Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Расчет аэродинамических параметров вентиляционной сети

Calculation of Aerodynamic Parameters of Ventilation Network

A. A. Borodkin, Technical Director at LLC "Engineering Bureau VINDEKO"

Keywords: ventilation system, supply air flow, exhaust air flow, pressure losses in the network, noise level, air velocity, СОconcentration

Supply and exhaust flow regulators in each individual room are an integral attribute of ventilation systems. however, their use does not guarantee 100 % match of actual and design flows. And this means that the current approach to calculation of air duct networks does not allow for evaluation of indoor air parameters' values. This article presents the results of an alternative approach to calculation of aerodynamic ventilation system parameters.

Описание:

Регуляторы расхода на притоке и вытяжке в каждом отдельно взятом помещении являются неотъемлемым атрибутом вентиляционных систем. При этом их наличие не гарантирует 100 %-ного совпадения фактического и проектного расходов. А это означает, что существующий подход к расчету сетей воздуховодов не позволяет выполнять оценки значений параметров воздуха в помещениях.

В данной статье предлагаются вниманию результаты применения альтернативного подхода к расчету аэродинамических параметров систем вентиляции.

Расчет аэродинамических параметров вентиляционной сети

Регуляторы расхода на притоке и вытяжке в каждом отдельно взятом помещении являются неотъемлемым атрибутом вентиляционных систем. При этом их наличие не гарантирует 100 %-ного совпадения фактического и проектного расходов. А это означает, что существующий подход к расчету сетей воздуховодов не позволяет выполнять оценки значений параметров воздуха в помещениях.

В данной статье предлагаются вниманию результаты применения альтернативного подхода к расчету аэродинамических параметров систем вентиляции. По мнению автора, именно значения реальных расходов приточного и вытяжного воздуха в каждом отдельно взятом помещении должны быть окончательным результатом расчета сети, а не величины падений давления. Информация о фактических величинах расходов позволяет оценить значения всех параметров, отвечающих за комфорт в помещении, а именно – концентрации СО2, уровня шума, скорости и переохлаждения воздуха в рабочей зоне (далее РЗ).

Стандартная процедура расчета параметров сети воздуховодов в первую очередь используется для подбора приточно-вытяжного агрегата. Для этого в сети выделяется наиболее нагруженная ветка, потери давления в которой достигают максимального значения. Расчеты потерь давления на проход, на поворот, на трение ведутся в предположении, что расходы воздуха на притоке и вытяжке в каждом помещении известны и равны проектным. Для обеспечения проектных расходов применяются регуляторы расхода – CAV-регуляторы, IRIS и т. п. Из того факта, что точность регуляторов не может быть равной нулю – например, для CAV она лежит в диапазоне ±5÷10 % в зависимости от расхода, – следует, что на практике величина фактического расхода всегда будет отличаться от проектной даже при применении регуляторов. Так, при использовании CAV-регуляторов фактический расход будет лежать в диапазоне Vфакт = Vпроект · (1 ± 0,05 ÷ 0,1). Причем заранее предсказать конкретное значение расхождения невозможно. В отсутствие информации о фактической величине расхода не представляется возможным оценить отклонения от нормируемых параметров в помещении, например концентрации СО2.

Идея альтернативной методики базируется на подходе, предложенном в [1] для расчета воздуховодов постоянного расхода. Отличие заключается в том, что для расчета изменения статического давления по длине воздуховода используются формулы для потерь давления на поворот и проход [2] и потери давления в воздухораспределительном устройстве (ВР) [6]. В отличие от существующей методики расчета потерь давления в сети, в которой местные потери представляют собой функции от скоростей, в предлагаемой методике эти же функции преобразуются к виду, где расходы воздуха на входе и выходе из помещения зависят от соответствующих значений падения давления. Применяя последовательно эти выражения для каждого отвода в уравнениях движения, от входа в приточный до выхода из вытяжного воздуховода, можно определить значения расходов воздуха в каждом отдельно взятом ВР в зависимости от величины полного давления и скорости воздуха на входе/выходе в приточный/вытяжной воздуховоды. Изменение величины полного давления на входе в приточный воздуховод и на выходе из вытяжного изменяет характер распределения статического давления по длине воздуховодов и, как следствие, меняет распределение расхода воздуха на каждом отдельно взятом ВР, установленном на приточном и вытяжном воздуховодах. Процедура считается завершенной, когда расходы воздуха на входе приточного воздуховода и на выходе из вытяжного достигают проектных величин.

В качестве иллюстрации предлагаются результаты расчета, реализованные для системы вентиляции 15 одинаковых помещений, присоединенных к одному приточному и одному вытяжному воздуховоду (рис. 1). Параметры воздуховода представлены в табл. 1. Предполагается, что приточный и вытяжной воздуховоды могут быть размещены за потолком в коридоре.

Для подачи и вытяжки воздуха в помещения применены жалюзийные решетки с регуляторами расхода с противовращением лопаток (–AG), см. табл. 2. 100 %-ное открытие соответствует полностью открытому регулятору расхода. Основные характеристики всех помещений сведены в табл. 3.

Цифра 1 в столбце «Гендерный состав» в табл. 3 означает, что 100 % людей в помещении – мужчины. Значения мощности источников СО2 взяты из [4].

Результаты расчета изменения полного, статического и динамического давления в приточном и вытяжном воздуховодах представлены на рис. 2 и 3 соответственно.

Величины расходов воздуха в каждой отдельно взятой приточной и вытяжной решетке представлены на рис. 4. Значения расходов воздуха в вытяжных решетках приняты отрицательными.

Изменение основного для вентиляции параметра воздуха в помещениях – концентрации СО2 – представлено на рис. 5.

Основные параметры, характеризующие комфорт в помещениях, сведены в табл. 4. Они иллюстрируют тот факт, что заявляемый метод позволяет делать возможным расчет основных параметров комфорта в каждом отдельно взятом помещении.

Последний столбец табл. 4 иллюстрирует, что наличие дисбаланса давлений в помещении ведет к появлению перетока воздуха между помещениями через коридор. В нашем конкретном случае движение воздуха идет в направлении из последних помещений в первые. Для расчета уровня шума и скорости воздуха в РЗ использовались соотношения из [5] и [3] соответственно.

Данный подход будет особенно востребованным, когда применение регуляторов расхода нежелательно, например при высоких требованиях к акустике помещений, отсутствии достаточного пространства для монтажа воздуховодов, регуляторов и глушителей шума, при необходимости применения протяженных воздуховодов и т. д.

По мнению автора, предлагаемый подход удобен для проектировщиков в качестве дополнения к существующему, т. к. позволяет при изменении любого одного или нескольких параметров из табл. 1, 2, 3, выполнив коррекцию величин полного давления на входе приточного и выходе вытяжного воздуховодов, оценить последствия своего решения по изменениям любого параметра в табл. 4 одновременно для всех помещений.

Литература

  1. Талиев В. Н. Аэродинамика вентиляции. – М.: Стройиздат, 1979.
  2. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М. О. Штейнберга. 3-е изд. – М.: Машиностроение, 1992.
  3. Шепелев И. А. Аэродинамика воздушных потоков в помещениях. – М.: Стройиздат, 1978.
  4. Каменев П. Н. Отопление и вентиляция: Учебник для вузов. Ч. 2. 2-е изд. – М.: Стройиздат, 1964.
  5. Юдин Е. Я. Справочник проектировщика. Защита от шума. – М.: Стройиздат, 1974.
  6. VDI 2081 part 1. Noise generation and noise reduction in air-conditioning systems.
купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №4'2021

PDF pdf версия


Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Сертификационный центр АВОК
Реклама на нашем сайте
Онлайн-словарь АВОК!