  

д) по нормируемой кратности воздухообмена (подходит для расчетов по внутренним нормативным документам, в которых есть нормируемые данные по характерным технологическим процессам):

Где:

• L — расход воздуха, [м3/ч],
• V_p — объем помещения, м3;
• n — нормируемая кратность воздухообмена, ч'1;

e) по нормируемому удельному расходу приточного воздуха:

Где:

• L — расход воздуха, [м3/ч],
• А — площадь помещения, м2;
• N — число людей (посетителей), рабочих мест, единиц оборудования;
• k — нормируемый расход приточного воздуха на 1 м 2 пола помещения, м3/(ч м 2);
• m — нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 чел., м3/ч, на одно рабочее место, на одного посетителя) или единицу оборудования.

Расход воздуха для обеспечения норм взрывопожарной безопасности следует определять по массе вредных выделений, при этом массу следует заменить на 0,1 НКПВ (нижний концентрационный предел распространения пламени по газо-, паро- и пылевоздушной смесям).

Оставить заявку на расчет

Выбор схемы воздухораспределения

Цель расчета воздухораспределения — определить максимальную скорость и избыточную температуру приточной струи в обслуживаемой (рабочей) зоне помещения для сопоставления с нормируемыми значениями. Для этого необходимо корректно выбрать схему подачи приточного воздуха, а также правильно подборать типоразмеры и количество воздухораспределителей.

Исходными данными для выбора и расчета являются:

• тип и назначение помещения;
• архитектурно-планировочные и дизайнерские решения, акустические характеристики;
• удельные тепловые нагрузки для всех периодов года и режимов работы;
• нормируемые параметры воздуха в обслуживаемой зоне.

Все способы расчета воздухораспределения подразумевают предварительный выбор схемы подачи и типоразмера воздухораспределительного устройства, которые уточняются в процессе расчета параметров струи. Площадь вентилируемого помещения разбивают на модули, обслуживаемые каждым воздухораспредельным устройством. Размеры модуля должны обеспечивать равномерное распределение приточного воздуха и отсутствие застойных зон.

Наиболее характерные схемы подачи для всех классов воздухораспределителей приведены на рисунке ниже. Все приведенные схемы пригодны для подачи изотермического либо охлажденного воздуха. Для систем вентиляции и кондиционирования, совмещенных с воздушным отоплением, преимущественно следует применять подачу нагретого воздуха сверху вниз наклонными или вертикальными компактными, или коническими смыкающимися струями. Особенности схем характеризуются особенностями конструкции воздухораспределителя, а соответственно и характеристиками струи. Подробнее про виды и расчеты струй можно почитать в соответствующих литературных источниках.

Расчет и выбор воздухораспределительных устройств

Расчет и выбор воздухораспределительных устройств (ВРУ) выполняется по нормируемым параметрам приточной струи, допустимым потерям давления на ВРУ, а также нормам акустических воздействий.

В струе приточного воздуха при входе в обслуживаемую или рабочую зону (на рабочих местах) максимальную скорость движения воздуха, следует определять по формуле:

Где:

• К_п — коэффициент перехода от нормируемой скорости движения воздуха в помещении к максимальной скорости в струе воздуха;
• V_n — нормируемая скорость движения воздуха, м/с.

Температуру в струе приточного воздуха при входе в обслуживаемую или рабочую зону (на рабочих местах) следует вычислять:

а) максимальную температуру t_x, °С, при восполнении недостатков теплоты в помещении по формуле:

б) минимальную температуру при ассимиляции избытков теплоты в помещении по формуле:

• t_н — нормируемая температура воздуха, °С, в обслуживаемой зоне или на рабочих местах в рабочей зоне помещения;
• Δt_1, Δt₂  — допустимые отклонения температуры воздуха, °С, в струе приточного воздуха от нормируемой температуры воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне.

Аэродинамический расчет (подбор сечения воздуховодов и расчет аэродинамических потерь по системе)

Аэродинамический расчет систем основывается аналогично гидравлическому расчету трубопроводов на законе Бернули, формулах Дарси-Вейсбаха, а также коэффициентам трения определяемых по формулам Альштуля для турбулентного режима движения и формуле Блазиуса для ламинарного режима.

Ламинарный режим — течение жидкости или газа, при котором траектории частиц среды практически параллельны направлению основного потока. В общем случае различные слои жидкости или газа движутся с разными скоростями, причём в ламинарном течении отсутствует перемешивание соседних слоёв среды.

Потери на местных сопротивлениях определяются умножением суммы коэффициентов местных сопротивлений на динамическое давление на участке.

Расчет ведется по обратной зависимости, а именно зависимости общего сопротивления системы равному максимальному сопротивлению главной ветви. По выбранным расходам воздуха на конечных участках системы выполняется расчет расходов через все участки системы.

Для начала проведения аэродинамического расчета составляется расчетная схема системы. На расчетной схеме наносятся предварительные сечения участков, определенные на основании максимальных скоростей воздуха по нормативным документам, узлы изменения параметров (скорости, расхода, температуры и др.), длины участков, обозначаются основные местные сопротивления (отводы, переходы, врезки, тройники, клапаны, фильтры и т.д.). После производится нумерация расчетной схемы по узлам и веткам. Пример расчетной схемы приведен на рисунке.

Расчеты оформляются в виде таблиц, на рисунках ниже приведены таблицы для расчетной ветки 7-1.

Расчетная таблица сети воздуховодов приточной системы вентиляции в кгс/м2

 

Расчетная таблица сети воздуховодов приточной системы вентиляции в Па

Далее аналогичный расчет выполняется для всех веток, конечный узел ветки является воздухораспределительным устройством.

После определения расчетных потерь по всем участкам системы определяется максимально нагруженная ветка, по ней и будет подбираться вентиляционное оборудование. На всех остальных ветках требуется установка балансировочной арматуры, такой как: диафрагмы, клапаны, шиберы и т.д.

Как сделать расчет вентиляции

Расчетов очень много, и разобраться в них не всегда просто — нужно учесть самые различные нюансы и тонкости. У нас вы можете заказать любой из расчетов вентиляции.

Оставить заявку на расчет