Элеватор представляет собой водоструйный эжектор, который предназначен для снижения температуры воды, поступающей в тепловой пункт из наружной тепловой сети, и создания циркуляционного давления в системе отопления здания.
Одной из основных расчетных характеристик элеватора является коэффициент смешения (коэффициент эжекции), представляющий собой отношение массы подмешиваемой из системы отопления охлажденной воды к массе воды, подаваемой из тепловой сети в сопло элеватора Gc, кг/ч
, 
(8)
где 
- количество воды, циркулирующей в системе отопления, кг/ч, которое определяется по формуле (9);
 |
, (9)
где Qi – тепловая нагрузка расчетного участка, Вт;
Тг – температура теплоносителя в подающей магистрали тепловой сети, °С;
tг, tо – температура воды в подающей и обратной магистралях системы отопления, °С;
с – теплоемкость воды, кДж/(кг°С), с=4,19 кДж/(кг°С).
Таблица 2 – Исходные данные для задачи 2
| Последняя цифра шифра | Параметры теплоносителя (воды) на вводе в здание, Тг/То 0С | Располагаемый напор в тепловых сетях на вводе в здание, Рэ зад, кПа | Тепловая нагрузка, Q, Вт | Предпоследняя цифра шифра | Подающая Отопления tг 0С | Обратная Отопления tо 0С |
| 130-70 | ||||||
| 135-70 | ||||||
| 110-70 | ||||||
| 145-70 | ||||||
| 150-70 | ||||||
| 155-70 | ||||||
| 160-70 | ||||||
| 165-70 | ||||||
| 170-70 | ||||||
| 175-70 |
Величину коэффициента смешения нужно рассчитать для определения основных размеров элеватора – диаметров сопла и горловины.
Предварительный диаметр горловины, мм
, (10)
где Ри – искусственное циркуляционное давление в системе отопления (кПа), которое должно быть определенно в соответствии с формулой
 |
(11)
где Рэ.зад – располагаемый напор в тепловой сети на вводе в здание, кПа
По рассчитанному значению 
необходимо подобрать серийный элеватор, имеющий близкий диаметр горловины (dГ.станд , табл. 11.16).
Затем определяется диаметр выходного сопла dc (мм) по приближенной формуле
, (12)
Уточняется значение искусственного циркуляционного давления в системе отопления
, (13)
Давление (кПа), которое необходимо иметь перед элеватором для преодоления гидравлического сопротивления сопла, других элементов и создания циркуляции в системе отопления
Рэ=1,4 (1+q)2 Ри н, (14)
Далее рассчитанное значение Рэ нужно сравнить с заданной разностью давлений в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети на вводе в здание Рэ. зад (кПа) При условии, если Рэ. зад больше Рэ, следует погасить излишки диафрагмой, рассчитав ее диаметр по формуле (15).
 |
(15)
где Gсм - расход воды в месте установки диафрагмы, кг/ч.
Потери давления в шайбе, Па
DРш=Ри-Рин.
Если же наоборот – необходимо вернуться к гидравлическому расчету и пересчитать несколько участков системы отопления до получения равенства располагаемого и необходимого давлений (в задаче не выполняется).
Задача 3. Определение требуемых воздухообменов для кухонь и санузлов двухэтажного здания. Исходные данные принять по табл. 3
Указания к решению задачи 3.
В соответствии с рекомендациями СНиП в жилых зданиях проектируется вытяжная естественная вентиляция с устройством каналов во внутренних стенах или специальных вентиляционных блоках.
При количестве жилых комнат в квартире до четырех вытяжка устраивается только из верхней зоны помещений кухонь, туалетов, объединенных санузлов и ванных комнат. В квартирах с четырьмя и более комнатами вытяжная вентиляция предусматривается также в тех жилых комнатах, которые не примыкают к кухням и санузлам. Допускается объединение вентиляционных каналов из ванной и туалета той же квартиры с устройством горизонтальных подшивочных коробов или без них.
Проектирование системы вентиляции начинается с выявления необходимого количества вентиляционного воздуха для каждого помещения. Нормы воздухообмена для жилых квартир L, м3/ч:
ванная комната.............................................25;
объединенный санузел................................ 50;
туалет индивидуальный...............................25;
кухня с двух конфорочной плитой..............60;
кухня с трех конфорочной плитой...............75;
кухня с четырех конфорочной плитой.........90.
Требуемые воздухообмены нужно занести в таблицу по форме прил. 4 данного метод. пособия.
После выявления требуемых воздухообменов следует разместить на поэтажных планах здания жалюзийные вытяжные решетки в указанных
Таблица 3 – Исходные данные к задачам 3 и 4.
| Последняя цифра шифра | Тип газовой плиты | Вид ванной и туалета | Предпоследняя цифра шифра | Барометрическое давление, кПа | Высота помещения с учетом перекрытия м | Высота канала над кровлей, м |
| 2 конфорочная | Раздельные | 3,0 | 2,5 | |||
| 3 конфорочная | совмещенные | 3,3 | 2,7 | |||
| 4 конфорочная | Раздельные | 3,6 | 2,6 | |||
| 2 конфорочная | совмещенные | 3,1 | 2,8 | |||
| 3 конфорочная | Раздельные | 3,0 | 2,4 | |||
| 4 конфорочная | совмещенные | 3,3 | 2,9 | |||
| 2 конфорочная | Раздельные | 3,6 | 2,7 | |||
| 3 конфорочная | совмещенные | 3,1 | 2,6 | |||
| 4 конфорочная | Раздельные | 3,0 | 2,4 | |||
| 2 конфорочная | совмещенные | 3,3 | 2,7 |
выше помещениях. Затем необходимо выбрать схему естественной вытяжной системы.
Пример размещения вентканалов на плане квартиры
Разрез 1-1 для одноэтажного здания
Схема вентканалов для двухэтажного здания
При этом вертикальные каналы, идущие от жалюзийных решеток верхних этажей, необходимо располагать ближе к вытяжной шахте, как наиболее невыгодные. Прокладывая каналы во внутренних кирпичных стенах, нужно иметь в виду, что их размеры должны быть кратными размерам кирпича (140х140 мм, 140х270 и т.д.), толщина стенок каналов и простенки между ними - не менее 140 мм, а расстояние от проемов и стыков стен - не менее 380 мм. При двухэтажныж зданиях часто выполняют вентканалы для каждого помещения отдельно, как и для одноэтажных.
Располагаемое естественное давление (в Па) рассчитывается по формуле
, (16)
где h - вертикальное расстояние от центра вытяжной решетки (расположенной на 0,2–0,5 м от потолка рассчитываемого этажа) до плоскости устья общей шахты или индивидуального канала, м;
rн - плотность наружного воздуха при tн =5 °С, кг/м3;
rв - плотность внутреннего воздуха при температуре рассматриваемого помещения, кг/м.
Плотность воздуха можно рассчитать с помощью выражения
, (17)
где Рбар - атмосферное давление в районе строительства здания, кПа;
ti - температура воздуха, °С.
Определяются размеры сечения жалюзийных решеток или расчетных участков Fр, м2:
(18)
где L - расчетный расход участка, м3/ч;
u - рекомендуемая скорость движения воздуха на участке, м/с.
Средние скорости воздуха при естественной вытяжной вентиляции принимаются (м/с):
в жалюзийных решетках.....................0,5 - 1,0;
в вертикальных каналах......................0,5 - 1,0;
в сборных горизонтальных каналах...0,5 - 1,0;
в вытяжных шахтах.............................1,0 - 1,5.
Большее значение скорости принимается при расчете каналов и решеток нижних, меньшее – верхних этажей.
Результаты расчета сводятся в табл. 4.
Размеры решеток подбираются по табл. У11-14 и У11-15.
Таблица 4 – Расчет воздухообменов и располагаемого давления
| Рассчитываемое помещение | Температура внутренне-го воздуха | Требуемый воздухооб-мен | Располагае-мое давление | Жалюзий-ные решетки, а´в | |
| номер | наиме-нование | 0С | L, м3/ч | Р е, Па | мм |
| кухня | |||||
| ванная комната | |||||
| туалет | |||||
| кухня | |||||
| ванная комната | |||||
| туалет |
Примечания 1. Наиболее невыгодно расположенная решетка определится в той строке таблицы, где окажется наибольший расход (L) и наименьшее (Р е) давление. 2. Если санузел совмещенный, то температура внутреннего воздуха принимается по ванной комнате.
Задача 4. Аэродинамический расчет каналов естественной вытяжной вентиляционной системы. Размеры для определения длины каналов принять по табл.3. Толщину перекрытий принять равной 300 мм.
Указания к решению задачи 4.
Цели аэродинамического расчета:
а) подбор таких размеров, воздуховодов или каналов (прямоугольных или круглых), чтобы по каждому участку системы транспортировался требуемый расчетный объемный расход воздуха;
б) определение полных потерь давления на трение и в местных сопротивлениях, которые должны быть меньше располагаемого естественного давления, которое определено в задаче 3 (см. табл.4).
Сначала рассчитываются потери давления в каналах по пути воздуха от его входа в систему через решетки верхнего этажа и выхода из устья шахты наружу (так называемая магистраль), а затем то же самое для нижних этажей.
Аэродинамический расчет производится в табличной форме (см. табл. 5) с помощью таблиц или номограмм, (см. приложение Д).
Таблица 5 - Аэродинамический расчет вентканалов
| № участка | Кол-во воздуха, | Длина участка, | Ско рость воздуха, | Сечение воздуховодов | Сопротивление трения, | ||
| L, м3/ч | l, м | u, м/с | F, м2 | a´b, мм | dэ, мм | R, Па/(п.м) | |
| 1 (кухня) | 140х140 | ||||||
| 1 (СУ) | |||||||
| 2 (кухня) | |||||||
Продолжение табл. 5
| Сопротивление трения на участке, | Динами ческое давле ние | Сумма коэффициентов местных сопротивле ний, | Потери на местные сопротивления, | Сумма потерь давления, (Rlbш+z), Па | ||
| bш | Rlbш, Па | , Па | Sx | z, Па | на участке | Располагаемое давление |
Указанный расчет осуществляется для каждого участка в следующем порядке.
Определяются размеры сечения расчетных участков Fр, м2 по ф-ле (18):
По fр подбираются стандартные воздуховодов круглого (d) или прямоугольного (а х b) сечения так, чтобы фактическая площадь поперечного сечения была близка к расчетной. Для прямоугольных каналов затем определяется эквивалентный по скорости диаметр
(19)
где а и в - стороны прямоугольного воздуховода, мм.
После вычисления фактической скорости (uф , используя ф-лу (18), подставляя сечение воздуховода) в стандартном прямоугольном воздуховоде или канале определяются удельные потери на трение (R) с помощью таблиц или номограмм (например. Прил. Д) в соответствии со значениями dэ и uф, (расход воздуха в таблице не принимается во внимание, так как он не одинаков в круглом и прямоугольном воздуховодах).
Затем с помощью табл. 111.5 определяется поправочный коэффициент на шероховатость стенок воздуховодов (bш), изготовленных из неметаллических материалов, и рассчитываются потери давления на трение каждого участка как произведение R×l×bш.
Потери давления в местных сопротивлениях рассчитываются по формуле
(20)
где 
– сумма коэффициентов местных сопротивлений на каждом участке, которые назначаются по прил. Е
– динамическое давление воздуха, Па.
Потери в местных сопротивлениях составляют большую долю от общих потерь давления, поэтому их следует считать очень тщательно. Помимо таблицы аэродинамического расчета сети воздуховодов необходимо выполнить расчет коэффициентов местных сопротивлений для каждого рассчитанного участка с обязательной ссылкой на порядковый номер в таблице приложения по каждому виду местных сопротивлений.
Далее определяются потери давления на каждом участке
,
Вычисленная величина потерь давления по магистрали должна быть сопоставлена с располагаемым давлением:
(21)
Если условие (21) не выполняется, следует пересчитать некоторые участки, увеличив сечение каналов.
Далее необходимо провести последовательно расчет воздуховодов для остальных жалюзийных решеток, расположенных как на верхнем, так и на нижнем этажах. При этом каждой из них будет соответствовать своя магистраль, поэтому следует каждый раз сравнивать полученные аэродинамические потери с индивидуальным располагаемым давлением в соответствии с выражением (21).
Список литературы
1. СП 131.13330.2012. СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ. Актуализированная версия СНиП 23-01-99*. М. – 2012 г.
2. Ионии А. А. Газоснабжение: Учеб. для вузов.—4-е изд., перераб. и доп.— M.: Стройиздат, 1989.—439 с: ил.
3. Тихомиров К. В. Теплотехника, теплоrазоснабжение и вентиляция. М.- Стройиздат. - 1981 г.
july_ttgv@mail.ru
Приложение A. Удельные показатели максимальной тепловой нагрузки на отопление и вентиляцию жилых домов, Вт/м2
Приложение Б - Удельный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека
| Средняя за отопительный период норма расхода воды при температуре 55 °С на горячее водоснабжение в сутки на один сго человека, который проживает в доме с горячим водоснабжением, л | Удельный показатель среднего теплового потока на горячее водоснабжение на одного человека, Вт | ||
| с горячим водоснабжением | с горячим водоснабжением с учетом потребления в общественных зданиях | без горячего водоснабжения с учетом потребления в общественных зданиях | |
Приложение В - Удельные вентиляционные и отопительные характеристики, температуры внутреннего воздуха сосредоточенных потребителей
| Наименование потребителей | Удельная отопительная характеристика, Вт/(м 3К) | Удельная вентиляционная характеристика, Вт/(м 3К) | Температура внутреннего воздуха, 0С | Объем на 1 чел, м3 |
| 1. Больницы | 0,465 | 0,350 | 2,7 | |
| 2 Прачечные | 0,440 | 0,930 | 0,36 | |
| 3 Баня | 0,350 | 1,163 | 0,31 | |
| 4 Хлебозавод | 0,465 | 0,930 | 0,8 |
Приложение Г
Продолжение приложения Г
Приложение Д – Номограмма для аэродинамического расчета вентканалов
Приложение Е – Коэффициенты местных сопротивлений
