ПОСОБИЕ 3.91 к СНиП 2.04.05-91
Вентиляторные установки
Рекомендовано к изданию решением секции Технического Совета арендного предприятия Промстройпроект.
Пособие 3.91 к СНиП 2.04.05-91 разработано Промстройпроектом (канд. техн. наук Б.В.Баркалов) при участии ин-та СантехНИИПроект (канд. техн. наук Л.А.Бычкова) взамен раздела 11 пособия к СНиП 2.04.05.86.
В Пособии 3.91 приводятся указания по расчету потерь давления в установках радиальных вентиляторов и их аэродинамических характеристик. Течение воздуха в вентиляторе и присоединение к нему фасонных частей взаимосвязаны.
Пособие предназначено для специалистов в области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
1. Вентиляторной установкой называют вентилятор с присоединенными фасонными элементами сети, находящимися на расстоянии до пяти диаметров (5Dv) от входного и 3Dg от выходного отверстия, где Dg = 4,4v/P, Av и P – площадь и периметр выходного отверстия вентилятора. Течение воздуха в вентиляторе и присоединенных фасонных элементах взаимосвязаны, поэтому потери давления в установках с радиальными вентиляторами и аэродинамические характеристики вентустановок следует рассчитывать по данному Пособию. Характеристики вентустановок с осевыми вентиляторами следует рассчитывать по работе [1].
__________
1. Бычкова Л.А. Рекомендации по расчету гидравлических сопротивлений сложных элементов систем вентиляции - М., Стройиздат, 1981, 29 с.
2. Коэффициенты гидравлического сопротивления (потерь давления) входного и выходного элементов вентустановки z определены экспериментально и отнесены к динамическому давлению вентилятора Pdv Па. Величина z зависит от вида элемента, его геометрических характеристик, аэродинамической схемы вентилятора, режима его работы и дается при фиксированном расходе воздуха для трех характерных режимов: оптимального, соответствующего расходу Lopt м3/ч, при максимальном значении КПД, и на границах аэродинамической характеристики вентилятора, соответствующих значению 0,9hmax слева L1 и справа L2 от оптимального режима (рис. 1). При расположении рабочей точки на характеристике вентилятора в промежутке между оптимальным режимом и границей рабочей области величину коэффициента z следует определять интерполяцией.
3. Потери полного давления во входном и выходном элементах вентустановки DP, Па, рассчитываются по формуле:
(1)где
- сумма коэффициентов сопротивления входного и выходного элементов, 
- динамическое давление вентилятора в рабочей точке, Па.4. Коэффициенты сопротивления фасонных элементов вентиляторной установки z рекомендуется определять:
a) для входных элементов – по табл. 1 и 2;
b) для выходных элементов – по табл. 3-5;
для составных элементов за вентиляторами с лопатками, загнутыми назад, показанных на рис. 2, при
= l / Dg = 1-1,5; n = A / Av = 1,5 - 2,6; 
= H / Dg = 1 - 2 принимать равными z=2 при L1, z =0,7 при Lopt и L2.5. Полное давление вентустановки
, Па, меньше полного давления вентилятора на величину потерь в присоединенных фасонных элементах и равно: = Pv - DP (2)6. КПД вентустановки h' меньше КПД вентилятора на величину потерь, вызванных присоединительными элементами на входе и выходе
h' = h - Dh = h (1 -
) (3)где h- Кпд вентилятора при заданном расходе воздуха;
Dh и
- суммарное, действительное и относительное снижение КПД, вызванное присоединительными элементами.7. Относительное снижение КПД вентустановки определяется:
a) для входных элементов по табл. 1 и 2;
b) для выходных элементов величина относительного снижения КПД равна:
(4)где z принимается по табл. 3-5 или по п. 4.в. 8. Применение оптимальных способов присоединения вентилятора к сети и учет потерь в элементах присоединения особенно важен, когда доля динамического давления вентилятора в полном Pdv/Pv велика, т.е. при расположении рабочей точки вблизи оптимального режима и в правой части рабочей области аэродинамической характеристики вентилятора.
9. Для преобразования характеристики полного давления вентилятора и характеристику полного давления вентиляторной установки необходимо рассчитать согласно п.п. 3 и 4 потери полного давления в элементах присоединения при фиксированном расходе воздуха в названных в п. 2 трех характерных точках. Затем вычесть эти потери из характеристики вентилятора (п.5) и по полученным трем точкам построить характеристику полного давления
вентиляторной установки (рис.1).Аналогично могут быть построены кривые КПД h' (рис.1) и статистического КПД
вентиляторной установки.10. Рабочая точка вентиляторной установки 4 (рис.1) находится на пересечении характеристики сети с характеристикой полного давления вентиляторной установки. Рабочей точкой 5, находящейся на пересечении характеристики сети с каталожной характеристикой вентилятора, пользоваться не следует, т.к. это может явится причиной значительного снижения фактического расхода воздуха
по сравнению с его расчетной величиной L.11. Если потери в вентустановке вызвали снижение расхода воздуха с L до
м3/ч (рис.1), то для получения требуемого расхода скорость вращения n должна быть увеличена до определяемой по формуле:n' = n L / L' (5)
12. Входные элементы, усиливающие неравномерность воздушного потока (прямоугольные колено, коробка, диффузор и т.п.) рекомендуется размещать от вентилятора на расстоянии, превышающем указанные в п. 1.
Примечание. Потери в прямоугольной входной коробке, поворачивающей поток воздуха на 90оС, не могут значительно превышать потери в прямоугольном колене.
13. Хорошо изготовленные и смонтированные гибкие вставки практически не влияют на характеристики вентустановок, но при несносности их с входом в вентилятор, при провисании материала и уменьшении проходного сечения гибкие вставки являются источником существенных потерь.
Пример 1. Задано определить оптимальные геометрические характеристики и гидравлические потери пирамидального диффузора за радиальным вентилятором с лопатками, загнутыми вперед. Относительная длина диффузора
= l / Dg = 1,5.Решение. По рис.3б находим, что длине
= 1,5 соответствует оптимальная степень расширения n=1,9. Коэффициент сопротивления в таком диффузоре согласно табл. 3 составит на оптимальном режиме 0,3, на левой границе рабочей области 0,5, на правой границе 0,31.Пример 2. Требуется по заданной характеристике полного давления радиального вентилятора с лопатками, загнутыми назад, построить характеристики вентустановки (рис.1).
Перед входом в вентилятор размещен плавный отвод, за вентилятором следует диффузор, отвод, короб.
Решение. Согласно табл. 2 коэффициенты z и относительное снижение КПД установки с плавным отводом R=1,5D0 на входе для трех характерных режимов составят: z=0,4; 0,45 и 0,36;а
=0,01; 0,01 и 0,02.За вентилятором размещен диффузор (
= 1,5, n = 2), отвод (R = Dg) и короб = H/ Dg = 2. Для выходного элемента по п. 4в коэффициенты z для трех характерных режимов работы вентилятора составят: при L1 коэффициент z = 2, при Lopt и L2, z = 0,7. Используя эти значения, рассчитываем по формуле 4 относительное снижение КПД установки под влиянием элементов выхода.Полное давление вентиляторной установки
на характерных режимах определяется по формуле (1) как разность полного давления вентилятора и суммарных потерь давления во входных и выходных элементах установки.Относительное снижение КПД установки в каждой из трех точек суммируется для элементов входа и выхода, а КПД рассчитывается по формуле (3). По полученным трем точкам строится кривая КПД вентустановки.
Рис. 1. Аэродинамические характеристики вентилятора и вентиляторной установки: 1- кривая полного давления вентилятора; 2- кривая полного давления вентиляторной установки;
3- характеристика сети; 4- рабочая точка вентиляторной установки; 5- рабочая точка вентилятора (без учета потерь давления в фасонных присоединительных элементах сети);
6- кривая КПД вентилятора; 7- кривая КПД вентиляторной установки; 8- значение КПД вентилятора, соответствующее рабочей точке 5; 9- значение КПД вентиляторной установки, соответствующее рабочей точке
Рис. 2. Составной присоединительный элемент вентиляторной установки: Av, A – площади поперечного сечения диффузора, м2; l – длина диффузора, м; H - высота воздуховода, м;
Dg - гидравлический диаметр выходного сечения вентилятора Dg=4Av/Ф, где Ф- периметр выходного сечения вентилятора, м.
Рис. 3. Геометрические характеристики оптимальных пирамидальных диффузоров за радиальными вентиляторами: а - размеры диффузоров; б - график оптимальных относительных размеров диффузоров
и nopt=A/Av за вентиляторами с лопатками загнутыми вперед; в- то же, но с лопатками загнутыми назад; Av, A- площадь поперечного сечения диффузора, м2; l- длина диффузора, м; Ф- периметр выходного сечения вентилятора, м.
Рис. 4. Геометрические характеристики оптимальных, плоских несимметричных диффузоров за радиальными вентиляторами: а - размеры диффузоров; б - график оптимальных относительных размеров диффузоров
и nopt = A/Av за вентиляторами с лопатками загнутыми вперед; в- то же, но с лопатками загнутыми назад; Av, A - площадь поперечного сечения диффузора, м2; l- длина диффузора, м; Ф- периметр выходного сечения вентилятора, м.Таблица 1
Значение коэффициентов сопротивления z и относительного снижения КПД
установок радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми вперед| Схемы элементов входа | z/ |
Режим работы вентилятора | |||
| L1 | Lорт | L2 | |||
Схема 1 |
R=1-1,5D0 |
z |
0,4 0,05 |
0,4 0,05 |
0,35 0,1 |
Схема 2 |
ѕ |
z |
2 0,3 |
2 0,3 |
2 0,4 |
Схема 3  = 1 / D0n = (D0 / D1)2 |
 = 1,5n = 0,4 - 0,7 |
z |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
Схема 4 |
n = 1,5 = 0,5n = 2 |
z z |
0 0,04 0,5 0,08 |
0,2 0,08 0,8 0,20 |
0,2 0,12 0,7 0,41 |
| = 1 / D0 n = (D0 / D1)2 |
n = 1,5 = 0,8 n = 2 |
z z |
0,1 0 0,3 0,06 |
0,15 0,03 0,3 0,06 |
0,1 0,06 0,2 0,11 |
| n = 1,5 = 1,5 n = 2 |
z z |
0,2 0,05 0,4 0,07 |
0,2 0,06 0,5 0,14 |
0,15 0,09 0,4 0,22 |
|
Таблица 2
Значение коэффициентов сопротивления z и относительного снижения КПД
установок радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми назад| Схемы элементов входа | z/ |
Режим работы вентилятора | |||
| L1 | Lорт | L2 | |||
Схема 1 |
R=1-1,5D0 |
z |
0,4 0,01 |
0,4 0,02 |
0,36 0,02 |
Схема 2 |
ѕ |
z |
1 0,08 |
1 0,08 |
1 0,20 |
Схема 3 = 1 / D0n = (D0 / D1)2 |
= 1 n = 0,7 = 1,2n = 0,5 = 1,4n = 0,4 |
z z z |
0,7 0,07 0,8 0,02 0,5 0,03 |
0,3 0,07 0,4 0,06 0,5 0,05 |
0,2 0,05 0,3 0,06 0,1 0,02 |
Схема 4  |
n = 1,5 = 0,8 n = 2 |
z z |
0,5 0,03 0,5 0,02 |
0,5 0,06 0,8 0,10 |
0,3 0,08 0,8 0,21 |
| = 1 / D0 n = (D0 / D1)2 |
n = 1,5 = 1,4 n = 2 |
z z |
0,2 0,01 0,2 0,02 |
0,3 0,04 0,3 0,04 |
0,3 0,07 0,7 0,08 |
Таблица 3
Значение коэффициентов сопротивления z установок радиальных вентиляторов с пирамидальными диффузорами на выходе (рис. 3а)
| Вентилятор | Характеристика | Режим работы вентилятора | ||
| диффузора | L1 | Lopt | L2 | |
| Лопатки загнуты вперед | n = 1,5 = 1 2 |
0,4 0,75 |
0,2 0,4 |
0,2 0,5 |
| n = 1,5 = 1,5 2 2,5 |
0,3 0,55 0,8 |
0,1 0,35 0,5 |
0,15 0,35 0,55 |
|
| n = 2 = 2,5 2,5 3 |
0,35 0,4 0,55 |
0,1 0,3 0,3 |
0,1 0,3 0,45 |
|
| Лопатки загнуты назад | n = 1,5 = 1 2 2,5 |
1,1 1,25 1,5 |
0,25 0,2 0,6 |
0,1 0,15 0,4 |
| n = 1,5 = 1,5 2 2,5 |
1,1 1,25 1,5 |
0,15 0,2 0,45 |
0,15 0,15 0,2 |
|
Таблица 4
Значение коэффициентов сопротивления z установок радиальных вентиляторов с плоскими диффузорами на выходе (рис.4а)
| Вентилятор | Характеристика | Режим работы вентилятора | ||
| диффузора | L1 | Lopt | L2 | |
| Лопатки загнуты вперед | n = 1,2 =1 1,5 1,8 |
0,2 0,3 0,45 |
0,1 0,2 0,5 |
0,1 0,35 0,6 |
| n = 1,2 =1,5 1,5 1,8 2 |
0,1 0,2 0,22 0,25 |
0,05 0,1 0,2 0,35 |
0,1 0,2 0,35 0,55 |
|
| n = 1,5 =2,5 2 2,5 |
0,1 0,15 0,3 |
0,1 0,15 0,4 |
0,1 0,35 0,6 |
|
| Лопатки загнуты назад | n = 1,2 =1 1,5 1,8 |
1 1 1,2 |
0,05 0,15 0,45 |
0,1 0,2 0,6 |
| n = 1,2 =1,5 1,5 1,8 2 |
1 1 1,2 1,2 |
0,05 0,2 0,3 0,4 |
0,15 0,2 0,35 0,45 |
|
| n = 1,5 =2,5 2 2,5 |
1 1,2 1,2 |
0,15 0,15 0,4 |
0,1 0,25 0,45 |
|
Значение коэффициентов сопротивления z установок с радиальными вентиляторами
| Схема | Характеристика выхода | Лопатки вентилятора | Режим работы вентилятора | ||
| L1 | Lорт | L2 | |||
Схема 5 |
R = Dou | вперед z назад z |
0,2 0,6 |
0,3 0,2 |
0,3 0,3 |
Схема 6 |
Диффузор n = 2, a = 14°, отвод R = Dou |
вперед z назад z |
0,4 0,2 |
0,2 0,2 |
0,2 0,2 |
Схема 7 |
ѕ |
вперед z назад z |
0,2 0,1 |
0,2 0,1 |
0,2 0,1 |