Расчет воздуховодов вентиляции для помещений. Как сделать правильный расчет площади воздуховодов Рассчитать диаметр вентиляции

Основным параметром, характеризующим эффективность , является расход воздуха. Его определяют как сумму значений на отдельных участках воздуховодов со стабильным расходом, ограниченных ответвлениями или заслонками. На каждом таком участке осуществляется расчёт площади воздуховодов и фасонных изделий. При определении формы вентканалов и их квадратуры основным параметром является скорость воздушного потока. Её указывают в нормативах и строительных правилах (СП). Для магистральных трубопроводов она не должна превышать 8 м/с, для ответвлений – не более 5 м/с. А в месте поступления в помещение скорость ограничена до 3 м/с.

Читайте в статье

Зачем нужен расчёт площади воздуховодов и фасонных изделий?

Определение квадратуры воздуховодов необходимо для создания эффективно функционирующей и оптимизации её характеристик:

объёмы перемещаемого воздуха;
скорости воздушных масс;
уровня шума;
энергопотребления.

Кроме того, расчёт должен обеспечивать целый перечень дополнительных эксплуатационных характеристик. К примеру, надлежащий температурный режим в помещении. То есть должна удалять избыток тепла и влажности или минимизировать теплопотери. При этом максимальная/минимальная температура и скорость поступающего в помещение воздуха приводятся к соответствующим нормативам.

Регулируются и качественные параметры поступающего воздуха, а именно: его химический состав, количество взвешенных частиц, наличие и концентрация взрывоопасных элементов и т.п.

Какие данные нужны для расчёта эксплуатационных характеристик воздуховодов?

Прежде всего, во внимание принимаются основные параметры сооружения, такие как назначение самого здания, объём помещений, количество постоянно пребывающего персонала и посетителей, особенности производственного процесса (для промышленных зданий) и т.п.

Проектирование осуществляется в соответствии со следующими нормативными документами:

СП 60.13330.2016 (актуальная редакция СНиП 41-01-2003);
СП 7.13130.2013;
ГОСТ 12.1.005-88 и некоторые другие.

Как рассчитать площадь воздуховода различных типов сечений?

Расчёт квадратуры воздуховодов разных сечений имеет свои особенности, так как расход воздуха у них будет значительно отличаться даже при одинаковых параметрах скорости перемещения воздушных масс и площади. Кроме того, при расчёте вентиляционных сетей большой протяжённости и/или разветвленности учитывается и температура воздуха (если она превышает +20°С). А также аэродинамическое сопротивление воздуховодов и фасонных изделий, зависящее от формы и материала изготовления (различные коэффициенты трения). Учёт этих параметров выражается в использовании различных поправочных коэффициентов в расчётных формулах.

Важная информация! Параметры квадратуры канала и скорость перемещения воздушных потоков обратно пропорциональны. То есть, при большом сечении воздуховода для обеспечения необходимого объёма перемещаемого воздуха достаточно меньшей скорости.

Расчёт квадратуры производится по двум параметрам, взятым из нормативов (фактически эти параметры описывают кратность воздухообмена):

расход воздуха – R (м³/час);
скорость воздушного потока – V (м/с).

Формула площади воздуховодов оперирует параметрами расхода воздуха, взятыми из нормативов:

S = R/k × V, где

K – коэффициент, равный 3600.

Существуют альтернативные формулы, оперирующие другими коэффициентами, к примеру:

S = R × 2,778/V.

При использовании воздуховодов большого сечения существенно снижается уровень шума воздушных потоков и затраты электроэнергии на их перемещение. Однако материалоёмкость таких конструкций значительно выше, что увеличивает их первоначальную стоимость.

Значительное влияние на эффективность перемещение воздушных потоков оказывает форма сечения. В прямоугольных воздуховодах воздушный поток получает большее сопротивление. Однако прямоугольная форма более удобна для монтажа, особенно при недостатке места, и может размещаться впритык к основным строительным конструкциям. Круглые воздуховоды имеют лучшую аэродинамичность, но не всегда вписываются в интерьер. А изделия с высокими эстетическими показателями имеют гораздо большую стоимость. Учитывая приведённые факты, в качестве альтернативы рекомендуется обратить внимание на овальные воздуховоды, сочетающее в себе эргономичность и эффективность.

Как посчитать площадь круглого воздуховода?

Для расчёта диаметра круглого вентканала используется нормативная площадь сечения:

Фактическую площадь получают из формулы:

Как рассчитать площадь воздуховода прямоугольного сечения?

Для прямоугольных коробов используются те же формулы, что и для круглых. Длину сторон вычисляют по формуле:

Dп – диагональ прямоугольника, вписанного в круг (фактически эквивалентный диаметр круга);

a, b – стороны.

Фактическая площадь узнаётся из формулы:

Также для вычисления основных параметров проектировщики используют таблицы.

Расчёт площади овального воздуховода

Диаметры овального воздуховода вычисляются по его площади. Используются следующие формулы:

Р – периметр окружности овалоида,

Площадь овального воздуховода вычисляется по формуле:

a, b – большой и малый диаметр овала, соответственно.

Расчёт площади фасонных частей воздуховодов

При создании разветвленных систем используются различные фасонные изделия:

отводы – тройники с одинаковым или разным сечением;
утка – отвод s-образной формы;
зонт;
переходники:

между различными сечениями одной формы (как правило, разные диаметры);
между различными типами сечений (к примеру, от прямоугольной, к круглой).

Каждое из представленных фасонных изделий рассчитывается по отдельным формулам, вследствие чего их общий расчёт является довольно сложным. Даже опытным проектировщикам требуется инженерная помощь в расчётах площади воздуховодов. Для этого они используют специальные программы.

Какие существуют программы для определения параметров фасонных частей воздуховодов?

Было разработано множество программ для расчёта площади фасонных частей воздуховодов:

Vent-Calc v2.0 – универсальное средство проектирования и расчёта основных параметров . Как утверждают разработчики, ключевыми параметрами для расчёта являются расход воздуха и длина воздуховодов. Получив от оператора эти данные, программа самостоятельно с генерирует прототип вентиляционной сети с указанием аэродинамического сопротивления по каждой ветви, ограниченной фасонными изделиями. Сумма этих показателей является основой для подбора силовой вентилирующей установки. С недавнего времени этот программный комплекс стал бесплатным;
MagiCAD – программное обеспечение для проектирования всех типов инженерных коммуникаций. Файлы проекта могут быть импортированы в ADT и AutoCAD;
GIDRV 3.093 – калькулятор расчёта площади воздуховодов и фасонных изделий для естественного типа с учётом аспирации здания;
Fans 400 – специализированное ПО для расчёта противодымной вентиляции;
Ducter 2.5 – программа расчёта площади фасонных частей воздуховодов.

Существует несколько более простых программ и макросов, написанных на основе Microsoft Excel. В основном они выполняют расчёт аэродинамики воздуховодов различных сечений.

Также на некоторых сайтах можно встретить онлайн-калькуляторы площади поверхности воздуховодов, которые предлагают компании, занимающиеся оказанием соответствующих услуг.

Если вентиляция в доме или квартире не справляется со своими задачами, то это чревато очень серьёзными последствиями. Да, проблемы в работе этой системы проявляются на так быстро и чувствительно, как, скажем неполадки с отоплением, и не все хозяева уделяют им адекватное внимание. Но результаты могут быть весьма печальными. Это - спертый переувлажненный воздух в помещениях, то есть идеальная среда для развития болезнетворных микроорганизмов. Это - запотевшие окна и сырые стены, на которых вскорости могут появиться очаги плесени. Наконец, это - попросту снижение комфорта из-за распространяющихся от санузла, ванной, кухни в жилую зону запахов.

Чтобы избежать застойных явлений, в помещениях в течение отрезка времени должен происходить обмен воздуха с определённой кратностью. Приток осуществляется через жилую зону квартиры или дома, вытяжка – через кухню, ванную, санузел. Именно для этого там и располагаются окна (отдушины) вытяжных вентиляционных каналов. Нередко хозяева жилья, затевающие ремонт, спрашивают, можно ли заделать эти отдушины или уменьшить их в размерах, чтобы, например, установить на стенах те или иные предметы мебели. Так вот - полностью перекрывать их однозначно нельзя, а перенос или изменение в размерах возможны, но не только с условием, что будет обеспечена необходимая производительность, то есть способность пропустить требуемый объем воздуха. А как это определить? Надеемся, читателю помогут предлагаемые калькуляторы расчета площади сечения вытяжной отдушины вентиляции.

Калькуляторы будут сопровождаться необходимыми пояснениями по проведению вычислений.

Расчет нормального воздухообмена для эффективной вентиляции квартиры или дома

Итак, при нормальной работе вентиляции в течение часа воздух в помещениях должен постоянно меняться. Действующими руководящими документами (СНиП и СанПиН) установлены нормы притока свежего воздуха в каждое из помещений жилой зоны квартиры, а также минимальные объемы его вытяжки через каналы, расположенные на кухне, в ванной в санузле, иногда – и в некоторых других специальных помещениях.

Тип помещения	Минимальные нормы воздухообмена (кратность в час или кубометров в час)
	ПРИТОК	ВЫТЯЖКА
Требования по Своду Правил СП 55.13330.2011 к СНиП 31-02-2001 «Одноквартирные жилые дома»
Жилые помещения с постоянным пребыванием людей	Не менее однократного обмена объема в течение часа	-
Кухня	-	60 м³/час
Ванная, туалет	-	25 м³/час
Остальные помещения		Не менее 0,2 объема в течение часа
Требования по Своду Правил СП 60.13330.2012 к СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»
Минимальный расход наружного воздуха на одного человека: жилые помещения с постоянным пребыванием людей, в условиях естественного проветривания:
При общей жилой площади более 20 м² на человека	30 м³/час, но при этом не менее 0,35 от общего объема воздухообмена квартиры в час
При общей жилой площади менее 20 м² на человека	3 м³/час на каждый 1 м² площади помещения
Требования по Своду Правил СП 54.13330.2011 к СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные»
Спальная, детская, гостиная	Однократный обмен объема в час
Кабинет, библиотека	0,5 от объема в час
Бельевая, кладовка, гардеробная		0,2 от объема в час
Домашний спортзал, биллиардная		80 м³/час
Кухня с электрической плитой		60 м³/час
Помещения с газовым оборудованием	Однократный обмен + 100 м³/час на газовую плиту
Помещение с твёрдотопливным котлом или печью	Однократный обмен + 100 м³/час на котел или печь
Домашняя прачечная, сушилка, гладильная		90 м³/час
Душевая, ванная, туалет или совмещенный санузел		25 м³/час
Домашняя сауна		10 м³/час на каждого человека

Пытливый читатель наверняка заметит, что нормативы по разным документам несколько отличаются. Причем, в одном случае нормы устанавливаются исключительно по размерам (объему) помещения, а другом – по количеству людей постоянно пребывающих в этом помещении. (Под понятием постоянного пребывания имеется в виду нахождение в комнате 2 часа и более).

Поэтому при проведении расчетов вычисления минимального объема воздухообмена желательно проводить по всем доступным нормативам. А затем – выбрать результат с максимальным показателем – тогда ошибки точно не будет.

Провести быстро и точно расчет притока воздуха для всех помещений квартиры или дома поможет первый предлагаемый калькулятор.

Калькулятор расчета требуемых объемов притока воздуха для нормальной вентиляции

Укажите запрашиваемые данные и нажмите «РАССЧИТАТЬ НОРМУ ПРИТОКА СВЕЖЕГО ВОЗДУХА»

Площадь комнаты S, м²

Высота потолка h, м

Расчет провести:

Тип помещения:

Количество людей, постоянно (более 2 часов) пребывающих в помещении:

На каждого проживающего приходится жилой площади дома или квартиры:

Как видите, калькулятор позволяет провести вычисления и от объёмов помещений, и от количества постоянно пребывающих в них людей. Повторимся, желательно провести оба расчета, а затем выбрать из двух получившихся результатов, если они будут различаться, максимальный.

Проще будет действовать, если заранее составить небольшую таблицу, в которой перечислены все помещения квартиры или дома. А затем в нее вносить полученные значения притока воздуха – для комнат жилой зоны, и вытяжки – для помещений, где предусмотрены вытяжные вентиляционные каналы.

К примеру, это может выглядеть так:

Помещение и его площадь	Нормы притока		Нормы вытяжки
	1 способ – по объему комнаты	2 способ – по количеству людей	1 способ	2 способ
Гостиная, 18 м²	50		-	-
Спальная, 14 м²	39		-	-
Детская, 15 м²	42		-	-
Кабинет, 10 м²	14		-	-
Кухня с газовой плитой, 9 м²	-	-	60
Санузел	-	-		-
Ванная	-	-		-
Гардероб-кладовая, 4 м²				-
Суммарное значение				177
Принимаемое общее значение воздухообмена

Затем суммируются максимальные значения (они в таблице для наглядности выделены подчёркиванием), отдельно для притока и для вытяжки воздуха. А так как при работе вентиляции должно соблюдаться равновесие, то есть сколько воздуха в единицу времени поступило в помещения – столько же должно и выйти, итоговым выбирается также максимальное значение из полученных двух суммарных. В приведенном примере – это 240 м³/час.

Этот значение и должно быть показателем суммарной производительности вентиляции в доме или квартире.

Распределение объемов вытяжки по помещениям и определение площади поперечного сечения каналов

Итак, найден объем воздуха, который должен поступить помещения квартиры в течение часа и, соответственно, выведен за это же время.

Далее, исходят их количества вытяжных каналов, имеющихся (или планируемых к организации – при проведении самостоятельного строительства) в квартире или доме. Полученный объем необходимо распределить между ними.

Для примера, вернемся к таблице выше. Через три вентиляционных канала (кухня, санузел и ванная) необходимо отвести 240 кубометров воздуха в час. При этом из кухни по расчетам должно отводиться не менее 125 м³, из ванной и туалета по нормативам – не менее, чем по 25 м³. Больше – пожалуйста.

Поэтому напрашивается такое решение: кухне «отдать» 140 м³/час, а оставшееся - разделить поровну между ванной и санузлом, то есть по 50 м³/час.

Ну а зная объем, который необходимо отвести в течение определённого времени – несложно подсчитать ту площадь вытяжного канала, которая гарантированно справится с задачей.

Правда, для расчетов требуется еще и значение скорости воздушного потока. А она тоже подчиняется определённым правилам, связанным с допустимыми уровнями шума и вибрации. Так, скорость потока воздуха на вытяжных вентиляционных решетках при естественной вентиляции должна быть в пределах диапазона 0,5÷1,0 м/с.

Приводить формулу расчета здесь не будем – сразу предложим читателю воспользоваться онлайн-калькулятором, который определит требуемую минимальную площадь сечения вытяжного канала (отдушины).

Чтобы вентиляционная система в доме работала эффективно, необходимо во время ее проектирования произвести расчеты. Это позволит не только использовать оборудование с оптимальной мощностью, но и сэкономить на системе, полностью сохранив все требуемые параметры. Проводится согласно определенным параметрам, при этом для естественной и принудительной систем используют совершенно различные формулы. Отдельно внимание следует уделять тому, что принудительная система требуется не всегда . Например, для городской квартиры вполне достаточно естественного воздухообмена, но при соблюдении определенных требований и норм.

Расчет размера воздуховодов

Чтобы рассчитать вентиляцию помещения, следует определить, каким будет сечение трубы, объем воздуха, проходящего через воздуховоды, скорость потока. Такие расчеты важны, так как малейшие ошибки приводят к плохому воздухообмену, шуму всей кондиционной системы или большим перерасходам финансовых средств при монтаже, электричества для работы оборудования, которое предусматривает вентиляция.

Чтобы выполнить расчет вентиляции для помещения, узнать площадь воздуховодного канала, необходимо использовать такую формулу:

Sс = L * 2,778 / V, где:

Sс – это расчетная площадь канала;
L – значение расхода воздуха, проходящего через канал;
V – значение скорости воздуха, проходящего через воздуховодный канал;
2,778 – специальный коэффициент, который необходим для согласования размерностей – это часы и секунды, метры и сантиметры, используемые при включении данных в формулу.

Чтобы узнать, какой будет фактическая площадь воздуховодной трубы, необходимо использовать формулу, исходя из типа канала. Для трубы круглого формата применяется формула: S = π * D² / 400, где:

S – число для фактической площади сечения;
D – число для диаметра канала;
π – константа, равная 3,14.

Для труб прямоугольного формата понадобится уже формула S = A * B / 100, где:

S – это величина для фактической площади сечения:
А, В – это длина сторон прямоугольника.

Вернуться к оглавлению

Соответствие площади и расхода

Диаметр трубы равен 100 мм, он соответствует прямоугольному воздуховоду на 80*90 мм, 63*125 мм, 63*140 мм. Площади прямоугольных каналов составят 72, 79, 88 см². соответственно. Скорость воздушного потока может быть различной, обычно используются такие величины: 2, 3, 4, 5, 6 м/с. В таком случае расход воздуха в прямоугольном воздуховоде составит:

при движении в 2 м/с – 52-63 м³/ч;
при движении в 3 м/с – 78-95 м³/ч;
при движении в 4 м/с – 104-127 м³/ч;
при скорости в 5 м/с – 130-159 м³/ч;
при скорости в 6 м/с – 156-190 м³/ч.

Если расчет вентиляции проводится для круглого канала с диаметром в 160 мм, то ей будут соответствовать прямоугольные воздуховоды на 100*200 мм, 90*250 мм с площадями сечения 200 см² и 225 см² соответственно. Чтобы помещение отлично вентилировалось, требуется соблюдать следующий расход при определенных скоростях движения воздушных масс:

при скорости в 2 м/с – 162-184 м³/ч;
при скорости в 3 м/с – 243-276 м³/ч;
при движении в 4 м/с – 324-369 м³/ч;
при движении в 5 м/с – 405-461 м³/ч;
при движении в 6 м/с – 486-553 м³/ч.

Используя такие данные, вопрос, как , решается довольно просто, следует только определиться, есть ли необходимость применять калорифер.

Вернуться к оглавлению

Вычисления для калорифера

Калорифер представляет собой оборудование, предназначенное для кондиционирования помещения с подогревом воздушных масс. Применяется это устройство для создания более комфортной обстановки в холодное время года. Калориферы используются в системе принудительного кондиционирования. Еще на этапе проектирования важно рассчитать мощность оборудования. Делается это на основании производительности системы, разницы между наружной температурой и температурой воздуха в помещении. Два последних значения определяются согласно СНиПам. При этом надо учесть, что в помещение должен поступать воздух, температура которого не меньше +18 °C.

Разница между наружными и внутренними условиями определяется с учетом климатической зоны. В среднем во время включения калорифер обеспечивает нагрев воздуха до 40 °C, чтобы компенсировать разницу между теплым внутренним и наружным холодным потоком.

I = P / U, где:

I – это число для максимально потребляемого оборудованием тока;
Р – мощность устройства необходимого для помещения;
U – напряжение для питания калорифера.

Если нагрузка меньше, чем требуется, то надо устройство выбирать не таким мощным. Температуру, на уровень которой калорифер может нагреть воздух, рассчитывают по такой формуле:

ΔT = 2,98 * P / L, где:

ΔT – число разности температур воздуха, которое наблюдает на входе и на выходе системы кондиционирования;
Р – мощность устройства;
L – величина производительности оборудования.

В жилом помещении (для квартир и частных домов) калорифер может иметь мощность 1-5 кВт, а вот для офисных значение берется больше – это 5-50 кВт. В некоторых случаях электрические калориферы не используются, оборудование тут подключается к водяному отоплению, что позволяет экономить электроэнергию.

При устройстве системы вентиляции важно правильно подобрать и определить параметры всех элементов системы. Необходимо найти требуемое количество воздуха, подобрать оборудование, рассчитать воздуховоды, фасонные элементы и другие комплектующие вентиляционной сети. Как проводится расчет воздуховодов вентиляции? Что влияет на их размер и сечение? Разберем этот вопрос подробнее.

Воздуховоды необходимо рассчитывать с двух точек зрения. Во-первых, подбирается необходимое сечение и форма. При этом необходимо учитывать количество воздуха и другие параметры сети. Также уже при изготовлении рассчитывается количество материала, например, жести, для изготовления труб и фасонных элементов. Такой расчет площади воздуховодов позволяет заранее определить количество и стоимость материала.

Типы воздуховодов

Для начала пару слов скажем и материалах и типах воздуховодов. Это важно из-за того, что в зависимости от формы воздуховодов существуют особенности его расчета и выбора площади поперечного сечения. Также важно ориентироваться и на материал, так как от него зависит особенности движения воздуха и взаимодействие потока со стенками.

Если коротко, то воздуховоды бывают:

Металлические из оцинкованной или черной стали, нержавейки.
Гибкие из алюминиевой или пластиковой пленки.
Жесткие пластиковые.
Тканевые.

По форме воздуховоды изготовливаются круглого сечения, прямоугольного и овального. Наиболее часто используются круглые и прямоугольные трубы.

Большая часть из описанных воздуховодов изготовливаются в заводских условиях, например, гибкие из пластика или тканевые, и изготовить их на объекте или в небольшой мастерской сложно. Большая часть изделий, которым требуется расчет, производят из оцинкованной стали или нержавейки.

Из оцинкованной стали изготовляются как прямоугольные, так и круглые воздуховоды, причем для производства не требуется особо дорогостоящее оборудование. В большинстве случаев достаточно гибочного станка и устройства для изготовления круглых труб. Не считая мелкого ручного инструмента.

Расчет поперечного сечения воздуховода

Основная задача, которая возникает при расчете воздуховодов - это выбор поперечного сечения и формы изделия. Этот процесс проходит при проектировании системы как в специализированных компаниях, так и при самостоятельном изготовлении. Необходимо провести расчет диаметра воздуховода или сторон прямоугольника, выбрать оптимальное значение площади поперечного сечения.

Расчет поперечного сечения проводят двумя способами:

допустимых скоростей;
постоянной потери давления.

Метод допустимых скоростей проще для неспециалистов, поэтому рассмотрим в общих чертах его.

Расчет сечения воздуховодов методом допустимых скоростей

Расчет сечения воздуховода вентиляции методом допустимых скоростей базируется на нормированной максимальной скорости. Скорость выбирается для каждого типа помещения и участка воздуховода в зависимости от рекомендуемых значений. Для каждого типа здания существуют максимально допустимые скорости в магистральных воздуховодах и ответвлениях, выше которых использование системы затруднено из-за шума и сильных потерь давления.

Рис. 1 (Схема сети для расчета)

В любом случае, перед началом расчета необходимо составить план системы. Для начала необходимо рассчитать требуемое количество воздуха, которое нужно подать и удалить из помещения. На этом расчете будет базироваться дальнейшая работа.

Сам процесс расчета сечения методом допустимых скоростей упрощенно состоит из таких этапов:

Создается схема воздуховодов, на которой отмечаются участки и расчетное количество воздуха, которое будет по ним транспортироваться. Лучше на ней же указать все решетки, диффузоры, изменения сечения, повороты и клапаны.
По подобранной максимальной скорости и количеству воздуха рассчитывается сечение воздуховода, его диаметр или размер сторон прямоугольника.
После того, как известны все параметры системы, можно подобрать вентилятор необходимой производительности и напора. Подбор вентилятора базируется на расчете падения давления в сети. Это существенно сложнее, чем просто подобрать сечение воздуховода на каждом участке. Этот вопрос мы рассмотрим в общих чертах. Так как иногда просто подбирают вентилятор с небольшим запасом.

Для расчета необходимо знать параметры максимальной скорости воздуха. Их берут из справочников и нормативной литературы. В таблице приведены значения для некоторых зданий и участков системы.

Нормативная скорость

Значения приблизительные, но позволяют создать систему с минимальным уровнем шума.

Рис, 2 (Номограмма круглого жестяного воздуховода)

Как использовать этих значения? Их необходимо подставить в формулу или использовать номограммы (схемы) для разных форм и типов воздуховодов.

Номограммы обычно даются в нормативной литературе или в инструкции и описании воздуховодов конкретного производителя. Например, такими схемами комплектуются все гибкие воздуховоды. Для труб из жести данные можно найти в документах и на сайте производителя.

В принципе, можно не использовать номограмму, а найти требуемую площадь сечения, исходя из скорости воздуха. А площади подобрать по диаметру или ширине и длине прямоугольного сечения.

Пример

Рассмотрим пример. На рисунке приведена номограмма для круглого воздуховода из жести. Номограмма полезна еще и тем, что на ней можно уточнить потери давления на участке воздуховода при заданной скорости. Эти данные потребуются в дальнейшем для подбора вентилятора.

Итак, какой воздуховод подобрать на участке сети (ответвлении) от решетки до магистрали, по которому будет прокачиваться 100 м³/ч? На номограмме находим пересечения заданного количества воздуха с линией максимальной скорости для ответвления 4 м/с. Также недалеко от этой точки находим ближайший (больший) диаметр. Это труба диаметром 100 мм.

Таким же образом находим сечение для каждого участка. Все подобрано. Теперь осталось провести подбор вентилятора и расчет воздуховодов и фасонных частей (если это необходимо для производства).

Подбор вентилятора

Составляющей частью метода допустимых скоростей является расчет потерь давления в сети воздуховодов для подбора вентилятора необходимой производительности и напора.

Потери давления на прямых участках

В принципе, требуемую производительность вентилятора можно узнать путем сложения необходимого количества воздуха для всех помещений здания и подбором подходящей модели в каталоге производителя. Но проблема в том, что максимальное количество воздуха, указанное в документации к вентилятору, он способен подать лишь без сети воздуховодов. А при подключении трубы его производительность будет падать в зависимости от потери давления в сети.

Для этого в документации каждому вентилятору дается диаграмма производительности в зависимости от падения давления в сети. А как же рассчитать это падение? Для этого необходимо определить:

падение давления на ровных участках воздуховодов;
потери на решетках, поворотах, тройниках и других фасонных элементах и препятствиях в сети (местных сопротивлениях).

Потери давления на участках воздуховодов рассчитываются по той же приведенной номограмме. От точки пересечения линии скорости движения воздуха в подобранном воздуховоде и его диаметра находим потери давления в паскалях на метр. Далее высчитываем полные потери давления на участке определенного диаметра умножением удельной потери на длину.

Для нашего примера с воздуховодом 100 мм и скоростью около 4 м/с потери давления будут составлять около 2 Па/м.

Потери давления на местных сопротивлениях

Расчет потерь давления на поворотах, изгибах, тройниках, изменения сечения и переходах существенно сложнее чем на прямых участках. Для такого на той же приведенной выше схеме указываются все элементы, которые могут препятствовать движению.

Рис 3 (Некоторые к. м. с.)

Далее необходимо для каждого такого местного сопротивления в нормативной литературе найти коэффициент местного сопротивления (к. м. с), который обозначается буквой ζ (дзетта). Потеря давления на каждом таком элементе находится по формуле:

Pм. с.=ζ×Pд

где Pд=V2×ρ/2 - динамическое давление (V - скорость, ρ - плотность воздуха).

Например, если на уже рассматриваемом нами участке диаметром 100 мм со скоростью движения воздуха 4 м/с будет находиться круглый отвод (поворот 90 градусов) к. м. с. которого 0,21 (по таблице), потери давления на нем будут составлять

Pм. с.=0,21 · 42·(1,2/2) = 2,0 Па.

Средняя плотность воздуха при температуре 20 градусов составляет 1,2 кг/м3.

Рис 4 (Пример таблицы)

По найденным параметрам подбирается вентилятор.

Расчет материала для воздуховодов и фасонных элементов

Расчет площади воздуховодов и фасонных изделий необходим при их производстве. Он делается для того, чтобы определить количество материала (жести) для изготовления участка трубы или какого-либо фасонного элемента.

Для расчета необходимо использовать лишь формулы из геометрии. Например, для круглого воздуховода находим диаметр окружности, умножением которого на длину участка получим площадь наружной поверхности трубы.

Для изготовления 1 метра трубопровода диаметром 100 мм потребуется: π·D·1=3.14·0.1·1=0.314 м² жести. Также необходимо учитывать от 10-15 мм запаса на соединение. Также рассчитывается и прямоугольный воздуховод.

Расчет фасонных частей воздуховодов осложнен тем, что для него не существует определенных формул, как для круглого или прямоугольного сечения. Для каждого элемента необходимо проводить раскрой и рассчитывать необходимое количество материалов. Это делается на производстве или в жестяных мастерских.

Для передачи приточного или вытяжного воздуха от вентиляционных установок в гражданских или производственных зданиях применяются воздухопроводы различной конфигурации, формы и размера. Зачастую их приходится прокладывать по существующим помещениям в самых неожиданных и загроможденных оборудованием местах. Для таких случаев правильно рассчитанное сечение воздуховода и его диаметр играют важнейшую роль.

Факторы, оказывающие влияние на размеры воздухопроводов

На проектируемых или вновь строящихся объектах удачно проложить трубопроводы вентиляционных систем не составляет большой проблемы – достаточно согласовать месторасположение систем относительно рабочих мест, оборудования и других инженерных сетей. В действующих промышленных зданиях это сделать гораздо сложнее в силу ограниченного пространства.

Этот и еще несколько факторов оказывают влияние на расчет диаметра воздуховода:

Один из главных факторов – это расход приточного или вытяжного воздуха за единицу времени (м 3 /ч), который должен пропустить данный канал.
Пропускная способность также зависит от скорости воздуха (м/с). Она не может быть слишком маленькой, тогда по расчету размер воздухопровода выйдет очень большим, что экономически нецелесообразно. Слишком высокая скорость может вызвать вибрации, повышенный уровень шума и мощности вентиляционной установки. Для разных участков приточной системы рекомендуется принимать различную скорость, ее значение лежит в пределах от 1.5 до 8 м/с.
Имеет значение материал воздуховода. Обычно это оцинкованная сталь, но применяются и другие материалы: различные виды пластмасс, нержавеющая или черная сталь. У последней самая высокая шероховатость поверхности, сопротивление потоку будет выше, и размер канала придется принять больше. Значение диаметра следует подбирать согласно нормативной документации.

В Таблице 1 представлена нормаль размеров воздуховодов и толщина металла для их изготовления.

Таблица 1

Примечание: Таблица 1 отражает нормаль не полностью, а только самые распространенные размеры каналов.

Воздуховоды производят не только круглой, но и прямоугольной и овальной формы. Их размеры принимаются через значение эквивалентного диаметра. Также новые методы изготовления каналов позволяют использовать металл меньшей толщины, при этом повышать в них скорость без риска вызвать вибрации и шум. Это касается спирально-навивных воздухопроводов, они имеют высокую плотность и жесткость.

Вернуться к оглавлению

Расчет габаритов воздухопровода

Сначала необходимо определиться с количеством приточного или вытяжного воздуха, которое требуется доставить по каналу в помещение. Когда эта величина известна, площадь сечения (м 2) рассчитывают по формуле:

В этой формуле:

ϑ – скорость воздуха в канале, м/с;
L – расход воздуха, м 3 /ч;
S – площадь поперечного сечения канала, м 2 ;

Для того чтобы связать единицы времени (секунды и часы), в расчете присутствует число 3600.

Диаметр воздуховода круглого сечения в метрах можно высчитать исходя из площади его сечения по формуле:

S = π D 2 / 4, D 2 = 4S / π, где D – величина диаметра канала, м.

Порядок расчета размера воздухопровода следующий:

Зная расход воздуха на данном участке, определяют скорость его движения в зависимости от назначения канала. В качестве примера можно принять L = 10 000 м 3 /ч и скорость 8 м/с, так как ветка системы – магистральная.
Вычисляют площадь сечения: 10 000 / 3600 х 8 = 0.347 м 2 , диаметр будет – 0,665 м.
По нормали принимают ближайший из двух размеров, обычно берут тот, который больше. Рядом с 665 мм есть диаметры 630 мм и 710 мм, следует взять 710 мм.
В обратном порядке производят расчет действительной скорости воздушной смеси в воздухопроводе для дальнейшего определения мощности вентилятора. В данном случае сечение будет: (3.14 х 0.71 2 / 4) = 0.4 м 2 , а реальная скорость – 10 000 / 3600 х 0.4 = 6.95 м/с.
В том случае если необходимо проложить канал прямоугольной формы, его габариты подбирают по рассчитанной площади сечения, эквивалентного круглому. То есть высчитывают ширину и высоту трубопровода так, чтобы площадь равнялась 0.347 м 2 в данном случае. Это может быть вариант 700 мм х 500 мм или 650 мм х 550 мм. Такие воздухопроводы монтируют в стесненных условиях, когда место для прокладки ограничено технологическим оборудованием или другими инженерными сетями.