Программа расчета естественной вентиляции: Программа для расчета и проектирования систем вентиляции Vent Calc

Проектирование систем приточно-вытяжной вентиляции. Стоимость проектирования и расчета вентиляции.

Функционирование современных зданий, предназначенных для бытовых или производственных нужд, немыслимо без инженерных коммуникаций – водопровода, канализации, отопления и вентиляции. Если некоторые из этих систем и могут отсутствовать, то без вентиляции не может быть сдано в эксплуатацию ни одно помещение, в котором будут работать люди.

Цены на проектирование вентиляции

Именно вентиляция обеспечивает приток в помещение свежего воздуха, а также отвод углекислого газа, влаги, дыма и прочих летучих веществ. Без этого гарантировать нормальное самочувствие людей, находящихся в помещении, просто невозможно. Без сомнения, важность вентиляции сложно переоценить, и требования, предъявляемые к ней законодательством и строительными нормами, очень и очень строгие.

Проектирование систем вентиляции — обязательное условие сдачи объекта в эксплуатацию

Конечно, на создание проекта придется потратить некоторую сумму денег, однако стоимость проектирования вентиляции ничтожна по сравнению с той экономией, которую принесет качественно сделанная система.

Правильное вентилирование помещения также обеспечивает необходимый комфорт находящимся в нем людям.

Создание вентиляционной системы обязательно проходит несколько этапов, в том числе анализ исходных данных, а также проектирование и расчет вентиляции.

Проектирование вентиляции. Анализ исходных данных

Любое проектирование инженерных систем начинается с анализа документов. В случае проектирования систем вентиляции такими документами являются строительные чертежи, строительные нормы и правила, а также подробная информация о целях, для которых помещения будут использоваться, тепловая нагрузка на них, предполагаемое наличие людей в помещении и количество отопительных приборов. Это лишь часть информации и на практике ее может понадобиться намного больше, но без этого сделать хороший проект невозможно.

На этом этапе, чем больше информации предоставляется проектантам, и чем она точнее и подробнее, тем качественнее будет проект вентиляции, и тем ниже риск того, что она не будет справляться со своими обязанностями, будет иметь избыточное энергопотребление или вызовет повышенную нагрузку на систему отопления и кондиционирования.

Проектирование и расчет вентиляции

После анализа данных начинается процесс проектирования, и для начала проводятся необходимые расчеты. Расчеты очень важны, ведь они позволяют сделать выбор в пользу того или иного типа вентиляции, каждый из которых имеет свои преимущества. Так, естественная вентиляция не требует затрат электроэнергии, но ее применение ограничено зависимостью от погодных факторов и слабой пропускной способностью. Напротив, вентиляция с механическим побуждением может обеспечить отвод воздуха и его поступление в любых объемах. Понятно, что проектирование приточно-вытяжной вентиляции будет иметь свои особенности, которые в обязательном порядке нужно учитывать.

Этот этап включает в себя проведение:

• Теплотехнических расчетов. Они будут содержать информацию о притоках тепла (летом) и холода (зимой) из окружающей среды, что потребует внести коррективы в системы отопления и вентиляции. Также будет рассчитана возможность рециркуляции воздуха и ее влияние.
• Технических расчетов, включающих расчет двигателей, вентиляторов, диаметров воздуховодов, воздухозаборников и прочих элементов.
• Расчетов энергозатрат на обеспечение работы системы вентиляции.
• Экономических расчетов. Технико-экономическое обоснование позволяет оценить сроки окупаемости системы вентиляции и экономическую эффективность ее работы, а также помогут владельцу здания спрогнозировать будущие расходы на его содержание.

После этого осуществляется собственно проектирование приточно-вытяжной или естественной вентиляции – определение места прокладки воздуховодов, установки вентиляторов, воздухозаборников и других элементов системы. На последнем этапе проектирования и расчета вентиляции создаются необходимые чертежи и подробная спецификация, а все расчеты оформляются в виде приложений к проекту.

Расчётное обоснование границ режимов работы систем естественной и гибридной вентиляции | C.O.K. archive | 2016

Статья подготовлена на основе материалов сборника докладов VI Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции» НИУ МГСУ.

Согласно СП [1] в многоквартирных жилых домах (МЖД) может быть организована естественная приточно-вытяжная вентиляция гравитационного принципа действия с забором воздуха через различные приточные отверстия (приточные и стеновые клапаны, форточки) и удалением через вытяжные вентиляционные индивидуальные каналы. В подавляющем числе вновь строящихся МЖД придерживаются именно этой традиционной схемы вентиляции, имеющей наименьшие капитальные и эксплуатационные затраты. В то же время, современная нормативная база в области расчётных параметров микроклимата помещений МЖД регламентирует поддержание невариативных (постоянных в течение всего периода эксплуатации) воздухообменов в жилых помещениях МЖД со средней необеспеченностью 400 часов в год (16,7 сут/год) [2]. Таким образом, в круглогодичном цикле эксплуатации должно соблюдаться условие:

где n_L — коэффициент обеспеченности воздухообмена, определяемый по следующей формуле:

n⁺ — число результатов расчёта, когда фактический воздухообмен L_ф [м³/ч] был больше или равен нормативному (расчётному) воздухообмену L_н, м³/ч; n^– — то же, когда L_ф < L_н.

Существующие системы естественной вентиляции проектируются на соблюдение следующего условия:

где Δр_сист — потери давления в системе вентиляции, Па; р_р — располагаемое давление, Па; р_г — гравитационное давление при температуре наружного воздуха t_н = +5 °C; р_в — ветровое давление, Па.

В многоквартирных жилых домах может быть организована естественная приточно-вытяжная вентиляция гравитационного принципа действия с забором воздуха через различные приточные отверстия и удалением через вытяжные вентиляционные индивидуальные каналы

Значение гравитационного давления определяется по общепринятой методике таким образом:

где ρ_н и ρ_в — плотности наружного и внутреннего воздуха, соответственно, кг/м³; h₁ — разница между отметками оголовка шахты и приточного клапана окна обслуживаемого помещения, м; g — ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

Влияние фактора ветрового давления учитывается по формуле:

где v_н — скорость наружного воздуха, принимаемая по данным СП [3], м/с; k — безразмерный коэффициент, учитывающий плотность городской застройки [4]; с_ф и с_кр — аэродинамические коэффициенты на фасаде здания в точках расположения приточного отверстия и выброса вытяжного воздуха (оголовка выбросного вентиляционного канала).

Зависимость потерь давления в системах вентиляции от производительности описывается уравнением:

где A — характеристика сопротивления системы вентиляции, Па/(м³/ч)².

Анализ уравнений (3)-(6) показывает, что для естественных систем вентиляции с индивидуальными вытяжными каналами справедлива зависимость:

где р_р(ф) — фактическое располагаемое давление, Па; р_р(р) — расчётное располагаемое давление, Па.

Полученная зависимость (7) позволяет определить фактические воздухообмены индивидуальных вытяжных каналов МЖД при различных сочетаниях р_г и р_в. По формулам (1) и (2) авторами был произведён расчёт и проанализированы значения показателя n_L для жилых помещений и помещений кухни, расположенных на южном фасаде осреднённого пятиэтажного одно секционного МЖД с индивидуальными вытяжными каналами для климатических условий города Нижнего Новгорода с учётом следующих факторов: фактических значений аэродинамических коэффициентов с_ф и с_кр, полученных по результатам испытаний реальных моделей МЖД в аэродинамической трубе (рис. 1) в лаборатории кафедры отопления и вентиляции ФГБОУ ВПО «ННГАСУ»; фактических параметров наружного воздуха ρ_н и v_н по данным метеорологических наблюдений за последние 15 лет (с 1999 по 2014 годы). Результаты расчёта коэффициента n_L приведены на рис. 2-3.

Как следует из рис. 3, учёт ветрового давления в работе системы естественной вентиляции крайне негативно сказывается на коэффициенте обеспеченности воздухообмена n_L, значения которого не превышают 20 % в данном случае.

В тоже время, если конструирование системы естественной вентиляции с индивидуальными вытяжными каналами происходит без учёта ветрового давления, n_L таких систем колеблется в районе 49,9-54,5 % (рис. 2).

Анализ результатов расчётов позволяет сделать вывод, что при проектировании систем вентиляции учёт ветрового давления по существующим традиционным методикам снижает величину коэффициента обеспеченности воздухообмена, однако даже отказ от учёта ветрового давления даёт значения n_L ниже, чем требует действующая нормативная документация в области обеспечения параметров микроклимата помещений МЖД. Таким образом, системы естественной вентиляции не позволяют добиться требуемой обеспеченности воздухообмена для рассматриваемого пятиэтажного МЖД. Данное заключение справедливо для всех МЖД различной этажности, так как параметром, определяющим воздухообмен, является гравитационное давление р_г, расчётные значения которого в летний период пренебрежимо малы. Использование данных систем может быть оправдано в отдельные периоды (месяцы) года. Для этого рассмотрим средний за период с 1999 по 2014 годы коэффициент n_L каждого месяца помещения первого этажа МЖД для варианта без учёта ветрового давления р_в (рис. 2). Результаты расчёта приведены на рис. 4.

Приведённые на рис. 4 данные показывают, что для рассматриваемого фасада здания система естественной вентиляции работоспособна с заданным коэффициентом обеспеченности в январе, феврале, марте, ноябре и декабре месяцах. В то же время, в апреле и октябре обеспеченность нормативного воздухообмена не превышает 50-55 %, а в более тёплые месяцы колеблется в интервале n_L = 0-10 %.

С учётом того, что отопительный период в городе Нижнем Новгороде проходил с 26.10.2013 по 28.04.2014 [6, 7], можно сделать вывод, что системы естественной вентиляции не способны поддержать нормативный воздухообмен не только в тёплый, но и в холодный и отопительный периоды в условиях климата Нижегородского региона.

Полученные данные позволяют установить границы эксплуатации систем естественной вентиляции с точностью до месяца и обосновать периоды работы естественного и механического режимов работы гибридных систем вентиляции — на основе полученных месячных коэффициентов обеспеченности. На рис. 5-8 представлены данные о коэффициентах обеспеченности воздухообмена n_L при использовании систем естественной вентиляции, полученные с учётом фактических метеорологических данных для условий городов Владивостока, Новосибирска, Петропавловска-Камчатского и Якутска для вентканалов, рассчитанных только на гравитационное давление на температуру t_н = +5, +10 и +15 °C.

Анализ полученных результатов исследований позволяет сделать вывод, что для зданий, расположенных в различных климатических условиях, границы возможности применения систем естественной вентиляции будут значительно отличаться. Так, для города Якутска при различных расчётных температурах наружного воздуха число месяцев работы естественной вентиляции составляет шесть-восемь месяцев, для города Владивостока — пять-восемь, для города Новосибирска — пять-семь, для города Петропавловска-Камчатского — шесть-десять (фактически 12 месяцев, так как годовое значение n_L = 96,1 %). Действующая в РФ нормативная документация регламентирует как требуемую величину обеспеченности воздухообмена системами вентиляции n_L = 95 %о, так и возможность их замены на механические системы при невозможности обеспечения «естественными» вентсистемами проектных расходов (пункт 7.1.10 СП [2]). Однако отсутствие какой-либо нормативной методики применительно для инженерных расчётов в области определения коэффициента обеспеченности n_L создаёт условия для применения наиболее дешёвых и неэффективных (с точки зрения обеспечения нормативного воздухообмена) естественных гравитационных систем.

Применение систем естественной вентиляции, а также установление границ режимов работы гибридных систем должно быть обосновано расчётом с учётом не граничных условий эксплуатации по периодам, а действительных (фактических) условий эксплуатации, путём обработки статистических метеорологических данных

Предлагаемая авторами методика расчёта позволяет определить научно-обоснованные границы применения систем естественной вентиляции и границы естественного и механического режимов работы гибридных (естественно-механических) систем вентиляции в круглогодичном цикле эксплуатации.

Заключение

Применение систем естественной вентиляции, а также установление границ режимов работы гибридных систем должно быть обосновано расчётом с учётом не граничных условий эксплуатации по периодам, а действительных (фактических) условий эксплуатации путём обработки статистических метеорологических данных. Системы естественной вентиляции наименее энергоэффективны и являются наихудшими с точки зрения обеспечения требуемого (расчётного) воздухообмена и их применение рекомендуется авторами только совместно с механическими системами (гибридная вентиляция) по результатам экономического обоснования и с обязательным установлением границ естественного и механического режимов их работы в круглогодичном цикле эксплуатации по фактическим метеорологическим данным.

Системы естественной вентиляции являются наименее энергоэффективными и наихудшими с точки зрения обеспечения требуемого (расчётного) воздухообмена и их применение рекомендуется авторами только совместно с механическими системами (гибридная вентиляция) по результатам экономического обоснования и с обязательным установлением границ естественного и механического режимов их работы в круглогодичном цикле эксплуатации по фактическим метеорологическим данным

Статья подготовлена в рамках выполнения НИР «Разработка и научное обоснование теплофизических закономерностей переноса теплоты и влаги в неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданиях» (код проекта 3008) с финансированием из средств Минобрнауки Российской Федерации в рамках базовой части государственного задания на научные исследования.

ПетляDA | NIST

LoopDA — это инструмент проектирования естественной вентиляции, разработанный Национальным институтом стандартов и технологий. Версия 3.0 — это обновление исходной версии 1.0, разработанной в 2003 году.

Этот программный инструмент можно использовать для определения размера отверстий естественной вентиляции, необходимых для обеспечения расхода воздуха, удовлетворяющего проектным требованиям на основе требований к минимальной вентиляции и охлаждающей нагрузке, например, определенных с помощью Инструмента пригодности к климату. Используемый метод в значительной степени основан на методе расчета уравнения контура, который предусматривает определение размеров проемов для использования движущего ветра и давления дымовой трубы для достижения проектных скоростей воздушного потока. В этой версии реализован простой тепловой расчет, помогающий определить расчетную температуру и расход воздуха. Оптимизированный интерфейс более эффективно реализует процесс проектирования (по сравнению с версией 1.

0). В документации приведен пример проекта, демонстрирующий использование программного обеспечения.

Загрузить LoopDA 3.0

Следующая процедура позволяет сохранить программу установки «LoopDA.msi» на вашем компьютере.

1. Нажмите «[ LoopDA-setup.msi ]» ниже.
2. Выберите «сохранить эту программу на диск» и нажмите «ОК».
3. Выберите или создайте папку, в которую вы хотите сохранить LoopDA-setup.msi, и нажмите «Сохранить». Это сохранит LoopDA-setup.msi на жестком диске.
4. Откройте папку, в которой вы сохранили LoopDA-setup.msi.
5. Запустите LoopDA-setup.msi и следуйте инструкциям по установке LoopDA.

Загрузите LoopDA 3.0: [ LoopDA-setup.msi ] (приблизительно 1,67 МБ)

Модификации LoopDA

LoopDA 3.0 — это обновление LoopDA 1.0. Он упоминается как 3.0, потому что он использует механизм моделирования CONTAM 3.0 для выполнения анализа. Ниже приведен список новых функций версии 3.0. На некоторые из этих функций повлияли отзывы, предоставленные инженером-конструктором, который оценил удобство использования версии 1. 0 [Daly 2003].

Добавлен простой тепловой расчет

В версии 1.0 от пользователя требовалось выбрать расчетный расход воздуха и перепад температур на основе собственных суждений или расчетов, выполненных вне программы. LoopDA 3.0 теперь обеспечивает простой тепловой расчет, который определяет эти значения на основе нового набора свойств зоны, включая: размеры зоны (площадь пола и площадь внешней поверхности), минимальные требования к воздушному потоку, источники тепла и общий коэффициент теплопередачи площади внешней поверхности. . Диалоговое окно Simple Thermal Design содержит список доступных контуров и связанных зон, а также соответствующие требования к воздушному потоку (минимальная скорость вентиляции и охлаждающая нагрузка). Пользователи устанавливают расчетный расход воздуха для каждого контура на основе этой информации, а затем выполняют простой тепловой расчет:

• сбалансировать поток воздуха через петли,
• задайте расчетные расходы воздуха для элементов естественной вентиляции (трактов и воздуховодов),
• выполнить расчет теплопередачи в установившемся режиме, чтобы определить результирующую температуру вентиляционного воздуха для каждого из компонентов воздушного потока.

Измененный рисунок контура

В LoopDA 1.0 пользователь должен был нарисовать полный контур давления, который начинался и заканчивался в одной и той же точке на SketchPad. Теперь достаточно нарисовать «стрелку», указывающую предполагаемые пути прохождения воздуха через здание. Вытяжка начинается снаружи здания через нужные пути потока и воздуховоды и заканчивается сразу за пределами пути (или воздуховода), через который должен выходить воздух. Этот подход обеспечивает более концептуальное представление о том, как дизайнер может представить предполагаемые схемы воздушного потока.

Интегрированные асимптотические графики

LoopDA 1.0 требовал от пользователя экспортировать данные цикла в текстовый файл, импортировать текстовый файл в шаблон электронной таблицы, а затем использовать электронную таблицу для создания так называемых асимптотических графиков соотношения между размерами пути воздушного потока и воздуховоды, связанные с каждым контуром. Необходимость в этом громоздком процессе отпала. Возможность создания и просмотра этих графиков была напрямую интегрирована в программу, что значительно упростило процесс проектирования.

Упрощенный интерфейс LoopDA

LoopDA 1.0 в значительной степени основывался на кодовой базе ContamW. Это привело к тому, что интерфейс содержал некоторые ненужные и несколько громоздкие функции. Ниже приведен список упрощений интерфейса:

1. Меню были сокращены и теперь включают только команды, относящиеся к LoopDA.
2. Меню размещения значков позволяет рисовать только значки, связанные с LoopDA: зоны, пути и аннотации.
3. Ветровое давление теперь просто учитывается с помощью коэффициента ветрового давления, предоставляемого для каждого отдельного контура оболочки или терминала воздуховода.
4. Для выбора перечислены только те типы элементов расхода, которые доступны в LoopDA (диафрагма, общий степенной закон, саморегулирующийся клапан). Создание каждого пути потока или воздуховода теперь автоматически создает отдельный элемент воздушного потока или воздуховода.
Свойства зоны
5. были улучшены для поддержки простого теплового расчетного расчета.

Расчет упрощенного анализа

Расчеты состоят только из расчетов установившегося воздушного потока с помощью ContamX, поэтому доступ к управлению запуском моделирования отсутствует. Если кто-то хочет выполнить более подробный расчет, проект LoopDA можно сохранить как проект CONTAM, чтобы использовать все возможности CONTAM. Сравнение проектных и расчетных значений осуществляется непосредственно в SketchPad.

Добавлен саморегулирующийся вентиляционный клапан

На основе работы Джеймса Эксли [Axley 2001a] был добавлен компонент саморегулирующегося вентиляционного потока.

Руководство пользователя LoopDA

 

 

Существует скомпилированный файл справки LoopDA в формате HTML (LoopDA.chm), который устанавливается вместе с программой. Доступ к нему можно получить через меню справки в программе. Он также представлен здесь для вашего удобства в формате PDF.

Руководство пользователя LoopDA [PDF: 1,01 МБ] — Последнее обновление: 07.03.2012.

 

Здания и конструкции, качество воздуха в помещении, энергетика и окружающая среда

Проверка естественной вентиляции с помощью программного обеспечения CFD

Естественная вентиляция — это процесс подачи и удаления воздуха через внутреннее пространство без использования вентилятора или другой механической системы. Естественная вентиляция, также называемая пассивной вентиляцией, приводится в действие ветром и дымовыми эффектами, основанными на перепадах температуры и давления, а также на скорости наружного ветра.

Естественная вентиляция, используемая в основном в коммерческих зданиях, таких как офисы, рестораны, спортивные залы или супермаркеты, может снизить затраты на электроэнергию и воздействие на окружающую среду, сохраняя при этом хорошее качество воздуха в помещении и обеспечивая более высокий уровень комфорта для жильцов, особенно по сравнению с механической вентиляцией. кондиционер. Улучшение условий окружающей среды в помещении может иметь дополнительные преимущества, такие как более высокая производительность труда или снижение затрат на здравоохранение.

Это лишь некоторые из причин, по которым инженеры и архитекторы HVAC выбирают естественную вентиляцию при проектировании зданий. Хотя это решение во многих случаях может быть правильным, оно часто основано на нескольких ручных расчетах и ​​предположениях без надлежащего инженерного анализа, подтверждающего это. Доказательство работоспособности можно получить с помощью программного обеспечения для инженерного моделирования, которое представляет собой практичный и эффективный инструмент для расчета ожидаемой скорости вентиляции, схемы распределения воздуха или температуры. К этим факторам вы должны добавить положение здания, воздействие ветра или расположение входа — все это необходимо проверить.

Естественная вентиляция

Роль инженерного моделирования в тестировании естественной вентиляции CFD-моделирование естественной вентиляции в здании с помощью SimScale был до недавнего времени дорогим в использовании. Это одна из основных причин, по которой многие инженеры предпочли полагаться на ручные расчеты, а не инвестировать более 40 тысяч долларов в оборудование и лицензии на локальное программное обеспечение.

В последние годы облачные решения бросили вызов статус-кво, и SimScale является одной из компаний, занимающих лидирующие позиции в области демократизации моделирования или автоматизированного проектирования. SimScale делает очень сложные симуляции простыми и доступными через стандартный веб-браузер. С бесплатной учетной записью сообщества, которая не имеет ограничений по времени или условий, эта платформа позволяет любому человеку в мире настраивать и запускать симуляции параллельно, а затем полностью обрабатывать результаты в облаке, используя только обычный ноутбук или ПК и Интернет-соединение.

Естественная вентиляция

Запись веб-семинара

В приведенном ниже веб-семинаре вы узнаете, как программное обеспечение CFD в облаке может помочь вам виртуально протестировать ваши проекты для разработки надлежащей стратегии естественной вентиляции зданий, обеспечения комфорта жильцов, а также качества воздуха в помещении.