Пример расчета естественной вентиляции: Как рассчитать вентиляцию в помещении

3.7. Расчет естественной вентиляции

Естественная вентиляция чаще всего осуществляется через вытяжные трубы прямоугольного или круглого сечения, проходящие через потолочное перекрытие и крышу здания.

Воздух перемещается по вытяжным трубам (рис. 3.6) за счет разной плотности его снаружи и внутри помещения (тепловой напор), а также под дей­ствием при одинаковых плотностях воздуха (ветровой напор).

84

Бесканальную естественную вентиляцию применяют в помещениях большого объема.

Рис. 3.6. Естественная вентиляция помещений

Расчет естественной вентиляции начинают с определения воздухообмена по одной из вышеприведенных формул (3.3) … (3.10).

Разность давлений в каналах при тепловом напоре определяют по формуле

ЛНг=к(рнв), (3.

12)

где h — высота вытяжной трубы или расстояние между серединами при­точных и вытяжных каналов, м;

н, рвплотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м3 (табл. 2.11).

Разность давлений при ветровом напоре определяют по формуле

(3.13)


АНг=±¥в— х)\рт

где ¥вэкспериментальный ветровой коэффициент, зависящий от кон­струкции здания, ¥в = 0,70…0,85 — наветренная сторона, ¥в = -0,30…-0,45 — за­ветренная сторона;

ve скорость ветра, м/с.

Скорость движения воздуха в вытяжных трубах находят по формуле

2-gAH

pн

(3. , (3.16)

г 2 , ml 3

где / площадь одного канала, м ; f = трубы круглого сечения диа-

4

метром d, м2; f = а ■ b — трубы прямоугольного сечения, м2; f = а2трубы квадратного сечения, м2 .

Для усиления вытяжки воздуха через каналы на верхнюю часть вытяжной трубы монтируют дефлектор, представляющий собой специальные насадки на

вытяжные воздуховоды.

Производительность дефлектора (м /ч) находят по формуле

™,9d, (3.17)

где Vi, скорость движения воздуха в трубе, зависящая от скорости ветра ve; м/с, vd = (0,2. ..0,4) ve;

D- диаметр дефлектора, м.

Производительность дефлектора можно определить через требуемый воз­духообмен по формуле

п

,

(3.18)

где п — число дефлекторов;

Lт требуемый воздухообмен, м3/ч. Необходимый диаметр дефлектора

£> = 0,018- & (3.19)

Более точно дефлектор можно подобрать, используя графики на рис. 3.7.

86

а — с учетом действия ветра; б — с учетом гравитационного давления; в — с учетом ветра

и гравитационного давления; 1 — диффузор; 2 — цилиндрическая обечайка; 3 — колпак; 4 — конус; 5 — патрубок

Рис. 3.7. Конструкция дефлектора и графики для его подбора

Пример 3.9. В свинарнике размещено 60 откормочных свиноматок живой массой по 100 кг и 40 по 200 кг. Животные выделяют углекислоту, которую необходимо удалить естественным вентилированием помещения. Конструкция свинарника допускает установку вытяжных труб длиной 4,2 м. Температура внутри свинарника +10° С. Наружная температура 10° С. Предельно допускае­мая концентрация углекислоты равна 2,5 л/м

3 , плотность углекислого газа ра3в­нцентрация углекислоты равна 2,5 л/мна 1 874 кг/м3, содержание углекислого газа в приточном воздухе — 0,3 л/м3 .

Решение. Пользуясь табл. 2.6, найдем общее количество углекислоты, вы­деляемой всеми животными в 1 ч.

Р = 60 х 43 + 40 х 57 = 4860 л/ч.

Производительность вентиляции должна быть равна (формула3.3)

L =

т

D -P

пдк н

= 4860 /(2,5 — 0,3) = 2290м3 / ч.

Найдем разность давлений в воздуховоде по формуле (3.12), определив предварительНайдем разностьдавленийввоздуховоде но плотность наружного и внутреннего воздуха по табл. 2.11 при атмосферном давлении 760 мм. рт. ст.

AHT=h-(pH-pJ = 4,2(1,342-1,247) = 0,4кг/м2. По формуле (3.14) найдем скорость воздуха в вентиляционном канале

т

Суммарное сечение труб найдем по формуле (3.15)

87

L

2290

3600-5 3600-1,27

= 0,523м2.

Вывод. Проектируем 6 вентиляционных труб сечением 0,3×0,3 м2 , общим сечением 0,54 м2 (рис. 3.8).

1 — вытяжные шахты; 2 — приточные воздуховоды; 3 — воздуховоды для вытяжки из навоз­ных каналов; 4 — приточная камер; 5 — вытяжная камера

Рис. 3.8. Схема вентиляции свинарника с подачей воздуха через два параллель­ных воздуховода и удаления воздуха через шахты и навозные каналы

Пример расчета вентиляции производственного помещения и жилых строений

Главная » Естественная вентиляция » Расчет вентиляции производственного помещения и жилых строений

Естественная вентиляция в доме основывается на совокупности факторов и требований, предписанных строительными стандартами и СНиП. Пример расчета естественной вентиляции возможно составить только с учетом противопожарных, строительно-архитектурных и прочих предписаний.

[contents]

Согласно факторам, используются определенные материалы и избираются те или иные конструктивные особенности системы еще в процессе возведения сооружения.

Создавая вентиляционную систему в своем доме, в первую очередь, необходимо позаботиться о воздухообмене в ванной комнате, туалете и на кухне, но и другие комнаты нельзя упускать из внимания.

Качественный воздухообмен нужен не только в многоэтажных коттеджах, но и в одноэтажных строениях, административных зданиях, производственных помещениях.

Наиболее надежный вариант разработки системы вентиляции происходит на стадии проектирования. Рекомендуется создавать единый канал для каждой из комнат, что существенно упрощает процесс возведения.

Особенности вентиляционных систем

Вентиляция помещений происходит благодаря естественной циркуляции воздушных потоков через проемы дверей, оконные проемы и специальные вентиляционные каналы. Порой даже небольшие щели могут сыграть значительную роль при расчете естественной вентиляции.

Вытяжной канал вентиляционной системы выводится выше верхней точки кровли на высоту не менее одного метра. Специалисты рекомендуют монтировать вытяжной канал высотой не меньше пяти метров, начиная считать от вентиляционной решетки. Так происходит перепад давления, способствующий образованию тяги. Рекомендуемое сечение канала 100х100мм.

Что касается формы канала естественной вентиляции, то особых ограничений здесь нет. Единственное, что стоит отметить, при уменьшении периметра вытяжного канала снижается сопротивление потока воздуха.

Простой и надежный вариант вентиляционного стояка — это стенная шахта. Прекрасно, если ее внутренние стенки будут идеально ровными, гладкими, не будут иметь много наплывов строительных смесей.

Любая неровность станет препятствием для воздушного потока, уменьшая тягу. Также следует предусмотреть то, что в будущем не раз придется чистить каналы. Для этих целей необходима установка люка с крышкой.

Учитывая большое количество факторов, принимаемых в расчет естественной вентиляции зданий, рекомендуется обращаться к профессионалам.

Для защиты вентиляции от осадков используется зонт или дефлектор, устанавливаемый на вытяжной канал. Для регулирования притока воздуха желательно применение утепленного клапана.

Одним из важнейших этапов при создании вентиляции следует считать ее расчет. Его сущность состоит в том, чтобы определить сечение воздуховодов, достаточное для достижения нужного сопротивления при прохождении через него определенного объема воздушных масс.

Проектируя самый длинный тракт сети, следует вычислить процент потери давления, который складывается из совокупности потерь от трения и потерь от различных сопротивлений.

Грубая проверка работы системы предполагает использование горящей свечи, которую следует поднести к вентиляционному выходу. Если она работает, то пламя будет втягиваться, если нет, то необходимо провести расчет естественной вентиляции и внести изменения, либо прочистить каналы.

Пример расчета

Расчет вентиляции производственного помещения и жилых строений обосновывается тепловым потоком, который исчисляется разницей плотности воздуха, поступающего снаружи и выходящего изнутри, а также напором ветра.

Основываясь на законе, выведенном Гей Люссаком, который гласит, что при повышении температуры воздуха на 1К (Кельвин) его объем увеличивается на 1/273, при этом уменьшается его плотность. Таким образом, тепловой поток становится сильнее тогда, когда существеннее различие между температурой воздуха.

Согласно СНиП ветровой напор учитывается тогда, когда встает вопрос о безопасности вентиляционного узла от задувания. В связи с этим расчет основан исключительно на влиянии теплового воздействия.

Естественная вентиляция зданий происходит благодаря исключению грязного воздуха через шахты, заменяемого чистым уличным потоком, который поступает через отведенные приточные каналы и различные не плотности строительных элементов.

Разница давления на обоих сторонах вытяжных труб вычисляется по формуле:

∆H=gh(ph-pb)

g – ускорение свободного падения;
h – протяженность шахты;
ph – плотность уличного воздуха;
pb–плотность воздуха внутри шахт.

Данная величина, измеряемая в Па, требуется для определения преодоления сопротивления движению потока в здании, а также для определения скорости, способствующей выбросу наружу.

Количество воздуха, поступающего в приточный проем в процессе аэрации:

L=3.6Q/(tуд-tпр)

Q – теплоприток в здании;
с – удельная теплоемкость воздушного потока;
tуд – температура выделяемого воздуха;
tпр – температура входящего воздуха.

Температура выделяемого воздуха вычисляется:

tуд=tрз+∆T(H-hрз)

Давление в центрах нижних проемов вычисляется:

p_1= h_1 (ph-pср)

h2 – это высота, исчисляемая от плоскости разных давлений вплоть до нижнего проема;
pср– это плотность воздуха при значении средних температур;

Аналогично вычисляется давление в центральных частях верхних проемов, далее две эти величины (p1) и (p2) складываются и получается общее давление, способствующее воздухообмену.

Таким образом, пример расчета естественной вентиляции сводится к тому, чтобы определить живое сечение воздушных путей необходимое для прохождения определенного количества воздуха с сопротивлением, соответствующим расчетному давлению. Стоит отметить, что для наиболее протяженного канала сети определяется потеря давления, исчисляемая как совокупность потерь давления на всех участках.

На каждом участке шахты потеря давления состоит из совокупности потерь от трения и потерь от внутриканального сопротивления:

p=Rl+Z

R – потеря давления на участке, вызванная трением;
l – протяженность канального участка;
Z–потери от внутреннего сопротивления.

Понимание естественной вентиляции — Естественная вентиляция для инфекционного контроля в медицинских учреждениях

Книжная полка NCBI. Служба Национальной медицинской библиотеки, Национальных институтов здоровья.

Atkinson J, Chartier Y, Pessoa-Silva CL и др., редакторы. Естественная вентиляция для инфекционного контроля в медицинских учреждениях. Женева: Всемирная организация здравоохранения; 2009.

Естественная вентиляция для инфекционного контроля в медицинских учреждениях.

Показать детали

  • Содержание

Критерий поиска

4.1. Движущие силы естественной вентиляции

Три силы могут перемещать воздух внутри зданий:

Первые две силы объясняются в следующих разделах. Естественные силы управляют естественной вентиляцией, а механические вентиляторы управляют механической вентиляцией. Механическая сила может сочетаться с естественной силой в гибридной или смешанной системе вентиляции.

4.1.1. Давление ветра

Когда ветер ударяет в здание, он создает положительное давление на наветренную сторону и отрицательное давление на подветренную сторону. Это заставляет воздух течь через отверстия с наветренной стороны в здание к отверстиям низкого давления на подветренной стороне (см. ). Можно оценить ветровое давление для простых зданий. Ветровые потоки вокруг зданий сложны и являются предметом ряда учебников, например Aynsley, Melbourne & Vickery (19).77) и Лю (1991).

Рисунок 4.1

Направления ветрового потока в здании.

При односторонней вентиляции с герметичными помещениями не учитывается влияние среднего давления ветра, а только флуктуирующие составляющие (см. ). Этеридж и Сандберг (1996) довольно подробно рассмотрели тему нестационарных давлений. Это общий дизайн; однако со временем вокруг дверей и других проходов в помещении происходит значительная утечка. Следует помнить, что только потому, что окно открыто, достаточный обмен воздуха в час (ACH) не обязательно может быть достигнут.

Рисунок 4.2

Колеблющиеся компоненты, способствующие одностороннему воздушному потоку.

Ветровое давление, создаваемое на поверхности здания, выражается как разность давлений между полным давлением на точку и атмосферным статическим давлением. Данные о ветровом давлении обычно можно получить в аэродинамических трубах с использованием масштабных моделей зданий. Если форма здания, окружающие его условия и направление ветра одинаковы, то давление ветра пропорционально квадрату скорости наружного ветра. Таким образом, давление ветра обычно нормируется путем деления на динамическое давление скорости наружного ветра. Стандартизированное давление ветра называется коэффициентом давления ветра и обозначается цифрой 9.0037 С р . Скорость наружного ветра обычно измеряется на высоте карниза здания в аэродинамической трубе:

CP=PT−PAS12ρVh3

где:

C p = коэффициент ветрового давления (–)

P T = общее давление (Па)

P AS = атмосферное статическое давление на высоте здания (Па)

ρ = плотность воздуха (кг/м 3 9)0002 V H = скорость ветра на удалении от окружающих воздействий на высоте здания (м/с).

4.1.2. Давление дымовой трубы (или плавучести)

Давление дымовой трубы (или плавучести) создается за счет разницы температуры или влажности воздуха (иногда определяемой как разница плотности) между воздухом в помещении и наружным воздухом. Эта разница создает дисбаланс в градиентах давления во внутреннем и внешнем столбах воздуха, вызывая разницу вертикальных давлений.

Когда воздух в помещении теплее наружного воздуха, воздух в помещении становится менее плотным и поднимается вверх. Воздух поступает в здание через нижние отверстия и выходит через верхние.

Направление потока изменяется в меньшей степени, когда воздух в помещении холоднее наружного воздуха; воздух в помещении более плотный, чем воздух снаружи. Воздух поступает в здание через верхние отверстия и выходит через нижние.

Потоки в здании, управляемые стеком (или плавучестью), определяются внутренней и наружной температурой. Скорость вентиляции через дымовую трубу зависит от перепада давления между двумя отверстиями этой дымовой трубы.

Перепад давления можно рассчитать следующим образом:

ΔPs=(ρo−ρi)gH=ρogHTi−ToTo

где:

P s = давление дымовой трубы (или плавучести) (Па)

3

o = плотность наружного воздуха (кг/м 3 )

ρ i плотность воздуха в помещении (кг/м 3 )

м/с = ускорение силы тяжести. 2 )

H = высота между двумя проемами (м)

T i = температура воздуха в помещении (°K)

T o = температура наружного воздуха (°K)

4.2. Скорость вентиляции

Как правило, скорость естественной вентиляции с помощью ветра через помещение с двумя противоположными проемами (например, окном и дверью) можно рассчитать следующим образом:

ACH=0,65×скорость ветра (м/с) )×наименьшая площадь проема(м2)×3600 с/час объем(м3)

Скорость вентиляции (л/с) = 0,65 × скорость ветра (м/с) × наименьшая площадь проема (м 2 ) × 1000 л/м 3

дает оценки ACH и скорости вентиляции только за счет ветра при скорости ветра 1 м/с, при условии, что размер палаты 7 м (длина) × 6 м (ширина) × 3 м (высота), с окном 1,5 × 2 м 2 и дверью 1 м 2 × 2 м 2 (наименьший проем).

Таблица 4.1

Расчетный воздухообмен в час и скорость вентиляции для палаты 7 м × 6 м × 3 м.

Скорость ветра относится к значению на высоте здания на участке, достаточно удаленном от здания без каких-либо препятствий (например, в аэропорту).

Для дымовой (или плавучей) естественной вентиляции ACH можно рассчитать как:

Воздухообмен в час (ACH) = 0,15 × наименьшая площадь проема (м2) × 3600 с/ч × (температура воздуха внутри помещения – наружного воздуха (°K) ))×высота штабеля(м)объем помещения(м3)

Скорость вентиляции(л/с)=0,15×1000 л/м3×наименьшая площадь проема(м2)×(температура воздуха внутри и снаружи (°K))×высота штабеля (m)

Также доступны расширенные инструменты проектирования как для анализа, так и для определения размеров отверстий (CIBSE, 2005).

4.3. Резюме

Прежде чем проектировать систему исключительно естественной вентиляции, проектировщики должны понимать основные движущие силы естественной вентиляции — давление ветра и давление дымовой трубы (или выталкивающей силы). Эти силы контролируют движение воздуха внутри здания и через него, и при необходимости их можно комбинировать для создания оптимальной системы естественной вентиляции.

Copyright © Всемирная организация здравоохранения, 2009 г.

Все права защищены. Публикации Всемирной организации здравоохранения можно получить в WHO Press, World Health Organization, 20 Avenue Appia, 1211 Geneva 27, Switzerland (тел.: +41 22 791 3264; факс: +41 22 791 4857; электронная почта: [email protected]). Запросы на получение разрешения на воспроизведение или перевод публикаций ВОЗ — как для продажи, так и для некоммерческого распространения — следует направлять в пресс-службу ВОЗ по указанному выше адресу (факс: +41 22 79).1 4806; Эл. адрес: [email protected]).

Идентификатор книжной полки: NBK143285

Содержимое

Эффект стека для вентиляции

Один из способов проветрить здание, в котором жарче или холоднее на внутри, чем снаружи, заключается в использовании так называемого «эффекта стека». Потому что от разницы температур воздух внутри здания более или менее плотный, чем воздух снаружи. Если там есть отверстие высоко в здании и другое внизу здания, будет вызван естественный поток. Если воздух в здании теплее, чем снаружи, этот более теплый воздух будет всплывать наружу. верхнее отверстие, заменяемое более холодным воздухом снаружи. Если воздух внутри холоднее, чем снаружи, более холодный воздух будет слейте низкое отверстие, заменив его более теплым воздухом из вне.

Одно из распространенных применений эффекта стека — промывка в ночное время. интерьера здания, чтобы охладить его на следующий день.

Скорость воздушного потока зависит от нескольких факторов, температура воздуха внутри и снаружи, площадь отверстий, и разница высоты между верхним и нижним отверстиями.

Справочник по основам ASHRAE 1997 года дает следующее отношение:

Q = 60 * Cd * A * sqrt(2 * g * (Hn - Hb) * ((Ti - To) / Ti))
куда
Q = расход в кубических футах в минуту,
Cd = 0,65 (для незагроможденных отверстий),
A = площадь проема, квадратные футы,
Ti = температура в помещении (по Ренкину),
To = температура наружного воздуха (по Ренкину),
Hn = высота «нейтральной точки давления» (для простых систем предположим,
             1/2 пути между верхним и нижним отверстиями). 
Hb = высота нижнего отверстия
г = гравитация.
 

Для расчета расхода заполните поля ниже.

Площадь: квадратных футов.
Разница в высоте: футов.
Температура в помещении: F.
Температура наружного воздуха: F
Скорость потока: куб. фут/мин.

Для более полного обсуждения этого и особенно необычных ситуаций, см. обсуждение в справочнике ASHRAE Fundamentals.

Возможно, вы захотите сравнить скорость потока естественной вентиляции с те, которые имеют принудительную вентиляцию. Например, типичный «вентилятор для всего дома», доступный в Home Depot за 130 долларов, рассчитан на 4500 кубических футов в минуту (но потребляет около 200 Вт). электроэнергии).

Учтите также, что для дымового эффекта скорость потока уменьшается по мере того, как вентиляция протекает, снижая разницу температур.

Вентиляция предназначена для продувки внутреннего пространства наружным воздухом. воздуха. Поскольку наружный воздух заменяет воздух в помещении, он либо добавляет тепла, либо отводит его. из внутреннего пространства. Зная расход, удельную теплоемкость воздуха, плотность воздуха и разность температур, мы можем вычислить эффективную скорость нагрева или охлаждения и выразить результат в BTU в час или BTUH (для справки, кондиционеры часто оцениваются в «тоннах» холодопроизводительности, одна тонна 12 000 БТЕ в час):

Скорость теплопередачи: BTUH, что касается Уоттс.

Вы можете видеть, что потенциал охлаждения с эффектом стека довольно низок, по сравнению с механическим охлаждением. Тем не менее, он работает, не имеет движущихся частей и не требует дополнительных затрат энергии. Считай это частью полного плана, который включает в себя значительные усилия по сокращению дневного приток тепла (особенно от солнца).

Интересной вариацией на эту тему является так называемый «солнечный дымоход». Представьте себе, что наверху здания воздух проходит через воздуховод, нагретый солнцем. Добавленная высота и разница температур могут сочетаться для значительного увеличения воздушного потока при тщательном проектировании.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

© 2011-2022 Компания "Кондиционеры"