Комментариев:

• Факторы, оказывающие влияние на размеры воздухопроводов
• Расчет габаритов воздухопровода
• Подбор габаритов под реальные условия

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:

1. Один из главных факторов – это расход приточного или вытяжного воздуха за единицу времени (м 3 /ч), который должен пропустить данный канал.
2. 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.
3. 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:

1. 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.
2. Вычисляют площадь сечения: 10 000 / 3600 х 8 = 0.347 м 2 , диаметр будет – 0,665 м.
3. 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.
4. 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.
5. 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.

Когда известны параметры воздуховодов (их длина, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.

Общие потери давления (в кг/кв.м.) рассчитываются по формуле:

P = R*l + z,

где R - потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l z - потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).

1. Потери на трение:

В круглом воздуховоде потери давления на трение Pтр считаются так:

Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,

где x - коэффициент сопротивления трения, l - длина воздуховода в метрах, d - диаметр воздуховода в метрах, v y g - ускорение свободного падения (9,8 м/с2).

Замечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное сечение, в формулу надо подставлять эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: dэкв = 2АВ/(А + В)

2. Потери на местные сопротивления:

Потери давления на местные сопротивления считаются по формуле:

z = Q* (v*v*y)/2g,

где Q - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода, для которого производят расчет, v - скорость течения воздуха в м/с, y - плотность воздуха в кг/куб.м., g - ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.

Метод допустимых скоростей

При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают нужное сечение воздуховода и потери давления в нем.

Порядок действий при аэродинамическом расчете воздуховодов по методу допустимых скоростей:

1. Начертить схему воздухораспределительной системы. Для каждого участка воздуховода указать длину и количество воздуха, проходящего за 1 час.
2. Расчет начинаем с самых дальних от вентилятора и самых нагруженных участков.
3. Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, определим подходящий диаметр (или сечение) воздуховода.
4. Вычисляем потери давления на трение Pтр.
5. По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления на местные сопротивления z.
6. Располагаемое давление для следующих ветвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных до данного ветвления.

В процессе расчета нужно последовательно увязать все ветви сети, приравняв сопротивление каждой ветви к сопротивлению самой нагруженной ветви. Это делают с помощью диафрагм. Их устанавливают на слабо нагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.

Таблица максимальной скорости воздуха в зависимости от требований к воздуховоду

Назначение	Основное требование
	Бесшумность	Мин. потери напора
	Магистральные каналы	Главные каналы		Ответвления
		Приток	Вытяжка	Приток	Вытяжка
Жилые помещения	3	5	4	3	3
Гостиницы	5	7.5	6.5	6	5
Учреждения	6	8	6.5	6	5
Рестораны	7	9	7	7	6
Магазины	8	9	7	7	6

Примечание: скорость воздушного потока в таблице дана в метрах в секунду.

Метод постоянной потери напора

Данный метод предполагает постоянную потерю напора на 1 погонный метр воздуховода. На основе этого определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянной потери напора достаточно прост и применяется на стадии технико-экономического обоснования систем вентиляции.

1. В зависимости от назначения помещения по таблице допустимых скоростей воздуха выбирают скорость на магистральном участке воздуховода.
2. По определенной в п.1 скорости и на основании проектного расхода воздуха находят начальную потерю напора (на 1 м длины воздуховода). Для этого служит нижеприведенная диаграмма.
3. Определяют самую нагруженную ветвь, и ее длину принимают за эквивалентную длину воздухораспределительной системы. Чаще всего это расстояние до самого дальнего диффузора.
4. Умножают эквивалентную длину системы на потерю напора из п.2. К полученному значению прибавляют потерю напора на диффузорах.
5. Теперь по приведенной ниже диаграмме определяют диаметр начального воздуховода, идущего от вентилятора, а затем диаметры остальных участков сети по соответствующим расходам воздуха. При этом принимают постоянной начальную потерю напора.

Диаграмма определения потерь напора и диаметра воздуховодов

Использование прямоугольных воздуховодов

В диаграмме потерь напора указаны диаметры круглых воздуховодов. Если вместо них используются воздуховоды прямоугольного сечения , то необходимо найти их эквивалентные диаметры с помощью приведенной ниже таблицы.

Замечания:

1. Если позволяет пространство, лучше выбирать круглые или квадратные воздуховоды.
2. Если места недостаточно (например, при реконструкции), выбирают прямоугольные воздуховоды . Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты). В таблице по горизонтальной указана высота воздуховода в мм, по вертикальной - его ширина, а в ячейках таблицы содержатся эквивалентные диаметры воздуховодов в мм.

Таблица эквивалентных диаметров воздуховодов

Размеры	150	200	250	300	350	400	450	500
250	210	245	275
300	230	265	300	330
350	245	285	325	355	380
400	260	305	345	370	410	440
450	275	320	365	400	435	465	490
500	290	340	380	425	455	490	520	545
550	300	350	400	440	475	515	545	575
600	310	365	415	460	495	535	565	600
650	320	380	430	475	515	555	590	625
700		390	445	490	535	575	610	645
750		400	455	505	550	590	630	665
800		415	470	520	565	610	650	685
850			480	535	580	625	670	710
900			495	550	600	645	685	725
950			505	560	615	660	705	745
1000			520	575	625	675	720	760
1200				620	680	730	780	830
1400					725	780	835	880
1600						830	885	940
1800						870	935	990

Параметры показателей микроклимата определяются положениями ГОСТ 12.1.2.1002-00, 30494-96, СанПин 2.2.4.548, 2.1.2.1002-00. На основании существующих государственных нормативных актов разработан Свод правил СП 60.13330.2012. Скорость воздуха в должна обеспечивать выполнение существующих норм.

Что учитывается при определении скорости движения воздуха

Для правильного выполнения расчетов проектировщики должны выполнять несколько регламентируемых условий, каждое из них имеет одинаково важное значение. Какие параметры зависят от скорости движения воздушного потока?

Уровень шума в помещении

В зависимости от конкретного использования помещений санитарные нормы устанавливают следующие показатели максимального звукового давления.

Таблица 1. Максимальные значения уровня шума.

Превышение параметров допускается только в кратковременном режиме во время пуска/остановки вентиляционной системы или дополнительного оборудования.
Уровень вибрации в помещении Во время работы вентиляторов продуцируется вибрация. Показатели вибрации зависят от материала изготовления воздуховодов, способов и качества виброгасящих прокладок и скорости движения воздушного потока по воздуховодам. Общие показатели вибрации не могут превышать установленные государственными организациями предельные значения.

Таблица 2. Максимальные показатели допустимой вибрации.

При расчетах подбирается оптимальная скорость воздуха, не усиливающая вибрационные процессы и связанные с ними звуковые колебания. Система вентиляции должна поддерживать в помещениях определенный микроклимат.

Значения по скорости движения потока, влажности и температуре содержатся в таблице.

Таблица 3. Параметры микроклимата.

Еще один показатель, принимаемый во внимание во время расчета скорости потока – кратность обмена воздуха в системах вентиляции. С учетом их использования санитарные нормы устанавливают следующие требования по воздухообмену.

Таблица 4. Кратность воздухообмена в различных помещениях.

Бытовые
Бытовые помещения	Кратность воздухообмена
Жилая комната (в квартире или в общежитии)	3м 3 /ч на 1м 2 жилых помещений
Кухня квартиры или общежития	6-8
Ванная комната	7-9
Душевая	7-9
Туалет	8-10
Прачечная (бытовая)	7
Гардеробная комната	1,5
Кладовая	1
Гараж	4-8
Погреб	4-6
Промышленные
Промышленные помещения и помещения большого объема	Кратность воздухообмена
Театр, кинозал, конференц-зал	20-40 м 3 на человека
Офисное помещение	5-7
Банк	2-4
Ресторан	8-10
Бар, Кафе, пивной зал, бильярдная	9-11
Кухонное помещение в кафе, ресторане	10-15
Универсальный магазин	1,5-3
Аптека (торговый зал)	3
Гараж и авторемонтная мастерская	6-8
Туалет (общественный)	10-12 (или 100 м 3 на один унитаз)
Танцевальный зал, дискотека	8-10
Комната для курения	10
Серверная	5-10
Спортивный зал	не менее 80 м 3 на 1 занимающегося и не менее 20 м 3 на 1 зрителя
Парикмахерская (до 5 рабочих мест)	2
Парикмахерская (более 5 рабочих мест)	3
Склад	1-2
Прачечная	10-13
Бассейн	10-20
Промышленный красильный цел	25-40
Механическая мастерская	3-5
Школьный класс	3-8

Алгоритм расчетов Скорость воздуха в воздуховоде определяется с учетом всех вышеперечисленных условий, технические данные указываются заказчиком в задании на проектирование и монтаж вентиляционных систем. Главный критерий при расчетах скорости потока – кратность обмена. Все дальнейшие согласования делаются за счет изменения формы и сечения воздуховодов. Расход в зависимости от скорости и диаметра воздуховода можно взять из таблицы.

Таблица 5. Расход воздуха в зависимости от скорости потока и диаметра воздуховода.

Самостоятельный расчет

К примеру, в помещении объемом 20 м 3 согласно требованиям для эффективной вентиляции нужно обеспечить трехкратную смену воздуха. Это значит, что за один час сквозь воздуховод должно пройти не менее L = 20 м 3 ×3= 60 м 3 . Формула расчета скорости потока V= L / 3600× S, где:

V – скорость потока воздуха в м/с;

L – расход воздуха в м 3 /ч;

S – площадь сечения воздуховодов в м 2 .

Возьмем круглый воздуховод Ø 400 мм, площадь сечения равняется:

В нашем примере S = (3.14×0,4 2 м)/4=0,1256 м 2 . Соответственно, для обеспечения нужной кратности обмена воздуха (60 м 3 /ч) в круглом воздуховоде Ø 400 мм (S = 0,1256 м 3) скорость воздушного потока равняется: V= 60/(3600×0,1256) ≈ 0,13 м/с.

С помощью этой же формулы при заранее известной скорости можно рассчитать объем воздуха, перемещающийся по воздуховодам в единицу времени.

L = 3600×S (м 3)×V(м/с). Объем (расход) получается в квадратных метрах.

Как уже описывалось ранее, от скорости воздуха зависят и показатели шумности вентиляционных систем. Для минимизации негативного влияния этого явления инженеры сделали расчеты максимально допустимых скоростей воздуха для различных помещений.

По такому же алгоритму определяется скорость воздуха в воздуховоде при расчете подачи тепла, устанавливаются поля допусков для минимизации потерь на содержание зданий в зимний период времени, подбираются вентиляторы по мощности. Данные по воздушному потоку требуются и для уменьшения потерь давления, а это позволяет повышать коэффициент полезного действия вентиляционных систем и сокращает потребление электрической энергии.

Расчет выполняется по каждому отдельному участку, с учетом полученных данных подбираются параметры главных магистралей по диаметру и геометрии. Они должны успевать пропускать откачанный воздух из всех отдельных помещений. Диаметр воздуховодов выбирается таким образом, чтобы минимизировать шумность и потери на сопротивление. Для расчетов кинематической схемы важны все три показатели вентиляционной системы: максимальный объем нагнетаемого/удаляемого воздуха, скорость передвижения воздушных масс и диаметр воздуховодов. Работы по расчету вентиляционных систем относятся к категории сложных с инженерной точки зрения, выполнять их могут только профессиональные специалисты со специальным образованием.

Для обеспечения постоянных значений скорости воздуха в каналах с различным сечением используются формулы:

После расчета за окончательные данные принимаются ближайшие значения стандартных трубопроводов. За счет этого уменьшается время монтажа оборудования и упрощается процесс его периодического обслуживания и ремонта. Еще один плюс – уменьшение сметной стоимости вентиляционной системы.

Для воздушного обогрева жилых и производственных помещений скорости регулируются с учетом температуры теплоносителя на входе и выходе, для равномерного рассеивания потока теплого воздуха продумывается схема монтажа и размеры вентиляционных решеток . Современные системы воздушного обогрева предусматривают возможность автоматической регулировки скорости и направления потоков. Температура воздуха не может превышать +50°С на выходе, расстояние до рабочего места не менее 1,5 м. Скорость подачи воздушных масс нормируется действующими государственными стандартами и отраслевыми актами.

Во время расчетов по требованию заказчиков может учитываться возможность монтажа дополнительных ответвлений, с этой целью предусматривается запас производительности оборудования и пропускной способности каналов. Скорости потока рассчитываются таким образом, чтобы после увеличения мощности вентиляционных систем они не создавали дополнительную звуковую нагрузку на присутствующих в помещении людей.

Выбор диаметров выполняется от минимально приемлемого, чем меньше габариты – тем универсальное система вентиляции, тем дешевле обходится ее изготовление и монтаж. Системы местных отсосов рассчитываются отдельно, могут работать как в автономном режиме, так и подключаться к существующим вентиляционным системам.

Государственные нормативные документы устанавливают рекомендованные скорости движения в зависимости от расположения и назначения воздуховодов. При расчетах нужно придерживаться этих параметров.

Тип и место установки воздуховода и решетки	Вентиляция
	Естественная	Механическая
Воздухоприемные жалюзи	0,5-1,0	2,0-4,0
Каналы приточных шахт	1,0-2,0	2,0-6,0
Горизонтальные сборные каналы	0,5-1,0	2,0-5,0
Вертикальные каналы	0,5-1,0	2,0-5,0
Приточные решетки у пола	0,2-0,5	0,2-0,5
Приточные решетки у потолка	0,5-1,0	1,0-3,0
Вытяжные решетки	0,5-1,0	1,5-3,0
Вытяжные шахты	1,0-1,5	3,0-6,0

Внутри помещений воздух не может двигаться со скоростью более 0,3 м/с, допускается кратковременное превышение параметра не более чем 30%. Если в помещении имеется две системы, то скорость воздуха в каждой из них должна обеспечивать не менее 50% расчетного объема подачи или удаления воздуха.

Пожарные организации выдвигают свои требования по скорости перемещения воздушных масс в воздуховодах в зависимости от категории помещения и особенностей технологического процесса . Нормативы направлены на уменьшение скорости распространения дыма или огня по воздуховодам. В случае необходимости на вентиляционных системах должны устанавливаться клапаны и отсекатели. Срабатывание устройств происходит после сигнала датчика или выполняется вручную ответственным лицом. В одну систему вентиляции можно подключать только определенные группы помещений.

В холодный период времени в отапливаемых зданиях температура воздуха в результате функционирования вентиляционной системы не может понижаться ниже нормируемых. Нормируемая температура обеспечивается до начала рабочей смены. В теплый период времени эти требования не актуальны. Движение воздушных масс не должно ухудшать предусмотренные СанПин 2.1.2.2645 нормативы. Для достижения нужных результатов во время проектирования систем изменяется диаметр воздуховодов, мощность и количество вентиляторов и скорости потока.

Принимаемые расчетные данные по параметрам движения в воздуховодах должны обеспечивать:

1. Выполнение параметров микроклимата в помещениях, поддержку качества воздуха в регламентируемых пределах. При этом принимаются меры по снижению непродуктивных тепловых потерь. Данные берутся как из существующих нормативных документов , так и из технического задания заказчиков.
2. Скорость движения воздушных масс в рабочих зонах не должна вызывать сквозняки, обеспечивать приемлемую комфортность пребывания в помещении. Механическая вентиляция предусматривается только в тех случаях, когда добиться желаемых результатов за счет естественной невозможно. Кроме этого, механическая вентиляция обязательно монтируется в цехах с вредными условиями труда.

Во время расчетов показателей движения воздуха в системах с естественной вентиляцией берется среднегодовое значение разности плотности внутреннего и наружного воздуха. Минимальные фактические данные по производительности должны обеспечивать допустимые нормативные значения кратности обмена воздуха.

Не всегда есть возможность пригласить специалиста для проектирования системы инженерных сетей. Что делать если во время ремонта или строительства вашего объекта потребовался расчет воздуховодов вентиляции? Можно ли его произвести своими силами?

Расчет позволит составить эффективную систему, которая будет обеспечивать бесперебойную работу агрегатов, вентиляторов и приточных установок. Если все подсчитано правильно, то это позволит уменьшить траты на закупку материалов и оборудования,а в последствии и на дальнейшее обслуживание системы.

Расчет воздуховодов системы вентиляции для помещений можно проводить разными методами. Например, такими:

• постоянной потери давления;
• допустимых скоростей.

Типы и виды воздуховодов

Перед расчетом сетей нужно определить из чего они будут изготовлены. Сейчас применяются изделия из стали, пластика, ткани, алюминиевой фольги и др. Часто воздуховоды изготовляют из оцинкованной или нержавеющей стали, это можно организовать даже в небольшом цеху. Такие изделия удобно монтировать и расчет такой вентиляции не вызывает проблем.

Кроме этого, воздуховоды могут различаться по внешнему виду. Они могут быть квадратного, прямоугольного и овального сечения. Каждый тип обладает своими достоинствами.

• Прямоугольные позволяют сделать системы вентиляции небольшой высоты или ширины, при этом сохраняется нужная площади сечения.
• В круглых системах меньше материала,
• Овальные совмещают плюсы и минусы других видов.

Для примера расчета выберем круглые трубы из жести. Это изделия, которые используют для вентиляции жилья, офисных и торговых площадей. Расчет будем проводить одним из методов, который позволяет точно подобрать сеть воздуховодов и найти ее характеристики.

Способ расчета воздуховодов методом постоянных скоростей

Нужно начинать с плана помещений.

Используя все нормы определяют нужное количество воздуха в каждую зону и рисуют схему разводки. На ней показываются все решетки, диффузоры, изменения сечения и отводы. Расчет производится для самой удаленной точки системы вентиляции, поделенной на участки, ограниченные ответвлениями или решетками.

Расчет воздуховода для монтажа заключается в выборе нужного сечения по всей длине, а так же нахождение потери давления для подбора вентилятора или приточной установки. Исходными данными являются значения количества проходящего воздуха в сети вентиляции. Используя схему, проведём расчет диаметра воздуховода. Для этого понадобится график потери давления.
Для каждого типа воздуховодов график разный. Обычно, производители предоставляют такую информацию для своих изделий, либо можно найти ее в справочниках. Рассчитаем круглые жестяные воздуховоды, график для которых показан на нашем рисунке.

Номограмма для выбора размеров

По выбранному методу задаемся скоростью воздуха каждого участка. Она должна быть в пределах норм для зданий и помещений выбранного назначения. Для магистральных воздуховодов приточной и вытяжной вентиляции рекомендуются такие значения:

• жилые помещения – 3,5–5,0 м/с;
• производство – 6,0–11,0 м/с;
• офисы – 3,5–6,0 м/с.

Для ответвлений:

• офисы – 3,0–6,5 м/с;
• жилые помещения – 3,0–5,0 м/с;
• производство – 4,0–9,0 м/с.

Когда скорость превышает допустимую, уровень шума повышается до некомфортного для человека уровня.

После определения скорости (в примере 4,0 м/с) находим нужное сечение воздуховодов по графику. Там же есть потери давления на 1 м сети, которые понадобятся для расчета. Общие потери давления в Паскалях находим произведением удельного значения на длину участка:

Руч=Руч·Руч.

Элементы сети и местные сопротивления

Имеют значение и потери на элементах сети (решетки, диффузоры, тройники, повороты, изменение сечения и т. д.). Для решеток и некоторых элементов эти значения указаны в документации. Их можно рассчитать и произведением коэффициента местного сопротивления (к. м. с.) на динамическое давление в нем:

Рм. с.=ζ·Рд.

Где Рд=V2·ρ/2 (ρ – плотность воздуха).

К. м. с. определяют из справочников и заводских характеристик изделий. Все виды потерь давлений суммируем для каждого участка и для всей сети. Для удобства это сделаем табличным методом.

Сумма всех давлений будет приемлимой для этой сети воздуховодов, а потери на ответвлениях должны быть в пределах 10% от полного располагаемого давления. Если разница больше, необходимо на отводах смонтировать заслонки или диафрагмы. Для этого производим расчет нужного к. м. с. по формуле:

ζ= 2Ризб/V2,

где Ризб – разница располагаемого давления и потерь на ответвлении. По таблице выбираем диаметр диафрагмы.

Нужный диаметр диафрагмы для воздуховодов.

Правильный расчет воздуховодов вентиляции позволит подобрать нужный вентилятор выбрав у производителей по своим критериям. Используя найденное располагаемое давление и общий расход воздуха в сети, это будет сделать несложно.

Прежде чем начинать монтаж вентиляционных коммуникаций, необходимо выполнить расчет площади воздуховодов и фасонных частей. От корректности произведенных расчётов будет зависеть производительность всей системы в целом. Естественной и принудительной вентиляции требуется отдельный порядок действий в проектной работе, хотя они и имеют общее назначение.

Прежде чем монтировать систему вентиляции, необходимо рассчитать правильный размер воздуховода

Очередность расчётов систем вентиляции

При определении противодействия движению воздуха принимается во внимание форма и свойства материала вентиляционных каналов, их суммарная длина, кинематическая схема, наличие разветвлений. Также выполняются дополнительные расчёты теплопотерь для сохранения благоприятных микроклиматических условий и сокращения расходов на обслуживание помещения в зимнее время.

Площадь сечения рассчитывается согласно данным аэродинамического расчета воздуховодов. Учитывая полученные значения, выполняется:

• выбор наиболее приемлемого размера поперечного сечения вентиляционного канала в зависимости от скорости перемещения потока воздуха;
• установление максимально возможного снижения давления в вентиляционной системе.

Расчет квадратуры воздуховодов выполняется с помощью формул, но проще воспользоваться онлайн-калькулятором площади воздуховодов и фасонных изделий. В него уже включены все требуемые формулы и порядок вычислений. Другая положительная сторона программы расчета площади воздуховодов - это невозможность допустить ошибку по вине человека.

Явный плюс использования онлайн калькулятора – исключение человеческой ошибки

Чтобы корректно рассчитать площадь воздуховода с использованием формул, необходимо в первую очередь определить сечение фасонных частей. Чаще всего они выполняются круглой (реже в форме эллипса), квадратной или прямоугольной формы.

Вычисление площади воздуховодов по формулам

Неточность в подсчетах этого показателя вентиляционного комплекса может стать губительной. Снижение требуемого значения неминуемо вызовет повышение давления в вентшахтах, следовательно, спровоцирует появление постороннего гула. Посчитать площадь вентиляционного канала прямоугольной формы можно по формуле:

S = L * k / V, где:

• S - площадь сечения (м 2);
• L - потребление воздуха (м 3 /ч);
• k - требуемый коэффициент, равен 2,778;
• V - скорость потока воздушных масс.

Кроме того, используя математические вычисления, можно найти реальную площадь сечения вентиляционного канала. Для этого используется формула:

S = A х B /100 - для квадратных или прямоугольных коробов;

S = π * D² / 400 - для коробов круглой формы, где:

• A - высота короба (мм) ;
• B - ширина короба (мм) ;
• D - диаметр круглого короба (мм).

Чтобы получить более точные значения, можно сравнить данные, полученные с помощью инженерных расчётов и онлайн-калькулятора. Площадь воздуховодов не должна существенно отличаться.

Размеры вентиляционных каналов рассчитываются индивидуально для каждого участка. Следует отметить, что скорость воздушного потока может быть ≈ 8 м/с , так как габариты соединительного фланца вентиляционной системы лимитированы габаритами ее остова. Чтобы снизить скорость потока воздуха и уровень шумового загрязнения, габариты вентиляционных установок выполняются на несколько размеров больше, чем у фланца. В таких условиях центральный воздуховод соединяется с вентустановкой через переходное устройство.

Для систем вентиляции бытового назначения чаще всего применяют воздуховоды круглой или прямоугольной формы диаметром 100−250 мм.

Общие требования

В вентиляционных системах, предназначенных для удаления пожароопасных летучих веществ, воздуховоды должны производиться из огнеупорных материалов. Основные транзитные сегменты вентиляции необходимо выполнять из металла.

Воздуховоды делаются из огнеупорных материалов или из металла

Рассчитывая окончательные параметры воздуховодов, необходимо предусмотреть:

1. Возможность установки противопожарных клапанов как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.
2. Монтаж воздушных затворов на площадках между этажами. Функциональные возможности этих приборов должны соответствовать нормативным требованиям по аварийному блокированию выборочных сегментов системы.
3. На каждом поэтажном коллекторе возможно подключить максимально пять воздуховодов.
4. Монтаж системы автоматического пожарного оповещения.

Во всех проводимых расчетах использованы рекомендации строительных норм

Во всех проводимых расчетах были использованы рекомендации строительных норм и правил. Эти нормативные значения позволяют выяснить минимально возможную эффективность вентиляции, которая сможет обеспечить комфортный микроклимат в помещении. Иначе говоря, правила СНиП ориентированы прежде всего на минимизирование затрат на монтаж и эксплуатацию вентсистемы, что немаловажно при разработке систем вентиляции общественных и админзданий.

Для частных домов и квартир ситуация несколько иная, так как это личный проект, в котором можно строго не придерживаться указаний СНиП. Из-за этого продуктивность вентиляции может отклоняться от нормативных значений, так как индивидуальное представление о комфорте у каждого свое.

Промышленная вентиляция проектируется с учетом нескольких фактов, на все существенное влияние оказывает сечение воздухопроводов.

1. Кратность обмена воздуха. Во время расчетов принимаются во внимание особенности технологии, химический состав выделяемых вредных соединений, и габариты помещения.
2. Шумность. Системы вентиляции не должны ухудшать условия труда по параметру шумности. Сечение и толщина подбирается таким образом, чтобы минимизировать шум воздушных потоков.
3. Эффективность общей системы вентиляции. К одному магистральному воздухопроводу могут присоединяться несколько помещений. В каждом из них должны выдерживаться свои параметры вентиляции, а это во многом зависит от правильности выбора диаметров. Они выбираются с таким расчетом, чтобы размеры и возможности одного общего вентилятора могли обеспечивать регламентируемые режимы системы.
4. Экономичность. Чем меньше размеры потерь энергии в воздуховодах, тем ниже потребление электрической энергии. Одновременно нужно принимать во внимание стоимость оборудования, выбирать экономически обоснованные габариты элементов.

Эффективная и экономичная система вентиляции требует сложных предварительных расчетов, заниматься этим могут только специалисты с высшим образованием. В настоящее время для промышленной вентиляции чаще всего используются пластиковые воздуховоды, они отвечают всем современным требованиям, дают возможность уменьшить не только габариты и себестоимость вентиляционной системы, но и затраты на ее обслуживание.

Расчет диаметра воздухопровода

Для расчетов габаритов нужно иметь исходные данные: максимально допустимую скорость движения воздушного потока и объем пропускаемого воздуха в единицу времени. Эти данные берутся из технических характеристик вентиляционной системы. Скорость движения воздуха оказывает влияние на шумность системы, а она строго контролируется санитарными государственными организациями. Объем пропускаемого воздуха должен отвечать параметрам вентиляторов и требуемой кратности обмена. Расчетная площадь воздухопровода определяется по формуле Sс = L × 2,778 / V, где:

Sс – площадь сечения воздуховода в квадратных сантиметрах; L – максимальная подача (расход) воздуха в м 3 /час;
V – расчетная рабочая скорость воздушного потока в метрах за секунду без пиковых значений;
2,778 – коэффициент для перевода различных метрических чисел к значениям диаметра в квадратных сантиметрах.

Проектировщики вентиляционных систем учитывают следующие важные зависимости:

1. При необходимости подачи одинакового объема воздуха уменьшение диаметра воздухопроводов приводит к возрастанию скорости воздушного потока. Такое явление имеет три негативных последствия. Первое – увеличение скорости движения воздуха увеличивает шумность, а этот параметр контролируются санитарными нормами и не может превышать допустимых значений. Второе – чем выше скорость движения воздуха, тем выше потери энергии, тем мощнее нужны вентиляторы для обеспечения заданных режимов функционирования системы, тем больше их размеры. Третье – небольшие габариты воздухопроводов не в состоянии правильно распределять потоки между различными помещениями.

1. Неоправданное увеличение диаметров воздуховодов повышает цену вентиляционной системы, создает сложности во время монтажных работ. Большие размеры оказывают негативное влияние на стоимость обслуживания системы и себестоимость изготавливаемой продукции.

Чем меньше диаметр воздухопровода, тем быстрее скорость движения воздуха. А это не только повышает шумность и вибрацию, но и увеличивает показатели сопротивления воздушного потока. Соответственно, для обеспечения необходимой расчетной кратности обмена требуется устанавливать мощные вентиляторы, что увеличивает их размеры и экономически невыгодно при современных ценах на электрическую энергию.

При увеличении диаметров вышеописанные проблемы исчезают, но появляются новые – сложность монтажа и высокая стоимость габаритного оборудования, включая различную запорную и регулирующую арматуру. Кроме того, воздуховоды большого диаметра требуют много свободного места для установки, под них приходится проделывать отверстия в капитальных стенах и перегородках. Еще одна проблема – если они используются для обогрева помещений, то большие размеры воздуховода требуют увеличенных затрат на мероприятия по теплозащите, из-за чего дополнительно возрастает сметная стоимость системы.

В упрощенных вариантах расчетов принимается во внимание, что оптимальная скорость воздушных потоков должна быть в пределах 12–15 м/с, за счет этого удается несколько уменьшить их диаметр и толщину. В связи с тем, что магистральные воздуховоды в большинстве случаев прокладываются в специальных технических каналах, уровнем шумности можно пренебрегать. В ответвлениях, заходящих непосредственно в помещения, скорость воздуха уменьшается до 5–6 м/с, за счет чего уменьшается шумность. Объем воздуха берется из таблиц СаНиПина для каждого помещения в зависимости от его назначения габаритов.

Проблемы возникают с магистральными воздуховодами значительной протяженности на больших предприятиях или в системах с множеством ответвлений. К примеру, при нормируемом расходе воздуха 35000 м 3 /ч и скорости воздушного потока 8 м/с диаметр воздухопровода должен быть не менее 1,5 м толщиной более двух миллиметров, при увеличении скорости воздушного потока до 13 м/с габариты воздуховодов уменьшаются до 1 м.

Таблица потери давления

Диаметр ответвлений воздухопроводов рассчитывается с учетом требований к каждому помещению. Допускается использовать для них одинаковые размеры, а для изменения параметров воздуха устанавливать различные регулируемые дроссельные заслонки. Такие варианты вентиляционных систем позволяют в автоматическом режиме изменять показатели работы с учетом фактической ситуации. В помещениях не должно быть сквозняков, вызванных работой вентиляции. Создание благоприятного микроклимата достигается за счет правильного выбора места монтажа вентиляционных решеток и их линейных размеров.

Сами системы рассчитываются методом постоянных скоростей и методом потери давления. Исходя из этих данных, подбираются размеры, тип и мощность вентиляторов, рассчитывается их количество, планируются места установки, определяются размеры воздуховода.

Перед установкой вентиляционной коммуникации необходимо провести расчет площади воздуховодов и фасонных изделий. От этого мероприятия зависит производительность системы, поэтому все вычисления требуют серьезного подхода. На сегодняшний день существует два основных способа, позволяющих рассчитать все необходимые значения будущей воздухоносной конструкции. О них и пойдет речь в этой статье.

Вентиляционная коммуникация – это сложная конструкция, которая включает в себя не только трубы, но и большое количество вспомогательных соединительных элементов. Многие потребители перед покупкой и установкой коммуникации интересуются вопросом о том, как найти площадь трубы.

Обратите внимание! Проведение правильных вычислений позволяет определить необходимое количество материала для организации воздухораспределительной сети. Это позволяет сэкономить финансы и смонтировать оптимальную систему для конкретного помещения, учитывая его особенности.

Рассмотрим, на какие еще параметры влияет площадь воздуховодов:

• количество транспортируемого воздуха;
• скорость перемещения воздушных масс;
• герметичность;
• уровень шума;
• затраты электроэнергии.

Для определения значений, необходимых для монтажа вентиляции, рекомендуется обратиться к специалистам. Они помогут составить оптимальный проект воздухораспределительной сети, однако, это требует определенных затрат. При желании подсчет материала и другие вычисления можно произвести самостоятельно. Для этого существует несколько способов.

Способы расчета воздуховодов: формулы и онлайн-калькуляторы

Воздухораспределительная сеть влияет на качество микроклимата в комнате. Основная функция такой системы – удаление несвежего воздуха, отрицательно влияющего на здоровье человека. Перед тем как приступить к установке данной коммуникации, необходимо создать подробный ее проект. Так как же посчитать площадь трубы?

Одного расчета площади, как правило, недостаточно для того, чтобы спроектировать оптимальную воздухораспределительную сеть. Существуют и другие важные параметры, требующие внимания, а именно: форма труб, количество соединительных элементов, показатель сечения и т. д.

Для самостоятельного составления проекта необходимо воспользоваться одним из двух популярных способов:

• использование формул;
• расчет на онлайн-калькуляторе.

Перед покупкой всех частей вентиляции, необходимо рассчитать площади по формулам, для экономии своих средств

Первый метод является более сложным, так как не каждый человек сможет правильно воспользоваться формулой. Второй популярный вариант – использование онлайн-калькулятора для расчета воздуховодов вентиляции. Такой способ отличается простотой, потому что для проведения вычислений потребуется просто указать параметры конкретной сети, и программа сделает все за вас.

Расчет периметра прямоугольника с помощью формул

Специальные формулы применяются для максимально точного определения необходимых значений. Но этот способ подходит далеко не всем, так как является довольно трудным, и занимает много времени. Для исчисления площади сечения необходимо знать две важные цифры. Первая из них должна соответствовать минимальному количеству транспортируемого воздуха, а вторая – его скорости.

Полезная информация! Важно запомнить, что площадь сечения является ключевым параметром. Он определяет то, с какой скоростью будут передвигаться по коммуникации воздушные массы. В этом случае прослеживается такая закономерность: чем больше габариты сечения, тем меньше скорость воздуха в сети. Для расчета квадратуры воздуховода также можно использовать несколько способов сразу, вследствие чего появляется возможность сравнить результаты.

Воздухораспределительные конструкции, имеющие большую площадь сечения, также влияют на общий уровень шума, снижая его. Электрические расходы в этом случае тоже уменьшаются. Однако для установки вентиляции крупных размеров необходимо больше материала, времени и сил.

При расчете сечения воздуховода немаловажную роль играет форма конструкции. В зависимости от этого показателя выделяют прямоугольные и круглые изделия. Первые обладают не такими высокими пропускными показателями, как вторые, потому что оказывают большее сопротивление на воздушный поток. Однако в некоторых ситуациях их использование более оправдано. Например, они неплохо вписываются в интерьер (их монтируют встык к рабочим поверхностям, а также предметам мебели).

Формула площади сечения коммуникации прямоугольной формы вычисляется следующим образом:

S = L х 2,778/V , где:

S – площадь (см²);

L – количество затрачиваемого воздуха (м³/ч);

V – скорость перемещения воздушной массы (м/с);

2,778 – необходимый коэффициент.

А также посредством формулы можно определить фактическую площадь сечения воздушно-транспортной сети этого типа:

S = A х B /100 , где:

A – высота;

B – ширина.

В интернете можно найти и другие формулы, позволяющие провести расчеты площади прямоугольника. При таких расчетах специалисты рекомендуют быть очень внимательными и указывать все значения в соответствии с требованиями.

Вычисление площади круга с помощью формул

Круглые воздушно-транспортные линии отличаются простотой монтажа и высокой пропускной способностью. Такая форма труб позволяет минимизировать сопротивление на перемещающиеся воздушные потоки. Выбор параметров коммуникации производится в зависимости от индивидуальных предпочтений потребителей, особенностей планировки помещений и самой системы.

При расчете воздухораспределительной сети необходимо учесть одно важное правило. В целях экономии материалов протяженность линий должна быть как можно меньшей, но при этом система обязана справляться с поставленными перед нею задачами. Площадь круглого канала зависит от количества транспортируемого воздуха и его скорости. Формула расчета площади в этом случае выглядит таким же образом, как и для прямоугольных систем (S = L х 2,778/V).

В свою очередь, фактическая площадь определяется так:

S = 3,14 х D² /400 , где:

S – показатель, соответствующий фактической площади;

D – диаметр коммуникации;

3,14 – математическая постоянная (число Пи).

Полезная информация! Существуют специальные нормативные документы, позволяющие выполнить сравнение габаритов сечений труб с необходимыми показателями. Благодаря этому можно без труда определить подходящий размер воздуховода. Самый известный из таких документов – строительные нормы и правила (СНиП).

При проведении последних этапов расчета площади круга рекомендуется учесть некоторые условия. Например, размеры сечения для каждого прямого участка необходимо примечать отдельно. Обязательно нужно использовать в расчетах сопротивление, оказываемое на воздушный поток. Специалисты также советуют начинать составлять проект от главного (магистрального) канала.

Нередко показатель скорости перемещения воздушных масс превышает рекомендуемые параметры, что влияет на показатель шума при работе системы. Чтобы справиться с этой проблемой, как правило, увеличивают диаметр фланцевого элемента главного канала. Также можно приобрести специальные приспособления – шумоглушители.

В случае возникновения проблем при самостоятельном вычислении, рекомендуется обратиться за инженерной помощью. Расчет площади воздуховода лучше всего поручить компетентной организации.

Расчет площади воздуховодов: калькулятор

Онлайн-калькулятор является бесплатным приложением, которое можно без труда найти в интернет-сети, воспользовавшись поисковой системой браузера. Существуют некоторые инструкции, позволяющие вам разобраться в нюансах использования данной программы.

В первую очередь стоит запомнить, что все необходимые геометрические параметры обязательно указываются в миллиметрах. Это позволяет выполнить максимально точное вычисление площади воздуховода. Онлайн-калькулятор также используется для определения габаритов соединительных элементов (например, переходников) и дефлекторов.

В некоторых случаях проект составляется с учетом количества швов. Для этого в специальном окошке, которое, как правило, находится в конце списка, требуется поставить галочку и ввести соответствующую цифру. Для вычисления параметров воздушно-транспортной сети можно воспользоваться дробными значениями. Тогда не стоит забывать о точке, которая играет роль разделительного знака.

После заполнения всех полей остается нажать на кнопку «Рассчитать». Программа должна моментально выдать значение, соответствующее заданным параметрам. Таким образом, использование онлайн-калькулятора является простым и быстрым способом определения квадратуры коммуникации.

С помощью таких нехитрых программ можно определить не только параметры сечения канала, но и другие показатели. Калькулятор позволяет найти скорость перемещения воздушных масс, сопротивление и потери давления в системе, а также выполнить расчет теплоизоляции воздуховода.

Алгоритм расчета скорости воздуха в воздуховоде

Вычислить скорость воздухообмена можно с помощью специальных таблиц или с использованием формул. Важно заранее узнать показатель кратности. Он определяет количество воздуха, необходимого для обеспечения нормального проветривания 1 м³ помещения за 1 час. В этом случае также существуют специальные таблицы, однако значения в них нередко округляются. Поэтому специалисты рекомендуют определять эту цифру самостоятельно посредством формул.

Рассмотрим формулу, по которой вычисляется кратность воздуха:

N=V/W , где:

N – кратность (к-во раз/ч);

V – количество свежего воздуха, поступающего в комнату за 1 час (м³/ч);

W – объем помещения (м³).

Статья по теме:

Пластиковая вентиляция своими руками, ПВХ, полиуретан, полипропилен, вентиляция для пластиковых окон.

Рассмотрим на примере, как кратность воздуха позволяет определить его необходимое количество для конкретного помещения. Для кухни, объем которой составляет 12 м³, потребуется количество воздуха равное 72 м³ (L = 12 м³ х 6 =72 м³). Цифра 6 в этом случае обозначает кратность воздухообмена.

Полезная информация! Оптимальный показатель скорости для большинства бытовых систем составляет 3-4 м/с.

Для проведения аэродинамического расчета воздуховода необходимо несколько значений, как то: показатель кратности, объем помещения и площадь сечения канала. Формула в этом случае будет иметь следующий вид:

V=L/3600 х S , где:

V – скорость перемещения воздушных масс (м/с);

L – количество используемого воздуха (м³/ч);

S – площадь сечения трубы (см² или м²).

Стоит сказать, что скорость транспортировки воздуха находится в зависимости от еще двух параметров: уровня шума и коэффициента вибрации. При расчете скорости в воздуховоде необходимо учесть эти показатели и проектировать систему в соответствии со СНиП.

Воздух, который перемещается по вентиляционным трубам, ощущает на себе сопротивление. Особенно это касается прямоугольных коммуникаций. Для сохранения нормальной скорости транспортировки воздушного потока вентилятор, установленный в системе, должен нагнетать большое давление. При его падении в линии коэффициент производительности вентилятора снижается. Таким образом, вычисление показателя сопротивления в воздухоносном канале необходимо для выбора вентиляционного устройства.

Точное определение сопротивления – довольно сложная задача. Это связано с тем, что оно требует отдельных расчетов для каждого элемента в конструкции. В таких случаях рекомендуется обращаться за инженерной помощью к специалистам. Проектный отдел способен довольно быстро определить все необходимые значения. Это связано с тем, что вычисления проводятся не людьми, а специальным программным комплексом.

Самостоятельное определение сопротивления воздушно-транспортной коммуникации занимает слишком много времени. Оно требует применения специальных графиков и таблиц. К тому же человеческий фактор способен повлиять на точность конечных результатов. Калькуляторы воздуховодов и фасонных изделий не рекомендуются в этом случае, но их использование является более предпочтительным, чем ручной расчет.

Обратите внимание! Стандартные значения сопротивления в воздухораспределительной коммуникации составляют 75-100 Па для квартир, площадь которых колеблется от 50 до 150 м². Эти данные учитывают типичную скорость воздуха (3-4 м/с).

Коэффициент сопротивления не зависит от количества помещений, обслуживаемых вентиляционной сетью. На него оказывают влияние конструктивные особенности коммуникации. Особенно важным параметром является протяженность системы.

Определение потерь давления после расчета площади воздуховодов

После расчета площади труб, скорости воздуха и сопротивления в инженерной конструкции появляется возможность несложного вычисления потерь давления. Этот показатель влияет на выбор мощности вентилятора. Исчисляется он в паскалях (Па). Для его расчета можно воспользоваться следующей формулой:

P = R х L + Ei х V2 х Y/2 , где:

R – удельное снижение давления из-за трения, возникающего в процессе взаимодействия воздушных потоков со стенками канала (Па/м);

L – длина участка воздушно-транспортной коммуникации (м);

V – скорость движения воздушных масс в том месте системы, для которого производится расчет (м/с);

Y – плотность воздуха (кг/м³);

Ei – числовой показатель местных потерь давления в сумме.

Потерю давления на трение (R) можно без труда определить, воспользовавшись профильной справочной литературой. Коэффициент Ei находится в прямой зависимости от характеристик участка, для которого производится вычисление.

Как рассчитать площадь трубы: фасонные изделия

Для определения необходимых значений фасонных элементов коммуникации предпочтительнее воспользоваться онлайн-калькулятором. Этот способ является наиболее быстрым, не требующим никаких профессиональных знаний. От количества и геометрических характеристик вспомогательных изделий зависит производительность системы в целом. Выполнить ручной подсчет для каждого из них – очень сложная задача, справиться с которой под силу разве что человеку с инженерным образованием.

Стоит отметить, что даже инженеры при выполнении подобных вычислений используют специальные таблицы и значения. Для расчета фасонных изделий воздуховодов используются специальные программы, с которыми работают проектировщики.

Рассмотрим наиболее распространенные фасонные изделия, которые используются в воздушно-транспортных коммуникациях:

• отвод;
• переходник для диаметра;
• переходник для формы;
• тройник (прямоугольный или круглый);
• отвод в виде буквы S (утка);
• зонт.

Каждый из вышеперечисленных элементов играет очень важную роль в системе и требует отдельного расчета. В интернете нетрудно найти онлайн-калькулятор, который поможет выполнить расчет фасонных частей воздухораспределительной системы. Основное, что требуется от человека, производящего такие вычисления, – внимательность.

Расчет воздуховодов и фасонных частей включает в себя несколько основных геометрических и физических параметров. Такая операция должна выполняться в обязательном порядке перед установкой вентиляционной системы. Разобравшись в формулах, вы сможете определить все необходимые значения будущей коммуникации без денежных затрат. Помните, что специалисты способны справиться с этой задачей гораздо быстрее, причем в этом случае вероятность допущения ошибок будет минимальной.