Расчет вентиляционной установки вытяжной вентиляции. Подсчет скорости движения воды в трубах калорифера. Расчет тепловой производительности калориферной установки
Приточно-вытяжная вентиляция – это современная технологическая установка, которая основана на эффективном удалении использованного, застоявшегося в помещениях воздуха и одновременную подачу нового, свежего с улицы. Обычно в помещениях устанавливают системы приточно-вытяжной вентиляции. Суть такой системы - поддерживать баланс между выводимым и поступающим в помещение воздухом. При этом учитывается, что с использованием такого оборудования для приточно вытяжной вентиляции часть воздуха будет попадать и в смежные помещения. Вентиляционная решетка обеспечивает воздухораспределительную функцию. Приточно-вытяжная установка является оптимальным для большинства видов жилых и нежилых помещений. Профессиональное проектирование приточно вытяжной вентиляции лучше доверить квалифицированным специалистам.
Системы оснащения приточно-вытяжной вентиляцией основываются на создании двух встречных потоков. По характеру устройства устройство приточно-вытяжной вентиляции может делиться на канальную и бесканальную системы.
Бесканальная система – это способ воздухообмена, предполагающий монтаж вентиляторов в специальные отверстия, которые предназначены для поступления или удаления из помещения воздушных масс. Кухня – классический пример бесканальной системы вентиляции, когда отдельно устанавливаются два вентилятора: один – на приток воздуха на форточке, а второй для вытяжки воздуха на вентиляционном отверстии.
Канальная система приточной вентиляции с рекуперацией – это современная организация, которая кроме определенного набора вентиляционного оборудования состоит из системы воздуховодов (каналов). Такая система обеспечивает более интенсивный и качественный воздухообмен именно в том месте, где сосредоточены места интенсивного загрязнения или повышенной влажности. Канальная система может быть оснащена специальным дополнительным оборудованием для очищения, озонирования и подогрева воздуха в помещениях. Нагрев воздуха может дополняться водяным или электрическим нагревателем.
Расчет приточно вытяжной вентиляции:
Для правильной работы систем вентиляции необходимо правильно произвести расчет и высчитать объем воздуха, подаваемого и выходящего из комнаты. Как рассчитать приточно вытяжную вентиляцию для помещения? Ниже приведены основные способы для расчета:
- используя площадь помещения - в помещения жилого типа необходимо подавать за час минимум 3 куб.м. воздуха в расчете на 1 м. кв. площади;
- опираясь на санитарные нормативы – при регулярном пребывании в помещении одного человека – 60 куб.м. воздуха, при временном – 20 куб.м.
- по кратностям - в СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания» приведены нормы по кратности воздухообмена для помещений различного назначения.
Расчет приточно вытяжной вентиляции по кратностям вычисляется по формуле: норму кратности воздухообмена в помещении необходимо умножить на объем помещения.
Достоинства современной приточно-вытяжной вентиляции:
- Обеспечение принудительной замены воздуха в помещениях
- Необходимая обработка воздуха (очищение, нагрев, озонирование)
- Некоторые системы с рекуперацией проводят увлажнение воздуха в установленных пределах, за счет выделяющейся в каналах влаги в потоки приточного воздуха. Дополнительно решается во влажных помещениях (бассейнах, банных комплексах и т.д.) проблема технологического отвода конденсата.
- Снижение эксплуатационных расходов за счет применения теплообменника особой конструкции - рекуператора, в котором тепло выводимого воздуха используется для нагрева входящего. Такая схема позволяет значительно экономить электроэнергию.
Современные системы приточно-вытяжной вентиляции могут использоваться в разных типах жилых и общественных помещений, в том числе в торговых, логистических и промышленных объектах. Современное проектирование приточно вытяжной вентиляции надежно и эффективно. Выбор оптимального способа вентиляции полностью зависит от цели проекта (снижения затрат на отопление, улучшения качества воздуха, уменьшения потерь тепла, минимального технического обслуживания), а также от конструктивных характеристик здания.
При выборе оптимальной системы вентиляции учитываются следующие параметры:
- Строительно-архитектурные особенности здания
- Санитарные требования
- Эксплуатационные требования
- Противопожарные требования
- Надежность и бесперебойность работы
- Экономические требования
Существуют определенные правила по обеспечения воздухообмена для различных помещений, зависящие от общего количества людей, наличия в здании тепловыделяющего оборудования и других параметров. Расчет приточно вытяжной вентиляции, подбор оборудования происходят с учетом необходимого воздухообмена, разрабатывается индивидуальная схема, которая гармонично и наиболее рационально отвечает нормативным аэродинамическим расчетам.
Типовая приточно-вытяжная вентиляционная система состоит из следующих элементов:
- Системы распределения воздуха
- Решетки
- Вытяжки
- Воздухоотвода
- Воздухозаборника
- Фильтра
- Нагревателя
- Вентилятора
- Шумоизоляции
- Системы управления климатом
- Вентиляционных каналов
Приточно-вытяжная система с автоматическими вентиляторами может быть обустроена блоком рекуперации. Системы приточно вытяжной вентиляции с рекуперацией – это оптимальное решение для комфортного микроклимата в помещении.
Блок рекуперации
Блок рекуперации забирает тепло у используемого воздуха, и отдает его свежему воздуху. Коэффициент полезного действия (КПД) блока может составить 95%. Наибольшей популярностью сегодня пользуются следующие бренды современных производителей вентиляционных систем: приточно вытяжная вентиляция с рекуперацией производства BreeZart , Komfovent , Systemair , и другие. От грамотного подбора оборудования и его профессионального монтажа в дальнейшем будет зависеть надежность и долговечность работы системы приточно-вытяжной вентиляции, и в том числе всех помещений и здания в целом.
Калориферы служат для нагрева или охлаждения воздуха. Одним из вариантов использования является установка этих устройств в системы воздушного отопления приточной вентиляции.
Чаще всего, при конструировании системы воздушного отопления используются уже готовые калориферные установки. Для правильного подбора необходимого оборудования достаточно знать: необходимую мощность калорифера, который впоследствии будет монтироваться в системе отопления приточной вентиляции, температуру воздуха на его выходе из калориферной установки и расход теплоносителя.
Расчет мощности калорифера
Комментариев:
- Исходные данные для подбора теплообменника
- Инструкция по вычислению
- Определение поверхности нагрева
- Подбор электрического воздухонагревателя
Перед тем как подать приточный воздух с улицы в помещения, его требуется обработать с целью доведения до нормативных параметров. Такая обработка может включать в себя фильтрацию, нагревание, охлаждение и увлажнение. Нагрев приточного воздуха в холодное время года осуществляется в специальных теплообменных аппаратах – калориферах. Чтобы на выходе из калорифера получить воздушный поток необходимой температуры, требуется произвести расчет и подбор этого аппарата.
Исходные данные для подбора теплообменника
Воздухонагреватели производятся различных типоразмеров и для разных видов теплоносителей, в качестве которых может выступать вода или пар. Последний применяется достаточно редко, в большинстве случаев на предприятиях, где он производится для технологических нужд. Самый распространенный вид теплоносителя – горячая вода. Поскольку в некоторых случаях расход воздуха приточной вентиляции достаточно велик, а установить калорифер большого проходного сечения невозможно, то устанавливают поочередно несколько аппаратов меньшего типоразмера. В любом случае вначале необходим расчет мощности калорифера.
Для выполнения расчета нужны следующие исходные данные:
- Количество приточного воздуха, который необходимо нагреть. Может выражаться в м³/ч (объемный расход) или кг/ч (массовый расход).
- Температура исходного воздуха, равна расчетной температуре наружного воздуха для данного региона.
- Температура, до которой требуется нагреть приточный воздух для подачи его в помещения.
- Температурный график теплоносителя, используемого для нагрева.
Вернуться к оглавлению
Инструкция по вычислению
Результатами расчета теплообменника для приточной вентиляции являются значения площади поверхности нагрева и мощности. Начать следует с определения площади сечения калорифера по фронту:
А ф = Lρ / 3600 (ϑρ), здесь:
- L – расход приточного воздуха по объему, м³/ч;
- ρ – значение плотности наружного воздуха, кг/м³;
- ϑρ – массовая скорость воздушных масс в расчетном сечении, кг/(с м²).
Величина фронтального сечения нужна для предварительного выяснения размеров калорифера, после чего нужно взять для просчета ближайший больший типоразмер аппарата. Если в результате получилась слишком большая площадь сечения, надо подбирать несколько параллельно устанавливаемых теплообменников, чтобы в сумме они дали требуемую площадь. Следует обратить внимание, что поверхность нагрева по результату принимается с запасом, поэтому данный подбор носит предварительный характер.
Значение реальной массовой скорости следует рассчитывать с учетом фактической площади по фронту подобранных теплообменников:
Q = 0.278Gc (t п – t н), где:
- Q – количество теплоты, Вт;
- G – массовый расход нагреваемого воздуха, кг/ч;
- с – величина удельной теплоемкости воздушной смеси, принимается равной 1.005 кДж/кг °С;
- t п – температура притока, °С;
- t н – начальная температура воздуха с улицы.
Поскольку вентилятор в приточной вентиляционной установке принято ставить до теплообменника, массовый расход G находят с учетом плотности наружного воздуха:
- G = Lρ н.
В противном случае плотность принимают по температуре притока после его нагрева. Полученное количество теплоты дает возможность рассчитать расход теплоносителя в теплообменнике (кг/ч) для передачи этого тепла воздушному потоку:
- G w = Q / c w (t г – t 0).
В этой формуле:
- c w – значение теплоемкости для воды, кДж/кг °С;
- t г – расчетная температура воды в подающем трубопроводе, °С;
- t 0 – расчетная температура воды в обратном трубопроводе, °С.
Удельная теплоемкость воды является справочной величиной, расчетные температурные параметры теплоносителя принимают согласно реальным значениям в конкретных условиях. То есть при наличии котельной или подключения к централизованной теплосети нужно знать параметры теплоносителя, который они подают, и внести их в данную формулу для расчета. Зная расход теплоносителя, вычисляют скорость (м/с) его движения в трубках калорифера:
w = G w / 3600 ρ w A mp , здесь:
- A mp – площадь поперечного сечения трубок теплообменника, м²;
- ρ w – плотность воды при средней температуре теплоносителя в калорифере, °С.
Среднюю температуру воды, проходящей через теплообменник, можно посчитать как (t г + t 0) / 2. Скорость, посчитанная по данной формуле, будет верной для группы калориферов, подключенных по последовательной схеме. Если же выполнить параллельную обвязку, площадь сечения трубок возрастет в 2 и более раз, что приведет к снижению скорости движения теплоносителя. Такое снижение не даст существенного улучшения тепловой производительности, но значительно понизит температуру в обратном трубопроводе. И наоборот, во избежание значительного увеличения гидравлического сопротивления калорифера, не следует скорость движения теплоносителя принимать свыше 0,2 м/с.
Вернуться к оглавлению
Определение поверхности нагрева
Коэффициент передачи тепла поверхностного нагревателя находят по справочным таблицам для рассчитанных значений скорости теплоносителя и массовой скорости притока. Затем вычисляют площадь поверхности нагрева (м²) калорифера по формуле:
A mp = 1.2Q / K (t ср.т – t ср.в), где:
- К – коэффициент передачи тепла калорифером, Вт/(м°С);
- t ср.т – значение средней температуры теплоносителя, °С;
- t ср.в – значение средней температуры приточного воздуха для вентиляции, °С;
- число 1,2 – необходимый коэффициент запаса, учитывает дальнейшее остывание воздушных масс в воздухопроводах.
Среднюю температуру воздушного потока просчитывают таким образом: (t п + t н) / 2. В том случае, если для нагревания воздушных масс недостаточно поверхности нагрева одного калорифера, число теплообменников одного типоразмера нужно считать по формуле:
N mp = A mp / A k , тут A k – величина площади поверхности нагрева одного теплообменника (м²). Полученное значение округляют до целого числа в большую сторону.
- Q факт = К (t ср.т – t ср.в) N факт A k.
здесь N факт принимается с округленным значением N mp , остальные параметры – как в предыдущих формулах.
На практике необходимо предусматривать запас мощности калорифера 10-15%. Этому есть 2 причины:
- Реальное значение коэффициента передачи тепла воздухонагревателя отличается от табличных значений или данных, представленных в каталоге, как правило, в меньшую сторону.
- Теплопроизводительность аппарата может со временем снижаться вследствие засорения его трубок отложениями.
В то же время не стоит превышать величину запаса мощности, так как значительное увеличение поверхности нагрева может привести к их переохлаждению, а при сильных морозах – к размораживанию. Если производитель гарантирует соответствие заявленных показателей реальным, то величину запаса можно принять в размере 5%, которую следует прибавить к величине Q факт, это и будет полная мощность воздухонагревателя для приточной вентиляции.
В том случае, если в качестве теплоносителя применяется пар, подбор и расчет теплообменника производится аналогичным образом, только расход теплоносителя при нагреве воздуха для вентиляции рассчитывают так:
- G = Q / r.
В этой формуле параметр r (кДж/кг) – удельная теплота, выделяемая при конденсации водяного пара. Скорость движения водяного пара в трубках калорифера не рассчитывается.