Вентиляция играет важнейшую роль в создании оптимального микроклимата в жилище. Правильно сконструированная вентиляционная система обеспечивает вывод за пределы помещения загрязненного воздуха, вредных газов, паров и пыли, которые влияют на здоровье людей, находящихся в жилом помещении. При проектировании вентиляционных систем производится огромное количество расчетов, в которых учитывается множество факторов и переменных.
В производительности вентиляционной системы не последнюю роль играю воздуховоды, а именно их длина, сечение и форма. Крайне важно чтобы расчет сечения воздуховодов был произведен правильно, так как именно от этого будет зависеть, сможет ли система воздуховодов пропускать достаточное количество воздуха, скорость воздушного потока и бесперебойная работа вентиляционной системы в целом. Благодаря грамотному расчету площади воздушных каналов, вибрация и аэродинамические шумы, производимые воздушными потоками, будут находиться в пределах допустимой нормы.
- Обратиться к профессионалам. Расчет будет произведен качественно, но дорого.
- Сделать самостоятельный расчет, используя формулы расчета удельных потерь воздуха, гравитационного подпора, поперечного сечения воздуховодов, формулу скорости движения воздушных масс в газоходах, определение потерь на трение и сопротивление.
- Воспользоваться онлайн-калькулятором.
Расчет сечения воздуховода
Промышленная вентиляция проектируется с учетом нескольких фактов, на все существенное влияние оказывает сечение воздухопроводов.
- Кратность обмена воздуха. Во время расчетов принимаются во внимание особенности технологии, химический состав выделяемых вредных соединений, и габариты помещения.
- Шумность. Системы вентиляции не должны ухудшать условия труда по параметру шумности. Сечение и толщина подбирается таким образом, чтобы минимизировать шум воздушных потоков.
- 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.
- 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:
- 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.
- 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.
Начнем, пожалуй, с естественной и . Как понятно из названия, к первому типу относятся проветривание и все, что никак не связано с устройствами. Соответственно, к механической вентиляции относятся вентиляторы, вытяжки, приточные клапаны и другая техника для создания принудительного потока воздуха.
Хороша умеренной скоростью этого потока, что создает комфортные условия в помещении для человека – ветер не ощущается. Хотя правильно установленная качественная принудительная вентиляция также не приносит сквозняков. Но есть и минус: при низкой скорости потока воздуха при естественной вентиляции необходимо более широкое сечение для его подачи. Как правило, наиболее эффективное проветривание обеспечивается с полностью открытыми окнами или дверьми, что ускоряет процесс воздухообмена, но может негативно сказаться на здоровье жильцов, особенно в зимний период года. Если мы проветриваем дом, частично открыв окна или полностью открыв форточки, на такое проветривание необходимо около 30–75 минут, а здесь возможно замерзание оконной рамы, что вполне может привести к конденсату, а холодный воздух, поступающий длительное время, ведет к проблемам со здоровьем. Открытые настежь окна ускоряют воздухообмен в помещении, сквозное проветривание займет примерно 4–10 минут, что безопасно для оконных рам, но при таком проветривании почти все тепло в доме выходит наружу, и долгое время температура внутри помещений достаточно низка, что опять-таки повышает риск заболеваний.
Не стоит также забывать про набирающие популярность приточные клапаны, которые устанавливаются не только на окнах, но и на стенах внутри комнат (стеновой приточный клапан), если конструкция окон не предусматривает такие клапаны. Стеновой клапан осуществляет инфильтрацию воздуха и представляет собой продолговатый патрубок, устанавливаемый в стену насквозь, закрытый с обеих сторон решетками и регулируемый изнутри. Он может быть как полностью открытым, так и закрытым тоже полностью. Для удобства в интерьере рекомендуется ставить такой клапан рядом с окном, поскольку его можно будет спрятать под тюлем, и поток проходящего воздуха будет нагреваться радиаторами, расположенными под подоконниками.
Для нормальной циркуляции воздуха по всей квартире необходимо обеспечить его свободное перемещение. Для этого на межкомнатных дверях ставят переточные решетки, чтобы воздух спокойно перемещался от приточных систем к вытяжным, проходя по всему дому, через все комнаты. Важно учитывать, что правильным считается такой поток, при котором самая пахнущая комната (туалет, ванная комната, кухня) – последняя. Если нет возможности установить переточную решетку, достаточно просто оставить зазор между дверью и полом, примерно 2 см. Этого вполне достаточно, чтобы воздух легко перемещался по дому.
В случаях, когда естественной вентиляции не хватает или нет желания ее устраивать, переходят к использованию механической 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.
Комментариев:
- Для чего необходимо знать о площади воздуховодов?
- Как посчитать площадь используемого материала?
- Вычисление площади воздуховодов
Возможная концентрация в закрытых помещениях воздуха, загрязненного пылью, водными парами и газами, продуктами термической переработки пищи, заставляет устанавливать системы вентиляции. Чтобы эти системы были эффективными, приходится делать серьезные расчеты, в том числе и расчет площади воздуховодов.
Выяснив ряд характеристик строящегося объекта, в том числе площади и объемы отдельных помещений , особенности их эксплуатации и количество людей, которые будут там находиться, специалисты, применяя специальную формулу, могут установить проектную производительность вентиляции. После этого появляется возможность рассчитать площадь сечения воздуховода, которое обеспечит оптимальный уровень проветривания внутренних помещений.
Для чего необходимо знать о площади воздуховодов?
Вентиляция помещений - достаточно сложная система. Одной из важнейших частей воздухораспределительной сети является комплекс воздуховодов. От качественного расчета ее конфигурации и рабочей площади (как трубы, так и суммарного материала, необходимого для изготовления воздуховода) зависит не только правильное расположение в помещении или экономия средств, но самое главное - оптимальные параметры вентиляции, гарантирующие человеку комфортные условия жизнедеятельности.
Рисунок 1. Формула для определения диаметра рабочей магистрали.
В частности, посчитать площадь необходимо таким образом, чтобы в результате получилась конструкция, способная пропускать требуемый объем воздуха при соблюдении других требований, предъявляемых к современным системам вентиляции. Следует понимать, что правильный расчет площади ведет к устранению потерь воздушного давления, соблюдению санитарных норм по скорости и уровню шума воздуха, протекающего по каналам воздуховодов.
Вместе с тем, точное представление о занимаемой трубами площади дает возможность при проектировании отводить под систему проветривания самое подходящее место в помещении.
Вернуться к оглавлению
Как посчитать площадь используемого материала?
Расчет оптимальной площади воздуховода находится в прямой зависимости от таких факторов, как объем воздуха, подаваемого в одну или несколько комнат, скорость его движения и потери давления воздуха.
В то же время расчет количества материала, необходимого для его изготовления, зависит как от площади сечения (габаритов канала вентиляции), так и от количества помещений, в которые необходимо нагнетать свежий воздух , и от особенностей конструкции системы проветривания.
Проводя расчеты величины сечения, следует иметь в виду, что чем оно больше, тем меньшей будет скорость прохождения воздуха по трубам воздуховода.
Одновременно в такой магистрали будет меньше аэродинамического шума, для работы систем принудительной вентиляции потребуются меньшие затраты электроэнергии. Чтобы высчитать площадь воздуховодов, необходимо применить специальную формулу.
Для расчета суммарной площади материала, который необходимо взять для сборки воздуховодов, нужно знать конфигурацию и базовые габариты проектируемой системы. В частности, для вычисления по круглым воздухораспределительным трубам потребуются такие величины, как диаметр и общая длина всей магистрали. В то же время объем используемого материала по прямоугольным конструкциям исчисляется на основе ширины, высоты и суммарной длины воздуховода.
При общих подсчетах потребности материала для всей магистрали необходимо учитывать также отводы и полуотводы различной конфигурации. Так, правильные расчеты круглого элемента невозможны без знания его диаметра и угла поворота. В вычислении площади материала для отвода прямоугольной формы участвуют такие составляющие, как ширина, высота и угол поворота отвода.
Стоит отметить, что для каждого такого расчета используется своя формула. Чаще всего трубы и фасонные элементы изготавливаются из оцинкованной стали согласно техническим требованиям СНиП 41-01-2003 (приложение Н).
Вернуться к оглавлению
Вычисление площади воздуховодов
На размер трубы вентиляции влияют такие характеристики, как массив воздуха, нагнетаемого внутрь помещений, скорость движения потока и уровень его давления на стенки и другие элементы магистрали.
Достаточно, не рассчитав всех последствий, уменьшить диаметр магистрали, как сразу же возрастет скорость воздушного потока, что приведет к увеличению давления по всей протяженности системы и в местах сопротивления. Кроме появления излишнего шума и неприятной вибрации трубы, электрические зафиксируют также рост расхода электроэнергии.
Однако далеко не всегда в погоне за устранением указанных недостатков можно и нужно увеличивать сечение вентиляционной магистрали. Прежде всего, этому могут воспрепятствовать ограниченные габариты помещений. Поэтому следует особенно тщательно подойти к процессу расчета площади трубы.
Для определения данного параметра необходимо применить следующую специальную формулу:
Sc = L х 2,778/V, где
Sc - площадь канала расчетная (см 2);
L - расход воздуха, движущегося по трубе (м 3 /час);
V - скорость движения воздуха по вентиляционной магистрали (м/сек);
2,778 - коэффициент согласования разномерностей (например, метров и сантиметров).
Результат вычислений - расчетная площадь трубы - выражается в квадратных сантиметрах, так как в данных единицах измерения он рассматривается специалистами как самый удобный для анализа.
Кроме расчетной площади сечения трубопровода важно установить фактическую площадь сечения трубы. При этом надо иметь в виду, что для каждого из основных профилей сечения - круглого и прямоугольного - принята своя отдельная схема вычисления. Итак, для фиксации фактической площади трубопровода круглого сечения применяется следующая специальная формула.
Чтобы воздухообмен в доме был «правильным», еще на стадии составления проекта вентиляции нужен аэродинамический расчет воздуховодов.
Воздушные массы, движущиеся по каналам вентиляционной системы , при проведении расчетов принимаются в качестве несжимаемой жидкости. И подобное вполне допускается, ибо слишком большое давление в воздуховодах не образуется. По сути, давление образуется в результате трения воздуха о стенки каналов, а еще при появлении сопротивлений локального характера (к таковым можно отнести его – давления – скачки на местах изменения направления, при соединении/разъединении воздушных потоков, на участках, где установлены регулирующие приборы или же там, где изменяется диаметр вентиляционного канала).
Обратите внимание! В понятие аэродинамического расчета входит определение сечения каждого из участков сети вентиляции, обеспечивающих движение потоков воздуха. Более того, определяется также нагнетание, образующееся вследствие этих движений.
В соответствии с многолетним опытом можно смело заявить, что порой некоторые из данных показателей во время проведения расчета уже известны. Ниже приведены ситуации, которые нередко встречаются в подобного рода случаях.
- Показатель сечения поперечных каналов в вентиляционной системе уже известен, требуется определить давление, которое может потребоваться для того, чтобы нужное количество газа перемещалось. Это зачастую случается в тех магистралях кондиционирования, где размеры сечения были основаны на характеристиках технического или же архитектурного характера.
- Давление мы уже знаем, но нужно определить поперечное сечение сети для обеспечения вентилируемого помещения требуемым объемом кислорода. Данная ситуация присуща сетям естественной вентиляции , в которых уже наличествующий напор невозможно изменить.
- Неизвестно ни об одном из показателей, следовательно, нам необходимо определить и напор в магистрали, и поперечное сечение. Такая ситуация и встречается в большинстве случаев в строительстве домов.
Особенности аэродинамических расчетов
Ознакомимся с общей методикой проведения такого рода расчетов при условии, если и сечение, и давление нам неизвестны. Сразу оговоримся, что аэродинамический расчет следует проводить исключительно после того, как будет определено требуемые объемы воздушных масс (они будут проходить по системе воздушного кондиционирования) и спроектировано приблизительное месторасположение каждого из воздуховодов в сети.
И дабы провести расчет, необходимо вычертить аксонометрическую схему, в которой будет присутствовать перечень всех элементов сети, а также их точные габариты. В соответствии с планом вентиляционной системы рассчитывается суммарная длина воздухопроводов. После этого всю систему следует разбить на отрезки с однородными характеристиками, по которым (только по отдельности!) и будет определен расход воздуха. Что характерно, для каждого из однородных участков системы следует провести отдельный аэродинамический расчет воздуховодов, потому что в каждом из них имеется своя скорость перемещения воздушных потоков, а также перманентный расход. Все полученные показатели необходимо внести в уже упомянутую выше аксонометрическую схему, а потом, как вы уже наверняка догадались, необходимо выбрать главную магистраль.
Как определить скорость в вентиляционных каналах?
Как можно судить из всего, сказанного выше, в качестве главной магистрали необходимо выбирать ту цепь последовательных отрезков сети, которая является самой протяженной; при этом нумерация должна начинаться исключительно с самого удаленного участка. Что же касается параметров каждого из участков (а к таковым относится расход воздуха, длина участка, его порядковый номер и проч.), то их также следует занести в таблицу проведения расчетов. Затем, когда с внесением будет покончено, подбирается форма поперечного сечения и определяются его – сечения – габариты.
LP/VT = FP.
Что обозначают эти аббревиатуры? Попытаемся разобраться. Итак, в нашей формуле:
- LP – это конкретный расход воздуха на выбранном участке;
- VT – это скорость, с которой воздушные массы по этому участку движутся (измеряется в метрах за секунду);
- FP – это и есть нужная нам площадь поперечного сечения канала.
Что характерно, во время определения скорости движения необходимо руководствоваться, в первую очередь, соображениями экономии и шумности всей вентиляционной сети.
Обратите внимание! По полученному таким образом показателю (речь идет о поперечном сечении) необходимо подобрать воздуховод со стандартными величинами , а фактическое его сечение (обозначается аббревиатурой FФ) должно быть максимально близким к рассчитанному ранее.
LP/ FФ = VФ.
Получив показатель требуемой скорости, необходимо рассчитать, насколько будет уменьшаться давление в системе вследствие трения о стенки каналов (для этого необходимо использовать специальную таблицу). Что же касается локального сопротивления для каждого из участков, то их следует рассчитывать по отдельности, после чего суммировать в общий показатель. Затем, суммировав локальное сопротивление и потери по причине трения, можно получить общий показатель потерь в системе кондиционирования воздуха. В дальнейшем это значение будет использоваться для того, чтобы вычислить требуемое количество газовых масс в каналах вентиляции.
Воздушно-отопительный агрегат
Ранее мы рассказывали о том что из себя представляет воздушно-отопительный агрегат, говорили о его приемуществах и сферах применения, в дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с данной информацией
Как рассчитать давление в вентиляционной сети
Для того чтобы определить предполагаемое давление для каждого отдельного участка, необходимо воспользоваться приведенной ниже формулой:
Н х g (РН – РВ) = DPE.
Теперь попытаемся разобраться, что обозначает каждая из этих аббревиатур. Итак:
- Н в данном случае обозначает разницу в отметках шахтного устья и заборной решетки;
- РВ и РН – это показатель плотности газа, как снаружи, так и изнутри вентиляционной сети, соответственно (измеряется в килограммах на кубический метр);
- наконец, DPE – это показатель того, каким должно быть естественное располагаемое давление.
Продолжаем разбирать аэродинамический расчет воздуховодов. Для определения внутренней и наружной плотности необходимо воспользоваться справочной таблицей, при этом должен быть учтен и температурный показатель внутри/снаружи. Как правило, стандартная температура снаружи принимается как плюс 5 градусов, причем вне зависимости от того, в каком конкретном регионе страны планируются строительные работы . А если температура снаружи будет более низкой, то в результате увеличится нагнетание в вентиляционную систему, из-за чего, в свою очередь, объемы поступающих воздушных масс будут превышены. А если температура снаружи, напротив, будет более высокой, то давление в магистрали из-за этого снизится, хотя данную неприятность, к слову, вполне можно компенсировать посредством открывания форточек/окон.
Что же касается главной задачи любого описываемого расчета, то она заключается в выборе таких воздуховодов, где потери на отрезках (речь идет о значении?(R*l*?+Z)) будут ниже текущего показателя DPE либо, как вариант, хотя бы равняться ему. Для пущей наглядности приведем описанный выше момент в виде небольшой формулы:
DPE ? ?(R*l*?+Z).
Теперь более детально рассмотрим, что обозначают использованные в данной формуле аббревиатуры. Начнем с конца:
- Z в данном случае – это показатель, обозначающий снижение скорости движения воздуха вследствие местного сопротивления;
- ? – это значение, точнее, коэффициент того, какова шероховатость стенок в магистрали;
- l – еще одно простое значение, которое обозначает длину выбранного участка (измеряется в метрах);
- наконец, R – это показатель потерь на трение (измеряется в паскалях на один метр).
Что же, с этим разобрались, теперь еще выясним немного о показателе шероховатости (то есть?). Этот показатель зависит только от того, какие материалы были использованы при изготовлении каналов. Стоит отметить, что скорость перемещения воздуха также может быть разной, поэтому следует учитывать и этот показатель.
Скорость – 0,4 метра за секунду
В таком случае показатель шероховатости будет следующим:
- у штукатурки с применением армирующей сетки – 1,48;
- у шлакогипса – около 1,08;
- у обычного кирпича – 1,25;
- а у шлакобетона, соответственно, 1,11.
Скорость – 0,8 метра за секунду
Здесь описываемые показатели будут выглядеть следующим образом:
- для штукатурки с применением армирующей сетки – 1,69;
- для шлакогипса – 1,13;
- для обыкновенного кирпича – 1,40;
- наконец, для шлакобетона – 1,19.
Немного увеличим скорость воздушных масс.
Скорость – 1,20 метра за секунду
Для этого значения показатели шероховатости будут такими:
- у штукатурки с применением армирующей сетки – 1,84;
- у шлакогипса – 1,18;
- у обычного кирпича – 1,50;
- и, следовательно, у шлакобетона – где-то 1,31.
И последний показатель скорости.
Скорость – 1,60 метра за секунду
Здесь ситуация будет выглядеть следующим образом:
- для штукатурки с применением армирующей сетки шероховатость будет составлять 1,95;
- для шлакогипса – 1,22;
- для обыкновенного кирпича – 1,58;
- и, наконец, для шлакобетона – 1,31.
Обратите внимание! С шероховатостью разобрались, но стоит отметить еще один важный момент : при этом желательно учитывать и незначительный запас, колеблющийся в пределах десяти-пятнадцати процентов.
Разбираемся с общим вентиляционным расчетом
Производя аэродинамический расчет воздуховодов, вы обязаны учитывать все характеристики шахты вентиляции (эти характеристики приведены ниже в виде списка).
- Динамическое давление (для его определения используется формула – DPE?/2 = Р).
- Расход воздушных масс (он обозначается буквой L и измеряется в метрах кубических за час).
- Потери давления в результате трения воздуха о внутренние стенки (обозначаются буквой R, измеряются в паскалях на метр).
- Диаметр воздуховодов (для расчета данного показателя используется следующая формула: 2*а*b/(а+b); в этой формула значения а, b являются размерами сечения каналов и измеряются в миллиметрах).
- Наконец, скорость – это V, измеряется в метрах за секунду, о чем мы уже упоминали ранее.
>
Что же касается непосредственно последовательности действий при вычислении, то она должна выглядеть примерно следующим образом.
Шаг первый. Вначале следует определить требуемую площадь канала, для чего используется приведенная ниже формула:
I/(3600xVpek) = F.
Разбираемся со значениями:
- F в данном случае – это, разумеется, площадь, которая измеряется в квадратных метрах ;
- Vpek – это желательная скорость движения воздуха, которая измеряется в метрах за секунду (для каналов принимается скорость в 0,5-1,0 метр за секунду, для шахт – около 1,5 метра).
Шаг третий. Следующим шагом считается определение соответствующего диаметра воздуховода (обозначается буквой d).
Шаг четвертый. Затем определяются остальные показатели: давление (обозначается как Р), скорость движения (сокращенно V) и, следовательно, уменьшение (сокращенно R). Для этого необходимо использовать номограммы согласно d и L, а также соответствующие таблицы коэффициентов.
Шаг пятый . Используя уже другие таблицы коэффициентов (речь идет о показателях местного сопротивления), требуется определить, насколько уменьшится воздействие воздуха вследствие локального сопротивления Z.
Шаг шестой. На последнем этапе расчетов нужно определить общие потери на каждом отдельном отрезке вентиляционной магистрали.
Обратите внимание на один важный момент! Так, если общие потери ниже уже наличествующего давления, то такую систему вентиляции вполне можно считать эффективной. А вот если потери превышают показатель давления, то может потребоваться установка специальной дроссельной диафрагмы в вентиляционной системе. Благодаря этой диафрагме будет гаситься избыточный напор.
Также отметим, что если вентиляционная система рассчитывается на обслуживание сразу нескольких помещений, для которых давление воздуха обязано быть разным, то во время произведения расчетов требуется учитывать и показатель разряжения либо подпора, которое необходимо добавить к общему показателю потерь.
Видео – Как производить расчеты с помощью программы «ВИКС-СТУДИЯ»
Аэродинамический расчет воздуховодов считается обязательной процедурой, важной составляющей планирования вентиляционных систем. Благодаря данному расчету можно узнать, насколько эффективно вентилируются помещения при том или ином сечении каналов. А эффективное функционирование вентиляции, в свою очередь, обеспечивает максимальный комфорт вашего проживания в доме.
Пример проведения расчетов. Условия в данном случае следующие: здание административного характера, имеет три этажа.
Хотя для существует множество программ, многие параметры все еще определяются по старинке, с помощью формул. Расчет нагрузки на вентиляцию, площади, мощности и параметров отдельных элементов производят после составления схемы и распределения оборудования.
Это сложная задача, которая под силу лишь профессионалам. Но если необходимо подсчитать площадь некоторых элементов вентиляции или сечение воздуховодов для небольшого коттеджа, реально справиться самостоятельно.
Расчет воздухообмена
Если в помещении нет ядовитых выделений или их объем находится в допустимых пределах, воздухообмен или нагрузка на вентиляцию рассчитывается по формуле:
R = n * R 1,
здесь R1 - потребность в воздухе одного сотрудника, в куб.м\час, n - количество постоянных сотрудников в помещении.
Если объем помещения на одного сотрудника составляет больше 40 кубометров и работает естественная вентиляция, не нужно рассчитывать воздухообмен.
Для помещений бытового, санитарного и подсобного назначения расчет вентиляции по вредностям производится на основании утвержденных норм кратности воздухообмена:
- для административных зданий (вытяжка) - 1,5;
- холлы (подача) - 2;
- конференц-залы до 100 человек вместимостью (по подаче и вытяжке) - 3;
- комнаты отдыха: приток 5, вытяжка 4.
Для производственных помещений , в которых постоянно или периодически в воздух выделяются опасные вещества , расчет вентиляции производится по вредностям.
Воздухообмен по вредностям (парам и газам) определяют по формуле:
Q = K \(k 2- k 1),
здесь К - количество пара или газа, появляющееся в здании, в мг\ч, k2 - содержание пара или газа в оттоке, обычно величина равна ПДК, k1 - содержание газа или пара в приточке.
Разрешается концентрация вредностей в приточке до 1\3 от ПДК.
Для помещений с выделением избыточного тепла воздухообмен рассчитывается по формуле:
Q = G изб\ c (tyx - tn ),
здесь Gизб - избыточное тепло, вытягиваемое наружу, измеряется в Вт, с - удельная теплоемкость по массе, с=1 кДж, tyx - температура удаляемого из помещения воздуха, tn - температура приточки.
Расчет тепловой нагрузки
Расчет тепловой нагрузки на вентиляцию осуществляется по формуле:
Q в= V н * k * p * C р(t вн - t нро),
в формуле расчета тепловой нагрузки на вентиляцию Vн - внешний объем строения в кубометрах, k - кратность воздухообмена, tвн - температура в здании средняя, в градусах Цельсия, tнро - температура воздуха снаружи, используемая при расчетах отопления, в градусах Цельсия, р - плотность воздуха, в кг\кубометр, Ср - теплоемкость воздуха, в кДж\кубометр Цельсия.
Если температура воздуха ниже tнро снижается кратность обмена воздуха, а показатель расхода тепла считается равной Qв , постоянной величиной.
Если при расчете тепловой нагрузки на вентиляцию невозможно уменьшить кратность воздухообмена, расход тепла рассчитывают по температуре отопления.
Расход тепла на вентиляцию
Удельный годовой расход тепла на вентиляцию рассчитывается так:
Q= * b * (1-E),
в формуле для расчета расхода тепла на вентиляцию Qo - общие теплопотери строения за сезон отопления, Qb - поступления тепла бытовые, Qs - поступления тепла снаружи (солнце), n - коэффициент тепловой инерции стен и перекрытий, E - понижающий коэффициент. Для индивидуальных отопительных систем 0,15 , для центральных 0,1 , b - коэффициент теплопотерь:
- 1,11 - для башенных строений;
- 1,13 - для строений многосекционных и многоподъездных;
- 1,07 - для строений с теплыми чердаками и подвалами.
Расчет диаметра воздуховодов
Диаметры и сечения рассчитывают после того, как составлена общая схема системы. При расчетах диаметров воздуховодов вентиляции учитывают следующие показатели:
- Объем воздуха (приточного или вытяжного), который должен пройти через трубу за заданный промежуток времени, куб.м\ч;
- Скорость движения воздуха. Если при расчетах вентиляционных труб скорость движения потока занижена, установят воздуховоды слишком большого сечения, что влечет дополнительные расходы. Завышенная скорость приводит к появлению вибраций, усилению аэродинамического гула и повышению мощности оборудования. Скорость движения на притоке 1,5 - 8 м\сек, она меняется в зависимости от участка;
- Материал вентиляционной трубы . При расчете диаметра этот показатель влияет на сопротивление стенок. Например, наиболее высокое сопротивление оказывает черная сталь с шероховатыми стенками. Поэтому расчетный диаметр воздуховода вентиляции придется немного увеличить по сравнению с нормами для пластика или нержавейки.
Таблица 1 . Оптимальная скорость воздушного потока в трубах вентиляции.
Когда известна пропускная способность будущих воздуховодов, можно рассчитать сечение воздуховода вентиляции:
S = R \3600 v ,
здесь v - скорость движения воздушного потока, в м\с, R - расход воздуха, кубометры\ч.
Число 3600 - временной коэффициент.
здесь: D - диаметр вентиляционной трубы, м.
Расчет площади элементов вентиляции
Расчет площади вентиляции необходим в том случае, когда элементы изготавливаются из листового металла и нужно определить количество и стоимость материала.
Площадь вентиляции рассчитывают электронные калькуляторы или специальные программы, их во множестве можно найти в интернете.
Мы приведем несколько табличных значений наиболее популярных элементов вентиляции.
| Диаметр, мм | Длина, м | |||
| 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | |
| 100 | 0,3 | 0,5 | 0,6 | 0,8 |
| 125 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1 |
| 160 | 0,5 | 0,8 | 1 | 1,3 |
| 200 | 0,6 | 0,9 | 1,3 | 1,6 |
| 250 | 0,8 | 1,2 | 1,6 | 2 |
| 280 | 0,9 | 1,3 | 1,8 | 2,2 |
| 315 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 |
Таблица 2 . Площадь прямых воздуховодов круглого сечения.
Значение площади в м. кв. на пересечении горизонтальной и вертикальной строчки.
| Диаметр, мм | Угол, град | ||||
| 15 | 30 | 45 | 60 | 90 | |
| 100 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,06 | 0,08 |
| 125 | 0,05 | 0,06 | 0,08 | 0,09 | 0,12 |
| 160 | 0,07 | 0,09 | 0,11 | 0,13 | 0,18 |
| 200 | 0,1 | 0,13 | 0,16 | 0,19 | 0,26 |
| 250 | 0,13 | 0,18 | 0,23 | 0,28 | 0,39 |
| 280 | 0,15 | 0,22 | 0,28 | 0,35 | 0,47 |
| 315 | 0,18 | 0,26 | 0,34 | 0,42 | 0,59 |
Таблица 3 . Расчет площади отводов и полуотводов круглого сечения.
Расчет диффузоров и решеток
Диффузоры используются для подачи или удаления воздуха из помещения. От правильности расчета количества и расположения диффузоров вентиляции зависит чистота и температура воздуха в каждом уголке помещения. Если установить диффузоров больше, увеличится давление в системе, а скорость падает.
Количество диффузоров вентиляции рассчитывается так:
N = R \(2820 * v * D * D ),
здесь R - пропускная способность, в куб.м\час, v - скорость воздуха, м\с, D - диаметр одного диффузора в метрах.
Количество вентиляционных решеток можно рассчитать по формуле:
N = R \(3600 * v * S ),
здесь R - расход воздуха в куб.м\час, v - скорость воздуха в системе, м\с, S - площадь сечения одной решетки, кв.м.
Расчет канального нагревателя
Расчет калорифера вентиляции электрического типа производится так:
P = v * 0,36 * ∆ T
здесь v - объем пропускаемого через калорифер воздуха в куб.м.\час, ∆T - разница между температурой воздуха снаружи и внутри, которую необходимо обеспечить калориферу.
Этот показатель варьирует в пределах 10 - 20, точная цифра устанавливается клиентом.
Расчет нагревателя для вентиляции начинается с вычисления фронтальной площади сечения:
Аф= R * p \3600 * Vp ,
здесь R - объем расхода приточки, куб.м.\ч, p - плотность атмосферного воздуха , кг\куб.м, Vp - массовая скорость воздуха на участке.
Размер сечения необходим для определения габаритов нагревателя вентиляции. Если по расчету площадь сечения получается чересчур большой, необходимо рассмотреть вариант из каскада теплобменников с суммарной расчетной площадью.
Показатель массовой скорости определяется через фронтальную площадь теплообменников:
Vp = R * p \3600 * A ф.факт
Для дальнейшего расчета калорифера вентиляции определяем нужное для согрева потока воздуха количества теплоты:
Q =0,278 * W * c (T п- T у),
здесь W - расход теплого воздуха , кг\час, Тп - температура приточного воздуха , градусы Цельсия, Ту - температура уличного воздуха, градусы Цельсия, c - удельная теплоемкость воздуха, постоянная величина 1,005.
Для создания благоприятного микроклимата в производственных и жилых помещениях необходимо установка качественной вентиляционной системы. Особое внимание требуется обращать на длину и диаметр трубы для естественной вентиляции, так как от правильных расчетов зависит эффективность, производительность и надежность воздуховодов.
Какие предъявляются требования к вентиляционным трубам?
Основное назначение воздуховода для естественной вентиляции заключается в отводе отработанного воздуха из помещения.
При прокладке систем в домах, офисах и других объектах требуется учитывать следующие пункты:
- диаметр трубы для естественной вентиляции должен быть не меньше 15 см;
- при монтаже в жилых помещениях и на объектах пищевой промышленности важны антикоррозийные характеристики, в противном случае под воздействием повышенной влажности металлические поверхности поржавеют;
- чем меньше вес конструкции, тем легче монтаж и обслуживание;
- производительность зависит также от толщины воздуховода, чем тоньше, тем больше пропускная способность;
- уровень пожарной безопасности – при горении не должно выделяться вредных веществ.
Если не соблюдать стандарты (нормы) при проектировании, монтаже и выборе материала изготовления и диаметра ПВХ труб вентиляции или из оцинкованной стали, то в помещениях воздух будет «тяжелым» из-за повышенной влажности и нехватки кислорода. В квартирах и домах с плохой вытяжкой часто запотевают окна, коптятся стены на кухне и образуется грибок.
Из какого материала выбрать воздуховод?
На рынке представлено несколько видов труб, отличающиеся между собой материалом изготовления:
Преимущества пластиковых труб:
- низкая себестоимость, если сравнивать с воздуховодами из других материалов;
- антикоррозийные поверхности не нуждаются в дополнительной защите или обработке;
- простота в обслуживании, при чистке можно использовать любые моющие средства;
- большой выбор диаметров труб ПВХ труб вентиляции;
- простая установка, также, при необходимости, легко проводится демонтаж конструкции;
- на поверхности не скапливаются загрязнения за счет гладкости;
- при нагревании не происходит выделения вредных и токсичных веществ для здоровья человека.
Металлические воздуховоды изготавливаются из оцинковки или нержавеющей стали , при рассмотрении характеристик можно выделить следующие достоинства:
- оцинкованные и нержавеющие трубы разрешается использовать на объектах с повышенной влажностью и частыми перепадами температур;
- влагостойкость – конструкции не подвержены образованию коррозии и ржавчины;
- высокие показатели термостойкости;
- относительно небольшой вес;
- простой монтаж – необходимы базовые знания.
В качестве материала для изготовления гофрированных воздуховодов применяется алюминиевая фольга . Основные плюсы:
- при установке образуется минимальное число соединений;
- легкость демонтажа;
- при необходимости трубопровод размещается под любым углом.
Преимущества тканевых конструкций:
- мобильность – легко устанавливаются и демонтируются;
- не возникает проблем при транспортировке;
- отсутствие конденсата при любых условиях эксплуатации;
- маленькая масса облегчает процесс крепежа;
- не нужно проводить дополнительную изоляцию.
Какие бывают формы воздуховодов?
В зависимости от сферы и направления использования выбирается не только диаметров труб ПВХ труб, но и форма:
- Спиральные формы отличаются повышенными показателями жесткости и привлекательным внешним видом . При монтаже соединения выполняются с применением картонного или резинного уплотнителя и фланцев. Системы не нуждаются в изоляции.
Совет! Если нет опыта в этой сфере, то для экономии собственных средств и времени лучше сразу обратиться к специалистам, так как рассчитать диаметр трубы для вентиляции с учетом воздушного потока, и провести самостоятельно монтаж будет весьма проблематично.
- Для жилых объектов (загородных и дачных домов) идеальным вариантом будут плоские формы за счет следующих достоинств:
- при необходимости круглые и плоские трубы легко комбинируются;
- если размеры не совпали, то параметры легко корректируются с использованием строительного ножа;
- конструкции отличаются относительно небольшой массой;
- в качестве соединительных элементов применяются тройники и фланцы.
- Установка гибких конструкций происходит без дополнительных элементов для соединения (фланцев и т. д.), что в значительной степени упрощает монтажный процесс. Для материала изготовления используется ламинированная полиэфирная пленка, натканное полотно или фольга из алюминия.
- Более востребованы круглые воздуховоды , спрос объясняется следующими достоинствами:
- минимальное число соединительных элементов;
- простая эксплуатация;
- хорошо распределяется воздух;
- высокие показатели жесткости;
- несложные установочные работы.
Материал изготовления и формы труб определяются еще на стадии разработки проектной документации, здесь учитывается большой перечень пунктов.
Как определяется диаметр вентиляционной трубы?
На территории России имеется ряд нормативных документов СНиП, где говорится, как рассчитать диаметр трубы для вентиляции естественного типа . Выбор основывается на кратности воздухообмена – определяющий показатель, какой объем и сколько раз за час заменяется воздух в помещении.
Сначала необходимо провести следующие действия:
- выполняются вычисления объема каждой комнаты в здании – требуется перемножить длину, высоту и ширину;
- объем воздуха вычисляется по формуле: L=n (нормируемая кратность воздухообмена)*V (объем помещения);
- полученные показатели L округляются в большую сторону до цифры кратной 5;
- составление баланса происходит так, чтобы вытяжные и приточные воздушные потоки совпадали в суммарном объеме;
- учитывается также максимальная скорость в центральном воздуховоде, показатели не должны быть больше 5 м/с, а на ответвленных участках сети не более 3 м/с.
Диаметр ПВХ труб вентиляции и из других материалов выбирается по полученным данным по представленной таблице:
Как определить длину вентиляционной трубы?
При написании проекта кроме расчета диаметра трубы для естественной вентиляции важным пунктом считается определение длины наружной части воздуховода. В общую величину входит протяженность всех каналов в здании, по которым циркулирует воздух и выводится наружу.
Расчеты производятся по таблице:
При расчете учитываются следующие показатели:
- если используется плоский воздуховод на установке над крышей, то минимальная длина должна составлять 0,5 м;
- при установке трубы вентиляции рядом с дымовой высота делается одинаковой, чтобы предотвратить в сезон отопления попадания дыма в помещение.
Производительность, эффективность и бесперебойная работа вентиляционной системы во многом зависит от правильности расчетов и соблюдения требований монтажа. Лучше выбирать проверенные компании с положительной репутацией!