Материал: Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура
ISSN 2541-9110 |
Housing and utilities infrastructure. No. 3(18). 2021 |
|
|
|
|
Рис. 2. Расчетная схема приточной системы вентиляции с одним центральным вентилятором
Результаты аэродинамического расчёта представлены в табл. 1.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
Аэродинамический расчёт системы с одним центральным вентилятором |
|
|||||||
|
Расход |
Ско- |
|
Длина |
|
Потери |
Потери давления |
Общие |
|
№ |
рость |
Диаметр, |
давления |
на коэффициенты |
потери, |
||||
воздуха, |
участка |
||||||||
участка |
воздуха |
d, мм |
по длине |
местного |
Rl+Z, |
||||
L, м3/ч |
l, м |
||||||||
|
, м/с |
|
|
Rl, Па |
сопротивления, Z, Па |
Па |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ветвь № 3 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
12000 |
3 |
1250 |
24 |
|
130 |
6 |
136 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
24000 |
6 |
1250 |
13 |
|
281 |
25 |
306 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
36000 |
7 |
1300 |
6 |
|
176 |
63 |
240 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
48000 |
9 |
1350 |
5,5 |
|
267 |
104 |
372 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
60000 |
11 |
1350 |
11,5 |
|
835 |
156 |
991 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2044 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ветвь № 2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
12000 |
6 |
1050 |
6 |
|
130 |
25 |
154 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
24000 |
10 |
1100 |
5,5 |
|
330 |
129 |
459 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
36000 |
13 |
1100 |
11,5 |
|
1166 |
218 |
1384 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1998 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ветвь № 1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
12000 |
10 |
700 |
10 |
|
600 |
69 |
669 |
|
10 |
24000 |
15 |
750 |
7 |
|
945 |
425 |
1370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2039 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Далее рассмотрен вариант работы приточной системы с установкой вентиляторов-до- водчиков (рис. 3), которые компенсируют часть потерь давления, позволяя тем самым уменьшить нагрузку на центральный вентилятор. На рис. 4 представлена расчётная схема приточной системы вентиляции с вентиляторами-доводчиками № 1, 2, 3.
В качестве магистральной ветви принята ветвь один, так как она является ветвью с минимальными потерями. В ветвях два и три установлены вентиляторы-доводчики, которые компенсируют соответствующее превышение потерь. Ветвь два состоит из трёх участков (№ 6, 7, 8). На ней в конце участка № 7 установлен вентилятор-доводчик № 3. Ветвь три
- 30 -
ISSN 2541-9110 |
Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. № 3(18). 2021 |
|
|
|
|
поделена на три части, каждая из которой включает один или два участка. В конце второго участка установлен вентилятор-доводчик № 1, в конце третьего участка установлении вен- тилятор-доводчик № 2. Следовательно, в ветви три подача воздуха осуществляется тремя последовательно установленными вентиляторами с разной производительностью (основной вентилятор, вентилятор-доводчик № 1, вентилятор-доводчик № 2).
Рис. 3. План воздуховодов вентиляционной сети с вентиляторами-доводчиками
Рис. 4. Расчетная схема приточной системы вентиляции с вентиляторами-доводчиками
При последовательном включении трёх вентиляторов основной вентилятор следует подобрать на суммарную производительность ветвей 1, 2 и 3, и на потери давления в ветви
1.При таком решении ветвь 1 и часть ветви 2 (до вентилятора-доводчика № 3), и ветвь 3 до
-31 -
ISSN 2541-9110 |
Housing and utilities infrastructure. No. 3(18). 2021 |
|
|
|
|
вентилятора-доводчика № 1 будут увязаны в гидравлическом отношении, а потери давления (рис. 3) будут равны ∆1.
Преимущество использования вентиляторов-доводчиков заключается в их малой производительности и низком расходе электрической энергии. Для того, чтобы вентилятор-до- водчик правильно работал перед, ним необходимо иметь небольшой избыток давления в 30…50 Па [9].
С учётом выше изложенного следует:
в камере нулевого статического давления давление равно потерям в первой ветви;
вентилятор-доводчик №3 подбираем на производительность 12000 м3/ч и потери давления равные ∆2 - ∆1;
вентилятор-доводчик №1 подбираем на производительность 36000 м3/ч и потери давления равные ∆2 - ∆1;
вентилятор-доводчик №2 подбираем на производительность 24000 м3/ч и потери давления равные ∆ - ∆2.
Аэродинамический расчёт участков № 6, 3, 2, 1 приведен в табл. 2.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
Аэродинамический расчёт системы с вентиляторами-доводчиками |
|
|||||||
|
Расход |
Ско- |
|
Длина |
|
Потери |
Потери давления |
Общие |
|
№ |
рость |
Диаметр, |
давления |
на коэффициенты |
потери, |
||||
воздуха, |
участка, |
||||||||
участка |
воздуха, |
d, мм |
по длине, |
местного |
Rl+Z, |
||||
L, м3/ч |
l, м |
||||||||
|
, м/с |
|
|
Rl, Па |
сопротивления, Z, Па |
Па |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ветвь № 3 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
12000 |
3 |
1250 |
24 |
|
130 |
6 |
136 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
24000 |
6 |
1250 |
13 |
|
281 |
25 |
306 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
36000 |
7 |
1300 |
6 |
|
176 |
93 |
270 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
48000 |
9 |
1350 |
5,5 |
|
267 |
134 |
402 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
60000 |
11 |
1350 |
11,5 |
|
835 |
156 |
991 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 104 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ветвь № 2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
12000 |
6 |
1050 |
6 |
|
130 |
25 |
154 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
24000 |
10 |
1100 |
5,5 |
|
330 |
159 |
489 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
36000 |
13 |
1100 |
11,5 |
|
1 166 |
218 |
1 384 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 028 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ветвь № 1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
12000 |
10 |
700 |
10 |
|
600 |
69 |
669 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
24000 |
15 |
750 |
7 |
|
945 |
425 |
1 370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 039 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Полное давление вентилятора воздухоприточной установки рассчитывается по фор- |
|||||||||
муле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v = ∑ ∆притi + ∆1, |
|
(1) |
||||
где ∆прит – потери давления в воздухоприточной установке, Па; ∆1 – потери давления в первой ветви, Па.
Потребляемая мощность вентилятора определяется по формуле |
|
||
|
= L • |
/ , |
(2) |
|
|
|
|
- 32 -
ISSN 2541-9110 Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. № 3(18). 2021
где L – объём воздуха пропускаемый через вентилятор, м3/с; – то же, что и в формуле |
|
|
|
(1); – полный КПД вентилятора. |
|
Потребляемая мощности всех вентиляторов: |
|
Σ Nv = Nv + Nв.д1 + Nв.д2 + Nв.д3, |
(3) |
где Nв.д1, Nв.д2, Nв.д3 – потребляемая мощность вентиляторов-доводчиков, кВт; |
– то же, |
|
|
что и в формуле (2). |
|
Произведён расчет системы вентиляции при использовании одного вентилятора-до- водчика. Вентилятор-доводчик № 1 был установлен в конце второго участка. Потери давления в первой части ветви 3 составляют 1393 Па.
= 470 + 1393 = 1863 Па.
Расход электроэнергии:
= 33,33 • 1863 / 0,72 • 1000 = 86 кВт, Потери давления во второй части ветви 3 составляют 712 Па (равно суммарным поте-
рям второй и третьей частей). Расход электроэнергии:
Nв.д1 = 10 • 712 / 0,72 • 1000 = 10 кВт. Суммарная потребляемая мощность всех вентиляторов:
Σ Nv = 86 + 10 = 96 кВт.
После установки вентилятора-доводчика № 2 полное давление вентилятора-довод- чика № 1 равно 270 Па. Потери давления в третьей части ветви 3 составляют 442 Па. Параметры основного вентилятора остаются прежними.
|
|
= 470 + 1393 = 1863 Па, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 33,33 • 1833 / 0,72 • 1000 = 86 кВт, |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Nв.д1 = 10 • 270 / 0,72 • 1000 = 3,75 кВт, |
|
|||
|
Nв.д2 = 6,7 • 442 / 0,72 • 1000 = 2,1 кВт, |
|
|||
|
|
Σ Nv = 86 + 3,75 + 2,1 = 91,85 кВт. |
|
||
Результаты расчётов представлены в табл. 3. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
Расчёт суммарной мощности воздухоприточной системы |
|
||||
|
|
Значения параметра для сравниваемых вариантов системы вентиляции |
|||
|
|
|
|
|
|
Наименование параметра |
|
Один |
Центральный вентилятор и вентиляторы-доводчики |
||
|
|
|
|
||
|
|
центральный |
Центральный |
Вентилятор- |
Вентилятор- |
|
|
вентилятор |
|||
|
|
вентилятор |
доводчик 1 |
доводчик 2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Полное давление |
|
2520 |
1863 |
270 |
442 |
вентилятора , Па |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Производительность, м3/ч |
|
120 000 |
120 000 |
36 000 |
24 000 |
Потребляемая мощность, кВт |
|
117 |
85 |
3,75 |
2,1 |
|
|
|
|
|
|
Суммарная потребляемая |
|
117 |
|
91,85 |
|
мощность, кВт |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как видно из проведённого расчёта, установка вентиляторов-доводчиков позволяет существенно снизить нагрузку на привод центрального вентилятора, так как в этом случае подача воздуха осуществляться не на всю длину воздуховода, а только до впереди стоящего вентилятора-доводчика.
На основании проведённых расчётов установлено, что потребляемая мощность центральным вентилятором при традиционной системе вентиляции составляет 117 кВт. При установке вентиляторов-доводчиков № 1 и № 3 потребляемая мощность снижается до 86
- 33 -
ISSN 2541-9110 |
Housing and utilities infrastructure. No. 3(18). 2021 |
|
|
|
|
кВт. Суммарная потребляемая мощность центрального вентилятора и вентилятора-довод- чика №1 составляет 96 кВт. При установке двух вентиляторов-доводчиков №1 и №2 – суммарная потребляемая мощность основного вентилятора и двух доводчиков составит 91,85 кВт.
При конструировании приточных систем вентиляции необходимо учитывать аэродинамические особенности систем вентиляции:
в первую очередь следует проектировать разветвлённые сети с камерами статического давления;
использовать параллельное соединение нескольких ветвей;
вентиляционные системы с длинными воздуховодами следует разделить на несколько частей, в начале каждой части необходимо установить вентилятор-доводчик [10].
Заключение.
Проведенные расчеты показали, что установка вентиляторов-доводчиков позволяет избежать искусственного увеличения потерь давления с целью гидравлической увязки ветвей. Использование вентиляторов-доводчиков снижает нагрузку на привод основного вентилятора, что даёт возможность использовать вентиляторы с такой же производительностью, но рассчитанные на меньшее давление, что снижает расход электрической энергии.
Суммарная экономия электроэнергии при установке одного вентилятора-доводчика составляет на 19 %, при установке двух вентиляторов-доводчиков 23 %. Полученные результаты могут быть использованы при технико-экономическом обосновании выбора энергоэффективной схемы приточной системы вентиляции.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Новосельцев, Б. П. Отопление и вентиляция основных цехов машиностроительных заводов: учеб. пособие / Б. П. Новосельцев. – Воронеж: Воронеж. гос. арх.- стр. ун-т, 2010. – 233 с.
2.Луговский, С. И. Совершенствование систем промышленной вентиляции / С. И. Луговский, Г. К. Дымчук. – М.: Стройиздат, 1991. – 136 с.
3.Вильданов, Р. Г. Разработка мероприятий по энергосбережению в системах промышленной вентиляции / Р. Г. Вильданов, М. Р. Вагапов, И. Р. Фарваев // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1 (часть 1). – С. 54-61.
4.Посохин, В. Н. Аэродинамика вентиляции / В. Н. Посохин. – М.: АВОК-ПРЕСС,
2008. – 209 c.
5.Гримитлин, М. И. Распределение воздуха в помещениях. Изд. 3-е, доп. и исп. / М. И. Гримитлин. – СПб.: АВОК Северо-Запад, 2004. – 320 с.
6.Старкова, Л. Энергоэффективная вентиляция /Л. Старкова, Ю. Колякин // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. – 2013. – № 5(137). – С. 80-85.
7.Шонин, О. Б. Повышение энергетической эффективности главных вентиляторных установок / О. Б. Шонин, В. С. Пронько // Научно-технические ведомости Санкт-Петербург- ского государственного политехнического университета. – 2014. – № 2(195). – С. 49-57.
8.Караджи, В. Г. Вентиляционное оборудование. Технические рекомендации для проектировщиков и монтажников / В. Г. Караджи, Ю. Г. Московко. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2010. – 432 с.
9.Шепс, Р. А. Определение энергетической эффективности механической вентиляции / Р. А. Шепс, А. В. Шашин, М. Н. Жерлыкина, В. В. Шичкин // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. – 2019. – № 2(9). – С. 62-68.
10.Шилкин, Н. В. Повышение эффективности вентиляции / Н. В. Шилкин, М. М. Бродач, Н. А Шонина // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. – 2020. – № 5. – С. 14-21.
-34 -