CC BY
2УДК 697.921
Карпов И.В.
канд. экон. наук, доцент кафедры теплотехники и гидравлики магистр кафедры строительных технологий, геотехники и экономики строительства Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
Куракин А.Н.
магистр кафедры строительных технологий, геотехники и экономики строительства Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
Сорокин А.В.
магистр кафедры строительных технологий, геотехники и экономики строительства Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
Аннотация: проблема энергоэффективности систем вентиляции на сегодняшний день очень актуальна. В статье рассмотрена естественная вентиляция жилого дома. Представлен аэродинамический расчет при применении железобетонного вентиляционного блока.
Ключевые слова: вентиляция, естественная вентиляция, жилые дома, воздуховоды, вентканалы, спутники, оцинкованные воздуховоды, железобетонные каналы.
Все жилые зданий оснащены системами естественной вентиляции. При естественной вентиляции поступление воздуха в помещения осуществляется через окна (либо через неплотности заполнений оконных проемов, либо через оконные клапана), а удаление воздуха происходит через вентиляционные каналы в помещениях кухонь, санузлов и ванных комнат за счет разности плотностей внутреннего и наружного воздуха [1]. В настоящее время в высотных дома в качестве вентиляционных шахт используют оцинкованные воздуховоды со спутниками или железобетонные вентиляционные каналы с одним или двумя спутниками. Несмотря на достоинства устройства и обслуживания, эти системы обладают рядом недостатков, которые связаны с зависимостью от атмосферных условий, что приводит к неустойчивой работе этих систем [2].
Согласно действующим нормативам работа естественной вентиляции рассчитывается при одном значении температуры наружного воздуха, равном
+5оС для всего года, что не соответствует реальному воздухообмену в условиях эксплуатации жилых зданий. Поэтому системы естественной вентиляции работают неустойчиво и не обеспечивают нормативный воздухообмен [3].
Вентиляционный блок (вентблок) - вентиляционные блоки железобетонные (вентблоки) в большинстве случаев представляют собой прямоугольные бетонные плиты (с консолями и проемами или без таковых) с круглыми или квадратными отверстиями. Предназначены для создания естественной вентиляции в помещениях жилых и общественных зданий.
Конструкция железобетонного блока представлена на рисунке 1.
Расчет естественной вентиляции заключается в определении сечения канала и определения потерь давления.
Рис. 1. Конструкция железобетонного блока
Последовательность аэродинамического расчета:
1. Определение нагрузки отдельных расчетных участков. Систему разбивают на отдельные участки и определяют расход воздуха на каждом из них. Расходы определяют суммированием расходов на отдельных ответвлениях, начиная с последних участков. Значения расхода и длины каждого участка наносят на аксонометрическую схему.
2. Выбор основного (магистрального) направления. Выявляют наиболее протяженную цепочку последовательно расположенных расчетных участков.
3. Нумерация участков магистрали. Участки основного направления нумеруют, начиная с участка с меньшим расходом. Расход и длину каждого участка основного направления заносят в таблицу аэродинамического расчета.
4. Определение размеров сечения расчетных участков магистрали.
Площадь поперечного сечения расчетного участка, м2, определяют по формуле:
/ = ^
^ р
иТ (1)
где Ьр - расчетный расход воздуха на участке, м3/с; иТ - рекомендуемая
скорость движения воздуха на участке, м/с.
5. Определение фактической скорости. Фактическую скорость определяют по формуле
Ь /ф
и = (2)
По этой величине вычисляют динамическое давление на участке.
6. Определение потерь давления на трение.
□ р = Я1п (3)
тр 4 у
где Я - удельные потери давления на трение, Па/м; I - длина участка воздуховода, м; п - поправочный коэффициент, который зависит от абсолютной эквивалентной шероховатости воздуховодов. Потери давления на трение, Па:
я 4 рд
а (4)
где Лг - коэффициент гидравлического сопротивления трению для гидравлически гладкого канала; аэ - эквивалентный (гидравлический) диаметр воздуховода, м; Рд - динамическое давление, Па.
Коэффициент гидравлического сопротивления трению для гидравлически гладкого канала, при турбулентном режиме течения, рассчитывается по закону Блазиуса:
„ 0,3164
= ие^ (5)
где Яе - критерий Рейнольдса.
Критерий Рейнольдса:
Яе =
V (6)
где и - скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с; V -кинематическая вязкость воздуха, м2/с.
Динамическое давление, Па:
Р =Ри
1 д
2 (7)
7. Определение потерь давления в местных сопротивлениях.
2 (8) где сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном
участке воздуховода, коэффициенты местных сопротивлений на границе двух участков относят к участку с меньшим расходом и определяют по таблицам местных сопротивлений (приложениям); р- плотность воздуха, кг/м3.
8. Определение потерь давления на расчетном участке. Потери давления на участке равны (Шп + г)
Гравитационное давление системы естественной вентиляции определяется по формуле:
Р = (Р1 -Р2)ёП (9)
где Р - гравитационное давление; р1 - плотность холодного воздуха; р2 -
плотность теплового воздуха; ё - ускорение свободного падения; Н - разность высотных отметок.
Расчет числа Рейнольдса и коэффициент гидравлического трения для железобетонного вентиляционного блока представлен в таблице 1, расчет потерь давления в системе - таблица 2.
Таблица 1. Расчет естественной вентиляции жилого дома.
№ участка Расход воздуха L, м3/ч Длина участка \, м Скорость воздуха, м/с Площадь поперечного сечения, м2 Размеры сечений axb, мм Эквивалентный диаметр dэ, мм Число Рейнольдса Коэффициент гидравлического трения
ВБт-1 (945*370)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 60 2,59 0,6 0,027 270 100 145,9 6006 0,036
2 85 2,69 0,2 0,141 270 522 355,9 3975 0,040
3 170 2,69 0,3 0,141 270 522 355,9 7950 0,034
4 255 2,69 0,5 0,141 270 522 355,9 11925 0,030
5 340 2,69 0,7 0,141 270 522 355,9 15900 0,028
6 425 2,69 0,8 0,141 270 522 355,9 19875 0,027
7 510 2,69 1,0 0,141 270 522 355,9 23850 0,025
8 595 2,69 1,2 0,141 270 522 355,9 27825 0,024
9 680 2,69 1,3 0,141 270 522 355,9 31799 0,024
10 765 2,69 1,5 0,141 270 522 355,9 35774 0,023
11 850 2,69 1,7 0,141 270 522 355,9 39749 0,022
12 935 2,69 1,8 0,141 270 522 355,9 43724 0,022
13 1020 2,69 2,0 0,141 270 522 355,9 47699 0,021
14 1105 2,69 2,2 0,141 270 522 355,9 51674 0,021
15 1190 7,4 2,3 0,141 270 522 355,9 55649 0,021
Таблица 2. Расчет потерь давления в системе
Динамическое давление, Па Удельные потери давления на трение R, Па В сЧ Коэффициент шероховатости п Потери давления на трение с учетом шероховатости Шп, Па Сумма коэффициентов сопротивления Потери давления в местных сопротивлениях 7, Па Суммарная потеря давления на участке Шп+7, Па
1 2 3 4 5 6 7 8
0,230 0,05654 0,04880 1,36 0,199 6,8 1,561 1,760
0,017 0,00189 0,04514 1,13 0,006 0,2 0,003 0,009
0,068 0,00637 0,04126 1,23 0,021 0,2 0,014 0,035
0,152 0,01295 0,03969 1,31 0,046 0,2 0,030 0,076
0,271 0,02142 0,03882 1,38 0,079 0,2 0,054 0,133
0,423 0,03165 0,03828 1,44 0,122 0,2 0,085 0,207
0,609 0,04355 0,03790 1,49 0,174 0,2 0,122 0,296
0,829 0,05703 0,03762 1,54 0,236 0,2 0,166 0,401
1,082 0,07204 0,03741 1,58 0,306 0,2 0,216 0,522
1,370 0,08853 0,03724 1,62 0,386 0,2 0,274 0,659
1,691 0,10646 0,03711 1,66 0,474 0,2 0,338 0,812
2,046 0,12578 0,03700 1,69 0,572 0,2 0,409 0,981
2,435 0,14647 0,03690 1,72 0,679 0,2 0,487 1,166
2,858 0,16850 0,03682 1,75 0,795 0,2 0,572 1,367
3,314 0,19183 0,03675 1,78 2,532 1,4 4,640 7,172
15,598
По результатам расчета потери в системе составляют 16 Па, гравитационное давление 22 Па. Соответственно система будет работать.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Агаханова, К.М. Влияние размеров приточного отверстия на работу системы естественной вентиляции многоэтажного жилого дома / Е.Г. Малявина, К.М. Агаханова, Н.П. Умнякова // Жилищное строительство. - 2019. - №6. - С. 30-33.
2. Агаханова, К.М. Использование программы Mathcad при решении задач воздушного режима здания / Е.И. Тертичник, К.М. Агаханова // Научное обозрение. - 2016. - № 12. - С. 27-32.
3. Грудзинский, М.М. Отопительно-вентиляционные системы зданий повышенной этажности / М.М. Грудзинский, В.И.Ливчак, М.Я. Поз. - М.: Стройиз-дат, 1982. - 257 с.
4. Дацюк, Т.А. Оценка эффективности естественной вентиляции жилых зданий. / Т.А. Дацюк // Сантехника, отопление, канализация. - 2014. - № 1 (145). -С. 112-115.
5. Малахов, М.А. Опыт проектирования естественно-механической вентиляции в жилых зданиях с теплыми чердаками / М.А. Малахов, А.Е. Савенков // АВОК. - 2008. - №6. - С. 20-32.
6. Малахов, М. А. Проект естественно-механической вентиляции жилого дома в Москве. / М.А. Малахов // АВОК. - 2003. - № 3. - С. 28-35.
Karpov I.V.
Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
Kurakin A.N.
Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
Sorokin A.V.
Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
THE DEVICE OF NATURAL VENTILATION
Abstract: the problem of energy efficiency of ventilation systems is very relevant today. The article considers the natural ventilation of an apartment building. An aerodynamic calculation is presented when using a reinforced concrete ventilation unit.
Keywords: ventilation, natural ventilation, residential buildings, air ducts, ventilation ducts, satellites, galvanized air ducts, reinforced concrete channels.
