Материал: Системы обеспечения микроклимата зданий и сооружений. Жерлыкина М.Н., Яременко С.А

5.2.2. Классификация воздуховодов по плотности

В соответствии с [42] для транзитных участков систем общеобменной вентиляции и воздушного отопления при статическом давлении у вентилятора более 1400 Па и независимо от давления для транзитных участков систем местных отсосов и кондиционирования, а также систем, обслуживающих помещения категорий А и Б, следует применять воздуховоды класса П (плотные).

Кроме вышеперечисленных случаев воздуховоды класса П должны проектироваться для участков вытяжных (ненапорных) воздуховодов, расположенных во встроенно-пристроенных помещениях и прокладываемых в лестнично-лифтовых холлах жилой части зданий, когда по этим воздуховодам транспортируется воздух с примесями вредных или пахучих веществ.

В остальных случаях проектируются воздуховоды класса Н (нормальные).

Потери и подсосы воздуха через неплотности воздуховодов (Р, м³/ч на 1 м² площади воздуховода) не должны превышать величин, приведенных в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Удельные потери или подсосы воздуха в воздуховодах, м³/ч,

на 1м² развернутой площади воздуховода

Условия прокладки и предел огнестойкости транзитных воздуховодов и коллекторов приведены в [42], где также указывается, что на поэтажных сборных воздуховодах в местах присоединения их к вертикальному или горизонтальному коллектору для жилых, общественных и административно-бытовых помещений предусматриваются противопожарные клапаны.

Противопожарные нормально открытые клапаны допускается устраивать на воздуховодах, обслуживающих помещения, склады категорий А, Б, В1, В2 или В3 и кладовые горючих материалов.

Транзитные воздуховоды, прокладываемые через чердак и подполье, проектируются с пределом огнестойкости Е130. Места прохода транзитных воздуховодов через стены, перегородки и перекрытия зданий уплотняются негорючими материалами.

5.2.3. Классификация воздуховодов по скорости потока воздуха

и рабочему давлению

По скорости потока воздуха системы сети воздушных коммуникаций подразделяются на низкоскоростные (менее 13 м/с) и высокоскоростные (более 13 м/с, но менее 25 м/с); по рабочему давлению − на низкого давления до 1000 Па, среднего – 1000 … 3000 Па и высокого – 3000 … 15000 Па. Для небольших встроенно-пристроенных помещений, расположенных обычно на уровне первого или второго этажей жилых зданий, применяются низкоскоростные воздуховоды низкого давления.

Рекомендуемые допустимые максимальные скорости воздуха в каналах (воздуховодах) приведены в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Допускаемые скорости движения воздуха в воздуховодах, жалюзийных решетках приточных и вытяжных систем общего назначения

5.2.4. Классификация воздуховодов

по материалам и конструктивному исполнению

В системах вентиляции и кондиционирования воздуха, как правило, применяют металлические воздуховоды круглого или прямоугольного сечения из листовой оцинкованной или нержавеющей стали или черной стали с грунтовкой и окраской таких воздуховодов.

Из всех конструкций круглых воздуховодов наибольшее распространение получили прямошовные и спирально-навивные воздуховоды.

Спирально-замковые воздуховоды изготавливают из стальной холоднокатаной черной или оцинкованной ленты толщиной 0,5…1 мм, шириной от 125 до 135 мм. Преимущества воздуховодов этой конструкции: повышенная жесткость по сравнению с прямошовными; неограниченная длина, что очень важно при монтаже протяженных систем с большими объемами транспортируемого воздуха; высокая плотность шва и хороший внешний вид. Недостаток в том, что 12…15 % металла расходуется на формирование фальцевого шва.

Спирально-сварные воздуховоды изготавливают из стальной горячекатаной ленты шириной от 400 до 750 мм, толщиной от 1,4 до 2,2 мм. Стык круглого воздуховода сваривают нахлесточным швом. Преимущества таких воздуховодов заключаются в использовании недефицитной стальной ленты; в меньшем расходе металла на образование сварного шва по сравнению с прямошовными и спирально-замковыми воздуховодами. Недостаток − невозможность изготовления воздуховодов из металла толщиной менее 0,8 мм.

При фланцевом соединении воздуховодов между металлическими фланцами прокладывают уплотнительный материал (резину, асбестовый шнур, картон и прочее), и затем соединяют и крепят болтами.

Из бесфланцевых соединений наибольшее распространение получили соединения на бандажах.

Для удобства и ускорения монтажа воздуховодов применяются фланцы с «европрофилем», обеспечивающим высокую плотность соединения.

Соединения воздуховодов и фасонных деталей к ним на сварке используют редко, так как это сложно, трудоемко, а неразъемные соединения затрудняют проведение профилактических работ.

Металлопластиковые воздуховоды

Металлопластиковые воздуховоды изготавливаются из листовых панелей, представляющих собой жесткий вспененный пластик толщиной 20 мм, плотностью от 46 до 48 кг/м³, проложенный между двумя слоями термообработанного гофрированного алюминия толщиной 80 мкм.

Такие воздуховоды легки и обладают высокой прочностью, не требуют дополнительной теплоизоляции при транспортировке нагретого или охлажденного воздуха, могут нарезаться на секции требуемой длины непосредственно на строительном объекте, имеют хороший внешний вид.

Гибкие воздуховоды

Гибкие гофрированные воздуховоды изготавливаются из многослойной ламинированной алюминиевой фольги и полиэфирной пленки. Такие воздуховоды можно многократно изгибать благодаря заключенному в них спиральному проволочному стальному каркасу. Конструкция воздуховодов удобна для их транспортировки, так как они складываются в гармошку. Наружная поверхность гибкого изолированного воздуховода покрыта эластичным термоизоляционным материалом. В раскрытом состоянии воздуховоды могут монтироваться с поворотами при радиусе изгиба, равном от 0,54 до 0,58 внешнего диаметра воздуховода.

Гибкие воздуховоды легки, достаточно термостойки и в случае пожара не выделяют токсичных веществ или газов. Они не нуждаются в применении специальных фасонных поворотов и поэтому имеют меньше соединений, что упрощает монтаж. Однако гибкие воздуховоды обладают высоким аэродинамическим сопротивлением, поэтому их обычно применяют в качестве присоединительных нелинейных патрубков небольшой длины.

Неметаллические воздуховоды

Неметаллические воздуховоды изготавливают из синтетических материалов (полиэтилен, стеклопластик, винипласт, стеклоткань и другое). Воздуховоды из полиэтиленовой пленки изготавливают сваркой двух полос и применяют в системах приточной вентиляции для подачи воздуха в помещение. При включении вентилятора рукав наполняется воздухом и принимает форму круглого воздуховода.

Воздуховоды из стеклоткани выполняются на металлическом каркасе и применяются в качестве гибких вставок для подсоединения вентилятора к воздуховоду, а также воздухораспределителей к магистралям. Основное достоинство − возможность их изгиба под любым углом и в любой плоскости.

Огнестойкие воздуховоды

В соответствии с требованиями [42] воздуховоды вентиляционных систем из негорючих материалов проектируются:

- для транзитных участков или коллекторов систем кондиционирования воздуха и воздушного отопления;

- для прокладки в пределах помещений вентиляционного оборудования, а также в технических этажах, чердаках и подвалах;

- для помещений и кладовых категорий А, Б и В.

Предел огнестойкости воздуховодов и коллекторов систем вентиляции, прокладываемых в пределах помещений для вентиляционного оборудования и снаружи зданий, не нормируется, кроме транзитных воздуховодов и коллекторов, прокладываемых через помещения для вентиляционного оборудования.

Для обеспечения требуемой огнестойкости воздуховодов широко применяются минераловатные маты. Кроме этого применяют огнезащитные покрытия.

Эффективность применения огнезащитных покрытий обусловлена не только их теплофизическими свойствами, но и конструктивным исполнением, в частности, расположением и креплением материалов на защищаемых поверхностях (армированием). При этом огнезащитное покрытие рассматривается как элемент сборной конструкции воздуховода.

5.3. Принципы аэродинамического расчета вентиляционных систем

Аэродинамический расчет воздуховодов обычно сводится к определению размеров их поперечного сечения, а также потерь давления на отдельных участках и в системе в целом. Можно определять расходы воздуха при заданных размерах воздуховодов и известном перепаде давления в системе.

При движении воздуха по воздуховоду в любом поперечном сечении потока различают три вида давления: статическое, динамическое и полное.

Статическое давление Р_ст, определяет потенциальную энергию 1 м³ воздуха в рассматриваемом сечении (Р_ст равно давлению на стенки воздуховода).

Динамическое давление Р_д, – это кинетическая энергия потока, отнесенная к 1 м³ воздуха, определяется по формуле

, (5.3)

где ρ − плотность воздуха, кг/м³; υ − скорость движения воздуха в сечении, м/с.

Полное давление Р_п, Па, равно сумме статического и динамического давлений:

. (5.4)

Потери давления (полные) в системе вентиляции складываются из потерь на трение и потерь в местных сопротивлениях.

Потери давления на трение ΔР_тр, Па, определяются по формуле Дарси:

, (5.5)

где λ_тр – коэффициент сопротивления трению.

При инженерных расчетах потери давления на трение ΔР_тр, Па (кг/м²), в воздуховоде длиной l, м, определяются по формуле

, (5.6)

где R – потери давления на 1 м длины воздуховода, Па/м.

Для определения R составлены таблицы и номограммы. Номограммы (рис. 5.2, 5.3) построены для условий: форма сечения воздуховода – круг диаметром d, давление воздуха 98 кПа, температура 20 ºС, шероховатость r, равной 0,1 мм.

Для расчета воздуховодов и каналов прямоугольного сечения пользуются таблицами и номограммами для круглых воздуховодов и вводят при этом эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода, при котором потери давления на трение в круглом R и прямоугольном R_пр воздуховодах равны.

В практике проектирования получил наибольшее распространение эквивалентный диаметр d_υ, м, определяемый при равенстве скоростей υ и υ_пр по формуле

. (5.7)

При расчете воздуховодов с шероховатостью стенок, отличающейся от предусмотренной в номограммах, дают поправку β_ш к табличному значению удельных потерь давления на трение R_ш, Па/м:

. (5.8)