Cálculo da ventilação natural: padrões de desempenho, parâmetros do canal

Nuances dos cálculos aerodinâmicos

O cálculo da chaminé da sala da caldeira deve levar em consideração as seguintes nuances:

Atendendo às características técnicas da caldeira, determina-se o tipo de estrutura do tronco, bem como o local onde será instalada a chaminé.
A resistência e durabilidade do duto de saída de gás são calculadas.
Também é necessário calcular a altura da chaminé, levando em consideração o volume de combustível queimado e o tipo de tiragem.
Cálculo de turbuladores para chaminés.
A carga máxima da sala da caldeira é calculada determinando a vazão mínima.

Importante! Para esses cálculos, também é necessário saber a carga do vento e o valor de empuxo.

Na última etapa, é realizado um desenho da chaminé com otimização dos trechos.

Cálculos aerodinâmicos são necessários para determinar a altura do tubo ao usar o empuxo natural. Em seguida, também é necessário calcular a taxa de propagação das emissões, que depende do relevo do território, da temperatura do fluxo de gás e da velocidade do ar.

Determinação da altura da chaminé para cumes e telhados planos

A altura do tubo depende diretamente da potência da caldeira. O fator de poluição do duto de combustão não deve exceder 30%.

Fórmulas para cálculo da chaminé com tiragem natural:

Documentos normativos usados em cálculos

Todos os padrões de projeto exigidos para a criação de plantas de caldeira são especificados no SNiP ІІ-35-76. Este documento é a base para todos os cálculos necessários.

Vídeo: um exemplo de cálculo de uma chaminé com calado natural

O passaporte para a chaminé contém não só as características técnicas da estrutura, mas também informações relativas à sua aplicação e reparação. Este documento deve ser emitido imediatamente antes da entrada em funcionamento da chaminé.

Adendo! A reparação de chaminés é um trabalho perigoso que deve ser executado exclusivamente por um especialista, pois requer conhecimentos especialmente adquiridos e muita experiência.

Os programas ambientais estabelecem padrões para as concentrações permitidas de poluentes, como dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, cinzas, etc. Uma zona de proteção sanitária é considerada uma área localizada a 200 metros ao redor da casa da caldeira. Vários tipos de precipitadores eletrostáticos, coletores de cinzas, etc. são usados para limpar gases de combustão.

Design de chaminé com suporte de parede

Independentemente do combustível com o qual o aquecedor está funcionando (carvão, gás natural, óleo diesel, etc.), um sistema de evacuação do produto de combustão é essencial. Por este motivo, os principais requisitos para chaminés são:

Ter desejos naturais suficientes.
Conformidade com os padrões ambientais estabelecidos.
Boa largura de banda.

Cálculo de fornecimento e ventilação de exaustão

AQUECEDOR DE AR

No clima da zona intermediária, o ar que entra na sala deve ser aquecido. Para isso, a ventilação de alimentação é instalada com aquecimento do ar de entrada.

O aquecimento do refrigerante é realizado de várias maneiras - por um aquecedor elétrico, a entrada de massas de ar perto de uma bateria ou aquecimento de fogão. De acordo com SN e P, a temperatura do ar que entra deve ser de pelo menos 18 graus. Celsius.

Consequentemente, a capacidade do aquecedor de ar é calculada dependendo da temperatura externa mais baixa (na região dada). Fórmula para calcular a temperatura máxima para aquecer uma sala por um aquecedor de ar:

N / V x 2,98 onde 2,98 é uma constante.
Exemplo: consumo de ar - 180 metros cúbicos / hora. (garagem). N = 2 kW.
Mais 2.000 W / 180 km / h. x 2,98 = 33 graus cent.
Assim, a garagem pode ser aquecida até 18 graus. A uma temperatura da rua de menos 15 graus.

Tipos de chaminés para salas de caldeiras

Hoje, existem várias variantes de chaminés usadas em salas de caldeiras. Cada um deles tem suas próprias características.

Tubos de metal para salas de caldeiras

Tipos de chaminés metálicas. Cada tipo de tubo deve atender aos padrões ambientais a) mastro único, b) mastro duplo, c) mastro quatro, d) montagem na parede

Eles são uma opção muito popular devido aos seguintes recursos:

facilidade de montagem;
devido à superfície interna lisa, as estruturas não são passíveis de entupimento com fuligem e, portanto, são capazes de fornecer excelente tração;
instalação rápida;
se necessário, tal tubo pode ser instalado com uma ligeira inclinação.

Aconselhamo-lo a estudar como é calculada a altura da chaminé no nosso site.

Importante! A principal desvantagem dos tubos de aço é que seu isolamento térmico se torna inutilizável após 20 anos, o que provoca a destruição da chaminé sob a influência do condensado.

Tubos de tijolo

Por muito tempo não tiveram competidores entre as chaminés. Atualmente, a dificuldade de instalação dessas estruturas reside na necessidade de encontrar um fogareiro experiente e em custos financeiros significativos para a compra dos materiais necessários.

Com o correto arranjo da estrutura e uma fornalha competente, a formação de fuligem praticamente não é observada nessas chaminés. Se essa estrutura foi instalada por um profissional, ela servirá por muito tempo.

Chaminé de tijolos

É muito importante verificar a alvenaria interna e externa quanto a juntas e cantos corretos. Para melhorar a tração, é realizado um transbordamento na parte superior do tubo e, para evitar a formação de fumaça na presença do vento, é utilizado um capô estacionário durável.

Ventilação natural das instalações

Este tipo de sistema de ventilação é o mais acessível. Cumpre integralmente os padrões de saneamento estabelecidos. A ventilação corretamente organizada deve garantir o fluxo desimpedido de ar fresco nas instalações, o deslocamento das massas de ar de exaustão saturadas com dióxido de carbono além de seus limites.

Se dissermos brevemente sobre o princípio da ventilação natural, então ele se baseia nas leis da física. O ar fresco da rua entra no edifício através de rachaduras nas estruturas das janelas e portas e desloca as massas de ar poluído para fora através de aberturas de ventilação especiais localizadas na parte superior das paredes.

Os benefícios da troca de ar naturalmente:

simplicidade de design - apenas grades para aberturas de ventilação são necessárias;
economia - sem necessidade de equipamento elétrico adicional;
a possibilidade de arranjo independente de ventilação natural na casa.

Desvantagens:

a troca normal de ar só é possível com uma diferença significativa entre as temperaturas externa e interna, principalmente no inverno;
o processo de troca de ar controlado por nada e ninguém é chamado de ventilação natural desorganizada, que não é adequada para instalações industriais e locais fechados com alto tráfego de pessoas;
para operação de alta qualidade do sistema, uma passagem desobstruída de fluxos de ar deve ser organizada.

Essa ventilação envolve a indução da circulação do ar sem o uso de ventiladores. Para isso, são feitos orifícios adicionais em caixilhos de janelas, portas e assim por diante. Para organizar adequadamente o sistema de ventilação natural e funcionou de forma eficaz, é necessário primeiro fazer o seu cálculo.

Este tipo de ventilação envolve o movimento espontâneo do fluxo de ar devido à diferença de temperatura dentro e fora do edifício. Tal sistema pode ser canal e sem canal, de acordo com a forma de operação - periódica e contínua.

A abertura / fechamento constante de portas e janelas fornece ventilação do ambiente. A ventilação sem canais é baseada na liberação constante de energia térmica em instalações industriais - o processo de aeração.

Em casas de campo e edifícios urbanos de vários andares, um sistema de ventilação de canal de tipo natural é mais frequentemente organizado. Os canais de ar são dispostos verticalmente diretamente nas paredes das casas, minas especiais ou blocos.

Projeto da chaminé da sala da caldeira

A chaminé pode estar localizada no equipamento de aquecimento ou ficar separada, adjacente à caldeira ou fogão. O tubo deve ser 50 cm mais alto que a altura do telhado. A dimensão da chaminé do troço é calculada em função da potência da sala da caldeira e das suas características de concepção.

Os principais elementos estruturais do tubo são:

poço de saída de gás;
isolamento térmico;
proteção anticorrosiva;
fundação e suporte;
uma estrutura projetada para entrar em dutos de gás.

Diagrama de uma planta de caldeira de tipo moderno

No início, o gás de combustão entra no purificador, que é um dispositivo de limpeza. Aqui, a temperatura da fumaça cai para 60 graus Celsius. Em seguida, contornando os absorvedores, o gás é purificado e só depois liberado no meio ambiente.

Importante! A eficiência da usina de energia da casa da caldeira é amplamente influenciada pela velocidade do gás no canal e, portanto, um cálculo profissional é simplesmente necessário aqui.

Tipos de chaminé

Em modernas usinas de energia de caldeira, vários tipos de chaminés são usados. Cada um deles tem suas próprias características:

Colunar. Consiste em um cilindro interno de aço inoxidável e uma casca externa. O isolamento térmico é fornecido aqui para evitar a formação de condensação.
Quase-fachada. Anexo à fachada do edifício. O design é apresentado em forma de moldura com tubos de gás. Em alguns casos, os especialistas podem fazer sem uma estrutura, mas então a ancoragem em chumbadores é usada e tubos sanduíche são usados, o canal externo é feito de aço galvanizado, o canal interno é feito de aço inoxidável e um selante de 6 cm espessura está localizada entre eles.

Construção de uma chaminé industrial próxima à fachada

Fazenda. Pode consistir em um ou vários tubos de concreto. A treliça é instalada em uma cesta de âncora fixada na base. O projeto pode ser usado em áreas sujeitas a terremotos. Tinta e primer são usados para prevenir a corrosão.
Mastro. Esse tubo tem contrapisos e, portanto, é considerado mais estável. A proteção anticorrosiva é realizada aqui na forma de uma camada isolante de calor e esmalte refratário. Pode ser usado em áreas com risco sísmico aumentado.
Auto-sustentável. São tubos "sanduíche", que são fixados à base por meio de chumbadores. Eles são caracterizados por uma maior resistência, o que permite que as estruturas resistam a qualquer condição climática com facilidade.

Fórmulas de cálculo do sistema de ventilação

A aeração (ventilação) de edifícios com a ajuda da abertura de travessas é uma opção bastante eficaz para ventilação natural.

Pe = (Pvn - Pn) * H * g, onde:

P n (kg / m3) - densidade das massas de ar fora da sala.
P vn (kg / m3) - densidade das massas de ar dentro da sala.
H (m) - distância entre a entrada e a exaustão.
g - aceleração da gravidade (valor constante igual a 9,8 m / s2).

No cálculo da ventilação natural, deve-se levar em consideração a localização das aberturas inferior e superior para a entrada de ar fresco e a remoção do ar residual. Inicialmente, o cálculo é feito para as seções inferiores, depois para as seções superiores dos vãos.Depois disso, é definido o modelo de aeração do edifício.

Cálculo de exaustão

Na sala, aproximadamente no centro entre as aberturas de fluxo e exaustão (travessas), a pressão do ar externa e interna tem o mesmo valor. Neste ponto, o impacto é zero. Consequentemente, o efeito nas seções inferiores das lacunas é calculado pela fórmula:

P1 = H 1 (Pн - Ср), onde

Cp (kg / m3) - igual à temperatura média da densidade do ar ambiente interno.
H 1 (m) - distância do nível de pressões iguais do ambiente externo e interno aos lúmens de alimentação inferiores.

Acima do nível de pressões iguais, no centro dos lúmens de exaustão superiores, um excesso de tensão é criado, o qual é calculado usando a seguinte fórmula:

P2 = H2 (Pн - Quarta)

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É essa pressão que contribui para a remoção das massas de ar externas. A tensão total para a troca de ar interno é calculada usando a fórmula:

Pe = P1 + P2

O ar fresco entra no edifício através de janelas abertas (aberturas) ou válvulas de alimentação especialmente equipadas nas esquadrias das estruturas das janelas. O ar de exaustão é retirado através de aberturas de exaustão equipadas na parte superior das paredes da cozinha, banheiro, lavabo. Além disso, por meio de dutos de ventilação especiais, ele é removido da casa.

Taxa de fluxo de ar

Conhecendo a proporção do ar, você pode calcular facilmente a velocidade do ar com ventilação natural. Primeiro você precisa calcular a área da seção transversal dos dutos.

S = R 2 * Pi, onde

R é o raio da seção do duto de ar equipado na sala.
Pi é uma constante 3,14.

Os dutos de ar devem ter um determinado formato e tamanho. Quando a seção transversal do duto de ar é conhecida, o diâmetro do duto necessário para a sala pode ser calculado usando a seguinte fórmula:

D = 1000 * √ (4 * S / Pi), onde

S é a área da seção transversal dos dutos de ar instalados na casa.
Pi é um valor matemático constante de 3,14.

Se os dutos de ar forem feitos em forma retangular, então, em vez do diâmetro, a área da seção transversal do duto necessário é calculada. Para fazer isso, multiplique a largura e o comprimento do canal de ar. O tamanho da largura com o tamanho do comprimento deve corresponder em uma proporção de 1: 3.

O tamanho mínimo de um canal retangular é de 10x15 cm, o máximo é de 2x2 m. Essas estruturas são ergonômicas, mais fáceis de instalar, aderem melhor às superfícies das paredes e são facilmente mascaradas no teto.

Parâmetros do duto de ar

No processo de criação de um esquema de ventilação natural do tipo canal, uma seção ativa dos dutos de ar é determinada, através da qual um volume de ar suficiente passará para criar uma contra-reação à tensão de projeto. Para o caminho mais longo da rede, os custos de pressão nos dutos de ar são determinados como a soma dessas tensões em todas as seções do duto. Em cada uma dessas seções, os custos de tensão consistem nos custos de atrito e resistência, eles podem ser expressos pela fórmula:

p = Rl + Z, onde

R (Pa / m) - perda específica como resultado do atrito das massas de ar contra a superfície do canal.
l (m) - o comprimento da seção calculada do duto.
Z - custos em áreas de resistência.

A área da seção transversal ativa do duto necessário é calculada pela fórmula:

F = L / (3600V), onde

L (m3 / h) - consumo de ar.
V (m / s) - velocidade de movimento ao longo do duto de fluxo de ar.

As áreas seccionais ativas dos dutos de ventilação são calculadas para a velocidade de fluxo de ar especificada. Para isso, nomogramas especiais são usados ou dados de projeto prontos são retirados de cálculos tabulares.

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Seleção de dutos de ar

Para dutos de ar retangulares de ventilação natural, é selecionado um diâmetro equivalente a um duto de ar arredondado, de acordo com a seguinte fórmula:

dЭ = 2 * a * b / (a + b), onde

aeb (m) são os comprimentos dos lados do duto de ar.

Se produtos de metal são usados, seus valores de custo de fricção são alterados. O parâmetro principal é retirado do nomograma para dutos de ar de aço e multiplicado por um fator:

k = 1,1 - usado para canais de cimento-gesso.
k = 1,15 - usado para produtos de concreto de escória.
k = 1,3 - usado para dutos de ar feitos de tijolos.

O excesso de pressão para superar a resistência em diferentes seções do canal de ar é calculado pela fórmula:

Z = v2 / 2, onde

Z é a soma dos coeficientes de resistência ao longo de todo o comprimento da seção do canal.
v2 / 2 - estresse dinâmico padrão.

Para formar o conceito de ventilação natural, recomenda-se evitar as voltas tortuosas dos canais, um grande número de válvulas e válvulas gaveta. Isso criará resistência adicional. Como regra, 91% de todas as perdas para superar a resistência ocorrem nessas áreas.

A ventilação natural é caracterizada por um pequeno raio de influência, desempenho médio em ambientes com pequeno excedente de calor. Esta é a principal desvantagem do sistema. E as principais vantagens incluem o baixo custo de construção e posterior manutenção e facilidade de instalação.