Проектирование и расчет системы дымоудаления для многоэтажного жилого дома

     Сопротивление трению в ответвлениях к дымовому клапану, в шахтах или в воздуховодах, Па, рекомендуется определять по формуле:

     ∆Р₂ = К_ТрНК_сl     (4)

     где коэффициент К_Тр следует принимать при температуре дыма 300⁰С 9,6

     Н - потери давления на трение, по таблице равен 0,166 кг/м³,

     К_с - коэффициент для воздуховодов из строительных материалов, равный 1,7 для бетона;

     l - длина, 3,2м.

     ∆Р₂=9,6*0,166*1,7*3,2=8,7 Па

     Общие потери на первом участке определяются по формуле

     ∆Р₃ = DР₁ ± DР₂     (5)

     И равны

     ∆Р₃=81,4-8,7=72,7 Па.

     Расход  воздуха через неплотности дымового клапана на втором этаже равен

     G_к = 0,0112 (0,2*72,7)^0,5=0,043 кг/с.

     На  основании процентного отношения 100 G_к к расчетному расходу дыма G_Д по таблице находим увеличение плотности смеси дыма и воздуха в дымовой шахте, Dr_э:

     Dr_э = j(100G_к/G_Д)    (6)

     равное Dr_э = 100G_к/G_ж = 100*0,043/1,99=2,16%

     Этому значению Dr_э соответствует увеличение плотности смеси газов на один этаж равное 0,0065 кг/м³.

     Определяем  плотность газа в устье (верхнем конце) шахты или воздуховода

     Dr_у=0,61+Dr_э(N_в-1)    (7)

     где N_в - номер верхнего этажа здания

     Плотность смеси газов в устье шахты по формуле

     Dr_у=0,61+0,0065(9-1)=0,69 кг/м³.

     Расход газов в устье шахты или воздуховода:

G_у= 0,81G_дDr_у/(1 - 0,83Dr_у)    (8)

     где G_д расход дыма (кг/ч),подлежащий удалению из коридора или холла для жилых зданий, G_д =1,99 кг/ч;

     r_у-плотность смеси газов в устье шахты, r_у =0,69 кг/м³

     Равен по формуле (8):

     G_у=0,81*1,99*0,69/(1-0,83*0,69)=2,60кг/с или 9370кг/ч.

     Массовая скорость газов в устье шахты: M=G_у/a=2,6/0,25=10,4кг/(с*м²), а скоростное давление при плотности дыма 0,75 кг/м³ равно M²/2p=10,4²/(2*0,75)=72,1Па.

     По  расходу и скорости газов в устье шахты (рекомендуется принимать не более 15 кг/(с м²)) уточняем при необходимости ее поперечное сечение. Затем по формуле (9) определяем коэффициент сопротивления всей дымовой шахты или системы:

     j_у =9,6Н_шК_мl/h_Ду+0,3К_Т(N-1)    (9)

     Н_ш=Н - потери давления на трение, по таблице равен 0,166 кг/м³;

     К_м=К_с- коэффициент для воздуховодов из строительных материалов, равный 1,7 для бетона;

     К_Т=0,75-учитывает снижение температуры и увеличение плотности газа;

     N-число этажей в здании, N=9;

     l - длина, 3,2м;

     h_Ду- динамическое давление в устье шахты, равное 72,1Па;

     j_у = 9,6*0,166*1,7*3,2*8/72,1+0,3*0,75*8=2,8

     и по формуле (10) потери давления в шахте, Па.

     DР_у=0,5(h_Д1+h_Ду)j_у+DР₁+DР₂    (10)

     где h_Д1-динамическое давление на первом участке, 52 Па;

     h_Ду- динамическое давление и в устье шахты, 72,1Па;

     DР₁-потери давления на первом участке, 72,7Па;

     DР₂-потери давления в устье шахты, 8,7Па

     j_у- коэффициент сопротивления всей дымовой шахты или системы 2,8;

     Р_у=0,5(52+72,1)2,8+72,7+8,7+(0,5*0,75*72,1)=282,1Па

     где учтен также участок присоединения к крышному вентилятору длиной 4м из листовой стали с местным сопротивлением перехода к патрубку вентилятора j=0,5.

     Подсосы воздуха через неплотности конструкции  шахты и воздуховодов до вентилятора G_п кг/с, определяются по суммарному сопротивлению сети до вентилятора:

     G_п = G_псР_сl_с + G_ппР_пl_п + 0,1(G_у – G₁)   (11)

     где: G_пс - удельный подсос воздуха через неплотности шахты и воздуховодов из стальных листов, соединенных сплошным плотным швом, рекомендуется принимать по таблице по классу П,G_пс=0,0015;

     G_пп - удельный подсос воздуха через неплотности шахт из плит или кирпича и других материалов рекомендуется принимать по таблице по классу Н, G_пп=0,0015;

     Р_п, Р_с - периметр внутреннего поперечного сечения шахты и воздуховодов, Р_п,=Р_с=0,2м;

     l_с- длина шахты и воздуховодов из стальных листов, l_с=4м;

     l_п- длина шахты и воздуховодов из других материалов, 9*3,2=28,8м;

     G_у- расход газов и дыма в устье шахты, 2,60 кг/с;

     G₁ - расход газов и дыма на первом участке сети, G₁=1,99 кг/с;

     (G_у- G₁) - подсос воздуха через закрытые клапаны.

     G_п = 0,0015*0,2*4*1,1+0,0015*0,2*28,8*1,1+0,1(2,60-1,99)=0,07кг/с

     Здесь удельные поступления воздуха через неплотности шахты и присоединительного воздуховода приняты по таблице с поправкой коэффициентом 1,1 на их прямоугольное сечение, поскольку конструкция шахты предусмотрена из бетона.

     Общий расход газов перед вентилятором:

     G_сум=G_у+G_п     (12)

     и равняется:

     G_сум=2,60+0,07=2,67 кг/с

     Увеличение  расхода газов происходит в К=G_сум/G_у =2,67/2,60=1,027раза Увеличение расхода газов увеличит потери давления в К₁=(1+К²)/2= (1+1,027²)/2=1,027раза.

     Общие потери на всасывании составят:

     DР_сум=(DР_у+DР_в)К₁+DР_нг   (13)

     где DР_у -потери давления в шахте, 282,1Па;

     К₁ -потери давления, К₁=1,027раза;

     DР_в, DР_нг - потери на выброс газов в атмосферу.

     282,1*1,027=289,7Па.

     Плотность газов перед вентилятором определяем по формуле:

     r_сум=G_сум/[G_Д/0,61+(G_сум–G_Д)/1,2]   (14)

     где G_сум- общий расход газов перед вентилятором, G_сум=2,67 кг/с;

     G_ж- расход дыма, подлежащий удалению из коридора или холла, 1,99кг/с;

     r_сум=2,67/[1,99/0,61+(2,67-1,99)/1,2]=0,69кг/ м³

     И температура газов:

     t_сум=(353-273r_сум)/r_сум=(353-273*0,69)/0,69=238,6⁰С

     Естественное  давление за счет разности удельных весов  наружного воздуха и газов DР_ес, Па, определяется для теплого периода года по формуле (15) и учитывается со знаком минус

     DР_ес =h(g_н - g_сг)+h_в(g_н - g_г)   (15)

     где h-высота дымовой шахты от оси дымового клапана на первом (нижнем) этаже до оси вентилятора, 28,8м;

     h_в- расстояние по вертикали от оси вентилятора до выпуска газов в атмосферу,4м;

     g_н - удельный вес наружного воздуха g_н=3463/(273+t_н)= 3463/(273+20)=11,8Н/м³;

     t_н - температура наружного воздуха в теплый период года, 20°С;

     g_г- удельный вес газов до вентилятора, g_г = 9,81r_сум=9,81*0,69=6,77Н/м³;

     g_сг- средний удельный вес газов до вентилятора, g_сг=0,5(r_в+0,61)= 0,5(6,77+0,61)=3,69Н/м³;

     r_сум - плотность газов перед вентилятором, 0,69кг/ м³.

     DР_ес=28,8(11,8-3,69)+4(11,8-6,77)=253,7Па

     Потери  давления, на которые должна быть рассчитана мощность, потребляемая вентилятором по статическому давлению:

DР_в=DР_сум-DР_ес,     (16)