Summary:
опис:
У житлових багатоповерхових будівлях слід застосовувати природно-механічну комбіновану витяжну вентиляцію і природний приплив зовнішнього повітря через керовані вручну пристрої (клапани та інші) у вікнах або стінах.
М. А. Малахов , Головний інженер проектів, Моспроект-2
загальні положення
У масовому житловому будівництві за типовими і індивідуальними проектами передбачаються теплі горища, які з'явилися спочатку як холодні для контролю за станом горищного покриття, а потім за пропозицією М. М. Грузинського (в 1976 році) були пристосовані як збірної камери для природної вентиляції і стали «теплими» за рахунок витяжного повітря з квартир.
У МНІІТЕП були розроблені основні рекомендації для проектування таких систем, проведені дослідження і отримані задовільні результати їх роботи в розрахункових умовах до tнар. = 5 ° С для 17-поверхових типових будівель. Однак було відзначено недостатнє розрідження на верхніх трьох поверхах для нормативного повітрообміну і внесено пропозицію на витяжних «супутниках» цих поверхів встановлювати індивідуальні вентилятори, але це практично не виконується.
У рекомендаціях АВОК [1] наведено приклад докладного розрахунку системи природної вентиляції секції 17-поверхового житлового будинку із застосуванням індустріальних вентиляційних блоків з одним збірним каналом і двома супутниками (один для кухонь, другий для ванни і санвузла). При перетині загального збірного каналу 0,192 м2 швидкість на виході з оголовка в горище дорівнює 2,7 м / с при витраті повітря 110 м3 / год на квартиру х 17 поверхів = 1 870 м3 / год.
При чотирьох квартирах на поверсі сумарний витрата витяжного повітря на одну секцію дорівнює 7 480 м3 / год.
У зв'язку з новими вимогами (МГСН 3.01-01 «Житлові будинки») збірні повітроводи для кухонь і санвузлів слід проектувати роздільними, т. Е. Ставити по два блоки на квартиру. Таким чином, при тих же розмірах вентиляційних блоків витрата на один збірний канал зменшується вдвічі, що дає можливість підвищити поверховість будівлі також удвічі при швидкості на оголовке близько 3,0 м / с.
Згідно з розрахунками [1] загальні втрати тиску від припливного клапана до гирла витяжної шахти на даху рівні близько 20 Па (для 17 поверхів), в тому числі до збірного каналу з зовнішнім клапаном ~ 11 Па. Для 34 поверхів загальні втрати складуть близько 40 Па при наявному тиску на першому поверсі ~ 66 Па. При цьому збільшиться нерівномірність в наявних тисках і, відповідно, у витратах повітря для нижніх і верхніх поверхів, особливо при низькій зовнішній температурі.
Малюнок 1.
Перспектива споруджуваного житлового будинку за адресою: Мічурінський пр-т, квартал 5-6, корпус 4
Для зменшення нерівномірності в розподілі умов по поверхах необхідна монтажна регулювання витяжних клапанів на всіх поверхах, включаючи верхні. Але для цього потрібно створити розрідження на теплому горищі близько 10 Па.
Наявність теплого горища дозволяє застосувати додаткові механічні побудители до природного тиску, які дозволяють зберегти принцип природної вентиляції і включатися в роботу при несприятливих умовах.
До таких умов належить не лише зменшення наявного тиску при підвищенні зовнішньої температури, але і архітектурно-об'ємні особливості будівлі, що складається з декількох секцій різної поверховості.
Приклад такого будівлі показаний на рис. 1, 2. Будівля складається з 10 секцій з чергуванням поверховості: 17-19-21-24-20-16-21-26-22-20. Такий будинок будується в кварталі 5-6 по Мічурінському проспекту (Моспроект-2, Майстерня-11, С. А. Арендарук, архітектор Н. В. Ємцов; інженери з опалення та вентиляції: А. Е. Савенков, А. В. Медунов , Н. Г. Денисова).
Малюнок 2 ( Докладніше )
Розріз житлового будинку (корпус 4)
Малюнок 3 ( Докладніше )
Розрахункова схема ежекторной витяжної установки
Таблиця 1 Основні параметри дефлекторів «АС» (ТОВ «Вентстроймонтаж»)
№ п / п Показники Діаметр дефлектора Д3, мм 800 900 1 000 1 250 1 Перетин шахти F3, м2 0,5 0,63 0,76 1,2 2 Витрата повітря, м3 / ч (при Vq = 0,5Vв) 3 600 4 500 5 500 8 800 3 Швидкість в стовбурі V3, м / с 2,0 2,0 2,0 2,0 4 Поверховість будівлі при одному дефлектори і 440 м3 / год на 1 поверх 9 11 13 20 Те ж - при двох дефлекторах (і двох вентблок на квартиру) 18 22 26 - 5 Розмір дефлектора, мм: - діаметр оголовка 1 620 1 820 2 020 2 520 - висота 2 050 2 300 2 560 3 200
При дотриманні основного правила природної вентиляції - одна шахта на одну секцію, в цій будівлі неминуче буде проявлятися вплив більш високих секцій на сусідні.
Динамічне тиск високої секції буде створювати підвищений тиск на покрівлі сусідній секції, і в цій шахті буде зворотний рух повітря, т. Е. Перекидання тяги. Це вплив буде проявлятися на відстані рівному 1,5-2-кратного перевищення висоти секції над низькою покрівлею.
У такому будинку необхідна витяжна система вентиляції з природно-механічним спонуканням. Така система була раніше реалізована в житловому будинку по вулиці Профспілковій, д. 91 (6 секцій) і описана в [2].
У даній статті наводиться опис деяких аналогічних систем.
При цьому зберігається основна концепція вентиляції житлового будинку по схемі і по повітрообміну в приміщеннях згідно [1]:
а) витяжка природно-механічна;
б) приплив природний через кватирки, клапани в вікні або в стіні, конструкції і характеристики яких наводилися неодноразово в різних номерах журналу «АВОК»;
в) в якості каналів рекомендується використання індустріальних вентиляційних блоків із загальним збірним каналом і супутниками; такі блоки тепер випускаються промислово для різних висот поверхів: Н = 2,8-3,0-3,3 м (тип БВ-49-4 Н = 3,3 м);
г) на вході супутників (в кухнях, ванних, санвузлах) слід встановлювати регульовані, з можливістю повного закриття, витяжні дифузори, наприклад, типу ДПУ-М ( «Арктос», РФ) діаметром Ф 125 мм. Цей елемент системи є важливим, т. К. Він доступний мешканцям для регулювання витяжки з квартир, особливо при підвищеному розрідженні в збірному каналі вентиляційного блоку за допомогою природничо-механічних витяжних вентиляційних установок.
У комбінованих системах об'єднуються механічна вентиляція з гравітаційної (природною), що дозволяє при одній витяжної шахті в кожній секції будинку забезпечити природну вентиляцію при непрацюючому вентиляторі, а також інтенсифікувати її під час пуску вентилятора. Відомо рішення [3] з дефлектором нової конструкції і з оригінальним вентилятором у верхній його частині, названим «стато-динамічним» дефлектором.
Дефлектор без вентилятора «статичний» в даний час випускає ТОВ «Вентстроймонтаж» під типом «АС». Схожі комбіновані системи вентиляції були приведені на семінарі Х Міжнародної спеціалізованої виставки SHK Moscow-2006 під назвою «гібридної» вентиляції.
Є цікава вентиляційна установка у вигляді «інтегрованого дефлектора» з внутрішнім патрубком і вентилятором дахового типу зверху, пропонованого фірмою «UNIVERSAL» (Польща) (рис. 11) [4].
У цій конструкції відбувається додаткова ежекція повітря з обсягу теплого горища при працюючому вентиляторі, і при відключенні його забезпечується природна витяжка за рахунок гравітаційного тиску і вітрового за допомогою дефлектора.
У вентиляційній установці ежекторного типу (рис. 3) на загальній витяжної шахті секції будинку є дефлектор типу «AC» для використання тиску вітру і захисту шахти від опадів. Усередині шахти (в стовбурі дефлектора) встановлено патрубок (ежектор низького тиску) з осьовим вентилятором. У патрубку зроблена хрестоподібна перегородка - випрямляч потоку повітря після осьового вентилятора для зменшення втрат в камері змішання, якої є сама шахта.
Основними параметрами при підборі елементів установки є:
- загальна витрата повітря на шахту L3;
- діаметр дефлектора D3, мм; його перетин F3, м2; швидкість в стовбурі V3, м / с;
- витрата ежектіруемого повітря при роботі вентилятора L2;
- витрата ежектірующего повітря (продуктивність вентилятора) L1, м3 / год;
- діаметр патрубка-ежектора D1, його перетин, швидкість на виході в камеру змішання (м / с), довжина патрубка l1 всередині стовбура і відстань від його зрізу до гирла шахти;
- продуктивність і напір осьового вентилятора.
Малюнок 4 ( Докладніше )
Принципова схема вентиляції квартир житлового будинку (вентиляційна камера з одним дефлектором)
Малюнок 5 ( Докладніше )
Принципова схема вентиляції квартир житлового будинку (вентиляційна камера з двома дефлекторами)
Для прикладу визначені зазначені параметри для 17-поверхового будинку з витратою на шахту (секцію) - 7 500 м3 / год.
Автором пропонується використовувати спрощену схему ежекторной установки низького тиску (рис. 3), в якій змішувальної камерою є витяжна циліндрична шахта (ствол дефлектора) постійного перетину, без переходів від приймальної камери до змішувальної і пристрої дифузора на виході, як при класичній конфігурації струменевих апаратів - ежекторів, в яких використовуються відцентрові вентилятори тиском до 2 500 Па.
Таке припущення засноване на відсутності всмоктуючої і напірної мереж в витяжної системи і низького необхідного розрідження в ежекторі.
1. Витрата повітря на секцію 17-поверхового будинку приймається нормативним:
60 (кухня) + 25 (санвузол) + 25 (ванна) = 110 м3 / год на квартиру; при 4 квартирах на поверсі - загальна витрата повітря дорівнює G = 440 х 17 = 7 500 м3 / год.
2. Діаметр витяжної шахти D3 (стовбура дефлектора) приймається відповідно до рекомендації по підбору дефлекторів з метою використання дії вітру в режимі природної вентиляції.
Для дефлекторов типу ЦАГІ з дифузором дані А. Я. Мозгова по витраті повітря під дією вітру при установці без повітроводів дані [6] при швидкості (Vд = 0,5Vв) в патрубку (стовбурі), що дорівнює Vд = 2,0 м / с при швидкості вітру Vв = 4,0 м / с, і для циліндричного дефлектора Vд = 1,7 м / с при тій же швидкості Vв вітру.
Малюнок 6 ( Докладніше )
План вентиляційної камери з одним дефлектором
В даних ТОВ «Вентстроймонтаж» для дефлекторів «АС» витрати повітря вказані при швидкості Vд = 2,8-2,9 м / с (Vд = 0,7Vв).
Слід зауважити, що при підборі ежекторів, приймаючи а до уваги витрата повітря і при визначенні розрідження при цьому витрату, необхідно користуватися характеристиками дефлекторів, побудованим за даними випробування в аеродинамічній трубі [4].
Так, при зазначених витратах повітря і при показнику Vд / Vв = 2,0 / 4,0 = 0,5 для дефлекторів ЦАГІ коефіцієнт використання динамічного тиску буде дорівнює Рд / Рв = 0,1. Максимальне значення цього показника одно С = 0,55 від Рм і в типі «АС» С = 0,75Рв при нульовій витраті, т. Е. При закритій заслінці в патрубку.
Виходячи з цього, не можна користуватися коефіцієнтом С (ККД) дефлектора без обліку витрати повітря, т. К. Розрідження, що виникає в патрубку (у горловини), вказує величину подоланих їм втрат тиску при даному витраті по мережі до горловини.
Тоді при швидкості вітру Vв = 4,0 м / с (середня за опалювальний період для Москви) і динамічному натиску:
розрідження в патрубку буде близько 1,0 Па при витраті Vд = 0,5Vв. Для дефлекторов типу «АС» наводиться показник максимальний С = 0,75 і при швидкості в патрубку Vд / Vв = 0,7 розрідження в патрубку буде також близько 1,0 (при накладенні паралельної характеристики на графіки ЦАГІ) [4].
Втрати в самому дефлектори (в оголовке) в природному режимі вентиляції в розрахунок не приймаються, т. К. Вони враховані в ККД дефлектора.
У ежекторних системах в режимі механічної витяжки опір дефлектора слід враховувати у вигляді втрат динамічного напору на виході з гирла ствола при швидкості V3 і коефіцієнті місцевого опору z = 1,0 для ЦАГІ і z = 2,0 для «АС». Ці втрати враховуються в загальних втратах ежекторной установки, які повинен подолати вентилятор.
Для прикладу згідно з розрахунковою схемою (рис. 3) приймаємо швидкість в шахті (стовбурі дефлектора) V3 ≈ 0,5 х 4 = 2,0 м / с. Тоді для витрати на секцію L3 = 7 500 м3 / год можна прийняти дефлектор Д3 = 1 250 мм при швидкості V3 = 1,7 м / с і показнику V3 / Vв = 1,7 / 4 = 0,425, при якому показник використання тиску вітру буде дорівнює 0,2 для дефлектора ЦАГІ і близько 0,4 для «АС».
Однак дефлектори Д3 = 1 250 мм мають великі розміри і трудомісткі у виготовленні, транспортуванні та монтажі. Можна встановити два дефлектора Д3 = 800 мм з одним загальним вентилятором. Така компоновка венткамера показана на рис. 5. На будинку по вулиці Профспілковій, 91 в процесі будівництва була зроблена заміна Д3 = 1 250 мм на два Д3 = 800 мм. На великих будівлях з великою витратою повітря установка Д3 = 1 250 мм не виключається.
Для прийнятого діаметра дефлектора треба підібрати діаметр патрубка - Д1 для подачі первинного (робочого) повітря і сопла ежектора d1. Для цього відповідно до рекомендацій по ежектор низького тиску приймається коефіцієнт підмішування (ежекції):
Оптимальним ставленням швидкостей підсмоктується (вторинного) потоку V2 в приймальній камері (рис. 3, позиція 7) до швидкості змішаного потоку в камері змішувача V3 приймається n = V2 / V3 = 0,4.
Малюнок 8 ( Докладніше )
План вентиляційної камери з двома дефлекторами
Виходячи з цього співвідношення, швидкість в приймальній камері кільцевого перерізу для нашого прикладу V2 = 0,4 х 2 = 0,8 м / с. При заданому діаметрі стовбура Д3 = 800 мм і його перетині F3 = 0,5 м2 необхідне кільцевий переріз приймальної камери F2К при V2 = 0,8 м / с і витраті
одно F2К = 1 030 / 0,8 х 3 600 = 0,36 м2.
Тепер при заданому перерізі стовбура F3 і розрахунковому перерізі F2К визначається перетин і діаметр внутрішнього патрубка первинного повітря виходячи з рівних діаметрів стовбура (шахти) Д3 і приймальної камери Д2 - для простоти виготовлення. При інших значеннях коефіцієнтів ежекції b> 0,4 ... 1,0 і, відповідно, великих витратах ежектіруемого повітря L2 і збереженні оптимального співвідношення V2 / V№ = 0,4, діаметр приймальної камери (рис. 3, позиція 7) буде Д2> Д3 і з'явиться перехід на рівні сопла, що буде більше відповідати правилам побудови ежекторів низького тиску. За перетину F2К = 0,36 м2 визначається перетин патрубка первинного повітря fп = F3 - F2К = 0,5 - 0,36 = 0,14 м2 і його діаметр:
Д1 перевіряється на прийнятну швидкість близько 5-6 м / с і втрати, які враховуються при підборі вентилятора з досить обмеженим вибором по тиску.
Малюнок 11 ( Докладніше )
Пропозиція по реконструкції витяжних шахт в будинках з теплими горищами (П-44 і ін.)
Через обмежену напору осьових вентиляторів до 200-250 Па коефіцієнт ежекції в вентиляційних установках приймається низьким b = 0,4-0,5 при низькому ККД.
При розташуванні ежекторів на покритті і, отже, при малому опорі нагнетательной частини ежектори можуть бути без дифузора. Тому їх розрахунок ведеться за формулами для ежекторних систем аварійної вентиляції [7].
Запас енергії в струмені первинного повітря повинен бути достатнім, щоб подолати опір у всмоктуючому D РВС і нагнітальному D РНАг. ділянках ежекторной установки, т. е. тиск, що створюється ежектором без дифузора, так само D РБ. ДІФ. = D РВС + D РНАг.
Величина D РВС складається з:
а) опору оголовка на виході з вентблок ~ D РІГ = 0,5 Па;
б) опору шахти - стовбура дефлектори: вторинне повітря G2 ежектірующее через кільцевий переріз F2 між діаметром стовбура дефлектора Д3 і діаметром патрубка - ежектора Д1.
При швидкості в кільці V2 = 0,4 х V3 = 0,4 х 2,0 = 0,8 м / с, для якої
що при z = 2,0 для кільцевого перерізу буде мати опір D РК ≈ 1,0 Па і з урахуванням опору на тертя в кільцевому перерізі довжиною 1,5 м загальний опір кільця D РК ≈ 2,0 Па. Опір пластинчастих шумоглушників у вентиляційній камері при швидкості в них 1,5 м / с буде близько D РГЛ = 2,0 Па. До сумарному опору в мережі всмоктування слід додати додаткове розрідження в обсязі теплого горища для поліпшення витяжки з верхніх трьох поверхів, для яких природний тиск недостатнє на величину, згідно з розрахунками [1], що дорівнює 10 Па, тоді сумарний опір на лінії всмоктування:
DРВС = D РІГ + D РК + D РГЛ + D РДОП = 0,5 + 2,0 + 2 + 10 ≈ 15,0 Па.
Величина втрат на ділянці нагнітання:
- опір на тертя змішувальної камери D РСМ = 1,0 Па;
- опір оголовка дефлектора при швидкості в стовбурі V3 = 2,0 м / с,
DРДЕФ = 5,0 Па,
DРНАГ = 1 + 5 = 6,0 Па;
- основними втратами в ежекторі є втрати на удар, пов'язані зі змішанням двох співвісних потоків з різними початковими швидкостями.
Втрати на удар пропорційні квадрату різниці швидкостей потоків на початку змішування і враховуються при визначенні динамічного тиску ежектірующее струменя за допомогою безрозмірного коефіцієнта mопт.
Послідовність розрахунку ежектора низького тиску з співвісним підведенням ежектіруемого повітря наведена в табл. 2 для основних діаметрів витяжних шахт (стовбурів дефлекторів) Д3 = 800, 900, 1 000, 1 250 мм. Розрахунки виконані за формулами, наведеними в довіднику для ежекторів аварійної вентиляції з співвісним підведенням ежектіруемого повітря [7].
Розрахунки ежекторних установок виконані при низькому коефіцієнті ежекції і помірних швидкостях потоків в стовбурі ежектора (2,0 м / с), в приймальній камері V2 = 0,8 м / с виходячи, як зазначалося, виходячи з обмежень по тиску осьових вентиляторів і в основному для сохранения условий естественной вентиляции при выключенном вентиляторе, учитывая комбинированный характер предложенной системы.
У табл. 3 наведені дані довідкового характеру деяких відомих автору типів осьових вентиляторів, хоча їх кількість значно більше.
Таблиця 2 ( докладніше )
Розрахунок ежекторних витяжних вентиляційних установок низького тиску з дефлекторами
Таблиця 3Осевие вентилятори для ежекторних комбінованих витяжних систем № п / п Тип, виробник L,
м3 / год Напір,
Па N,
кВт n,
об / хв LW (дБ (А))
max 1 Осьові канальні, тип
FE, фірми «KORF» (РФ) D = 400 2 500 - 3 000 125-100 0,27 / 380 1 300 73 D = 500 4 500 - 6 000 170-150 0,78 / 380 880 68 2 Тип MP 604 T, фірма
«Vorticel» (Італія) 5 000 250 2,5 1 400 79 3 Тип D 400 фірми
«EBM» (Німеччина) 2 000 - 5 000 200-120 0,4 1 400 79
З табл. 2 видно, що ежекторні системи обмежені по витраті повітря до 10 000-11 000 м3 / год при установці двох дефлекторів на секцію стосовно для житлових будівель до 30 поверхів.
Для більш високих будівель і, відповідно, витрат повітря можна використовувати нові комбіновані установки, інтегровані дефлектори з використанням високопродуктивних дахових вентиляторів. Така конструкція пропонується фірмою «UNIVERSAL» (Польща) та показана на рис. 12, 13 з характеристиками, запозиченими з каталогу [5]. У каталозі представлені дані тільки за трьома діаметрами дахових вентиляторів (160, 250, 315), інтегрованих з дефлекторами, спеціально пристосованими для «гібридної» вентиляції, т. Е. Двох режимів - природного і механічного.
Продуктивність установки на рис. 12, 13 (тип DAS (K) -315) має трехскоростной двигун n = 700-900-1 400 об / хв з подачею повітря 1 440-1 800-3 600 м3 / год при тиску, відповідно, 95-170-300 па.
Незначна продуктивність типу 315 не може знайти застосування в високих житлових будинках.
Але сама принципова схема приваблює з метою її реконструкції і пристосування для комбінованої «гібридної» вентиляції в розглянутому нами аспекті.
Малюнок 12 ( докладніше )
Дефлектор інтегрований типу WZs
Малюнок 13 ( докладніше )
Характеристики інтегрованого дефлектора типу WZs
Висновок
У житлових багатоповерхових будівлях слід застосовувати природно-механічну комбіновану витяжну вентиляцію і природний приплив зовнішнього повітря через керовані вручну пристрої (клапани та інші) у вікнах або стінах.
Використовувати індустріальні вентиляційні блоки з установкою на них регульованих решіток або дифузорів (типу ДПУ-М 125 фірми «АРКТОС» або ін.).
Над витяжними шахтами встановлювати дефлектори типу «АС» фірми ТОВ «Вентстроймонтаж».
Використовувати найпростіші ежекторні вентиляційні установки низького тиску з осьовими вентиляторами.
Реконструювати витяжні шахти існуючих житлових будинків з теплими горищами з використанням природно-механічних ежекторних пристроїв.
література
1. Технічні рекомендації по організації повітрообміну в квартирах житлового будинку . ТР АВОК-4-2004. - М., 2004.
2. Малахов М. А. Проект природно-механічної вентиляції житлового будинку в Москві // АВОК. - 2003. - № 3.
3. Харитонов В. П. Природна вентиляція з спонуканням // АВОК. - 2006. - № 3.
4. Батурин В. В. Вентиляція. - М., 1959.
5. Каталог «UNIWERSAL» SP.ZO.O. Польща. 40-029. Katowice.
6. Щокін Р. В. [и др]. Довідник проектувальника з теплопостачання та вентиляції в цивільному будівництві. - Київ, 1959.
7. Довідник проектувальника. Вентиляція і кондиціонування повітря. - Изд. 3. - М., 1978.
8. Дроздов В. Ф. Вентиляція. - М., 1984.
9. Рисін С. А. Довідник. Вентиляційні установки машинобудівних заводів. - М., 1961.
10. Соколов Е. А., Зінгер Н. М. Струменеві апарати. - М., 1970.
