Расчет вентиляционных труб. Как сделать правильный расчет сечения воздуховода вентиляции

Создание комфортных условий пребывания в помещениях невозможно без аэродинамического расчета воздуховодов. На основе полученных данных определяется диаметр сечения труб, мощность вентиляторов, количество и особенности ответвлений. Дополнительно может рассчитываться мощность калориферов, параметры входных и выходных отверстий. В зависимости от конкретного назначения комнат учитывается максимально допустимая шумность, кратность обмена воздуха, направление и скорость потоков в помещении.

Современные требования к прописаны в Своде правил СП 60.13330.2012. Нормированные параметры показателей микроклимата в помещениях различного назначения даны в ГОСТ 30494, СанПиН 2.1.3.2630, СанПиН 2.4.1.1249 и СанПиН 2.1.2.2645. Во время расчета показателей вентиляционных систем все положения должны в обязательном порядке учитываться.

Аэродинамический расчет воздуховодов – алгоритм действий

Работы включают в себя несколько последовательных этапов, каждый из которых решает локальные задачи. Полученные данные форматируются в виде таблиц, на их основании составляются принципиальные схемы и графики. Работы разделяются на следующие этапы:

1. Разработка аксонометрической схемы распределения воздуха по системе. На основе схемы определяется конкретная методика расчетов с учетом особенностей и задач вентиляционной системы.
2. Выполняется аэродинамический расчет воздуховодов как по главным магистралям, так и по всем ответвлениям.
3. На основании полученных данных выбирается геометрическая форма и площадь сечения воздуховодов, определяются технические параметры вентиляторов и калориферов. Дополнительно принимается во внимание возможность установки датчиков пожаротушения, предупреждения распространения дыма, возможность автоматической регулировки мощности вентиляции с учетом составленной пользователями программы.

Разработка схемы системы вентиляции

В зависимости от линейных параметров схемы выбирается масштаб, на схеме указывается пространственное положение воздуховодов, точки присоединения дополнительных технических устройств, существующие ответвления, места подачи и забора воздуха.

На схеме указывается главная магистраль, ее расположение и параметры, места подключения и технические характеристики ответвлений. Особенности расположения воздуховодов учитывают архитектурные характеристики помещений и здания в целом. Во время составления приточной схемы порядок расчета начинается с самой удаленной от вентилятора точки или с помещения, для которого требуется обеспечить максимальную кратность обмена воздуха. Во время составления вытяжной вентиляции главным критерием принимаются максимальные значения по расходу воздушного потока. Общая линия во время расчетов разбивается на отдельные участки, при этом каждый участок должен иметь одинаковые сечения воздуховодов, стабильное потребление воздуха, одинаковые материалы изготовления и геометрию труб.

Отрезки нумеруются в последовательности от участка с наименьшим расходом и по возрастающей к наибольшему. Далее определяется фактическая длина каждого отдельного участка, суммируются отдельные участки и определяется общая длина системы вентиляции.

Во время планирования схемы вентиляции их допускается принимать общими для таких помещений:

• жилых или общественных в любых сочетаниях;
• производственных, если они по противопожарной категории относятся к группе А или Б и размещаются не более чем на трех этажах;
• одной из категорий производственных зданий категории В1 – В4;
• категории производственных зданий В1 м В2 разрешается подключать к одной системе вентиляции в любых сочетаниях.

Если в системах вентиляции полностью отсутствует возможность естественного проветривания, то схема должна предусматривать обязательное подключение аварийного оборудования. Мощности и место установки дополнительных вентиляторов рассчитываются по общим правилам. Для помещений, имеющих постоянно открытые или открывающиеся в случае надобности проемы, схема может составляться без возможности резервного аварийного подключения.

Системы отсосов загрязненного воздуха непосредственно из технологических или рабочих зон должны иметь один резервный вентилятор, включение устройства в работу может быть автоматическим или ручным. Требования касаются рабочих зон 1-го и 2-го классов опасности. Разрешается не предусматривать на схеме монтажа резервного вентилятора только в случаях:

1. Синхронной остановки вредных производственных процессов в случае нарушения функциональности системы вентиляции.
2. В производственных помещениях предусмотрена отдельная аварийная вентиляция со своими воздуховодами. Параметры такой вентиляции должны удалять не менее 10% объема воздуха, обеспечивающего стационарными системами.

Схема вентиляции должна предусматривать отдельную возможность душирования на рабочее место с повышенными показателями загрязненности воздуха. Все участки и места подключения указываются на схеме и включаются в общий алгоритм расчетов.

Запрещается размещение приемных воздушных устройств ближе восьми метров по линии горизонтали от мусорных свалок, мест автомобильной парковки, дорог с интенсивным движением, вытяжных труб и дымоходов. Приемные воздушные устройства подлежат защите специальными приспособлениями с наветренной стороны. Показатели сопротивления защитных устройств принимаются во внимание во время аэродинамических расчетов общей системы вентиляции.
Расчет потерь давления воздушного потока Аэродинамический расчет воздуховодов по потерям воздуха делается с целью правильного выбора сечений для обеспечения технических требований системы и выбора мощности вентиляторов. Потери определяются по формуле:

R yd — значение удельных потерь давления на всех участках воздуховода;

P gr – гравитационное давление воздуха в вертикальных каналах;

Σ l – сумма отдельных участков системы вентиляции.

Потери давления получают в Па, длина участков определяется в метрах. Если движение воздушных потоков в системах вентиляции происходит за счет естественной разницы давления, то расчетное снижение давления Σ = (Rln + Z) по каждому отдельному участку. Для расчета гравитационного напора нужно использовать формулу:

P gr – гравитационный напор, Па;

h – высота воздушного столба, м;

ρ н – плотность воздуха снаружи помещения, кг/м 3 ;

ρ в – плотность воздуха внутри помещения, кг/м 3 .

Дальнейшие вычисления для систем естественной вентиляции выполняются по формулам:

Определение поперечного сечения воздуховодов

Определение скорости движения воздушных масс в газоходах

Расчет на потери по местным сопротивлениям системы вентилирования

Определение потери на преодоление трения

Определение скорости воздушного потока в каналах
Расчет начинается с наиболее протяженного и удаленного участка системы вентиляции. В результате аэродинамических расчетов воздуховодов должен обеспечиваться требуемый режим вентиляции в помещении.

Площадь поперечного сечения определяется по формуле:

F P = L P /V T .

F P – площадь сечения воздушного канала;

L P – фактический расход воздуха на рассчитываемом участке вентиляционной системы;

V T – скорость движения воздушных потоков для обеспечения требуемой кратности обмена воздуха в нужном объеме.

С учетом полученных результатов определяется потери давления при принудительном перемещении воздушных масс по воздуховодам.

Для каждого материала изготовления воздуховодов применяются поправочные коэффициенты, зависящие от показателей шероховатости поверхностей и скорости перемещения воздушных потоков. Для облегчения аэродинамических расчетов воздуховодов можно пользоваться таблицами.

Табл. №1. Расчет металлических воздуховодов круглого профиля.

Таблица №2. Значения поправочных коэффициентов с учетом материала изготовления воздуховодов и скорости воздушного потока.

Используемые для расчетов коэффициенты шероховатости по каждому материалу зависят не только от его физических характеристик, но и от скорости движения воздушных потоков. Чем быстрее перемещается воздух, тем большее сопротивление он испытывает. Эту особенность обязательно нужно принимать во внимание во время подбора конкретного коэффициента.

Аэродинамический расчет по расходу воздуха в квадратных и круглых воздуховодах показывает различные показатели скорости передвижения потока при одинаковой площади сечения условного прохода. Объясняется это отличиями в природе завихрений, их значения и способности оказывать сопротивление движению.

Основное условие расчетов – скорость движения воздуха постоянно возрастает по мере приближения участка к вентилятору. С учетом этого предъявляются требования к диаметрам каналов. При этом обязательно учитываются параметры обмена воздуха в помещениях. Места расположения притока и выхода потоков подбираются с таким условием, чтобы пребывающие в помещении люди не ощущали сквозняков. Если прямым сечением не удается достичь регламентируемого результата, то в воздуховоды вставляются диафрагмы со сквозными отверстиями. За счет изменения диаметра отверстий достигается оптимальная регулировка воздушных потоков. Сопротивление диафрагмы рассчитывается по формуле:

Общий расчет вентиляционных систем должен учитывать:

1. Динамическое давление воздушного потока во время передвижения. Данные согласовываются с техническим заданием и служат главным критерием во время выбора конкретного вентилятора, места его расположения и принципа действия. При невозможности обеспечить планируемые режимы функционирования системы вентиляции одним агрегатом, предусматривается монтаж нескольких. Конкретное место их установки зависит от особенностей принципиальной схемы воздуховодов и допустимых параметров.
2. Объем (расход) перемещаемых воздушных масс в разрезе каждого ответвления и помещения в единицу времени. Исходные данные – требования санитарных органов по чистоте помещения и особенности технологического процесса промышленных предприятий.
3. Неизбежные потери давления, возникающие в результате вихревых явлений во время движения воздушных потоков на различных скоростях. Кроме этого параметра в расчет принимается во внимание фактическое сечение воздуховода и его геометрическая форма.
4. Оптимальная скорость передвижения воздуха в главном канале и отдельно по каждому ответвлению. Показатель влияет на выбор мощности вентиляторов и мест их установки.

Для облегчения производства расчетов допускается использовать упрощенную схему, она применяется для всех помещений с некритическими требованиями. Для гарантирования нужных параметров подбор вентиляторов по мощности и количеству делается с запасом до 15%. Упрощенный аэродинамический расчет систем вентиляции производится по следующему алгоритму:

1. Определение площади сечения канала в зависимости от оптимальной скорости движения потока воздуха.
2. Выбор приближенного к расчетному стандартного сечения канала. Конкретные показатели всегда следует подбирать в сторону увеличения. Воздушные каналы могут иметь увеличенные технические показатели, уменьшать их возможности запрещается. При невозможности подобрать стандартные каналы в технических условиях предусматривается их изготовление по индивидуальным эскизам.
3. Проверка показателей скорости движения воздуха с учетом реальных значений условного сечения основного канала и всех ответвлений.

Задача аэродинамического расчета воздуховодов – обеспечить планируемые показатели вентилирования помещений с минимальными потерями финансовых средств. При этом одновременно следует добиваться снижения трудоемкости и металлоемкости строительно-монтажных работ, обеспечения надежности функционирования установленного оборудования в различных режимах.

Специальное оборудование должно монтироваться в доступных местах, к нему обеспечивается беспрепятственный доступ для производства регламентных технических осмотров и иных работ для поддержания системы в рабочем состоянии.

Согласно положениям ГОСТ Р ЕН 13779-2007 для расчета эффективности вентиляции ε v нужно применять формулу:

с ЕНА – показатели концентрации вредных соединений и взвешенных веществ в удаляемом воздухе;

с IDA – концентрация вредных химических соединений и взвешенных веществ в помещении или рабочей зоне;

c sup – показатели загрязнений, поступающих с приточным воздухом.

Эффективность систем вентиляции зависит не только от мощности подключенных вытяжных или нагнетающих устройств, но и от места расположения источников загрязнения воздуха. Во время аэродинамического расчета должны приниматься во внимания минимальные показатели по эффективности функционирования системы.

Удельная мощность (P Sfp > Вт∙с / м 3) вентиляторов рассчитывается по формуле:

де Р – мощность электрического двигателя, установленного на вентиляторе, Вт;

q v – расход воздуха, подаваемого вентиляторов при оптимальном функционировании, м 3 /с;

∆ р – показатель перепада давления на входе и выходе воздуха из вентилятора;

η tot – общий коэффициент полезного действия для электрического двигателя, воздушного вентилятора и воздуховодов.

Во время расчетов имеются в виду следующие типы воздушных потоков согласно нумерации на схеме:

Схема 1. Типы потоков воздуха в системе вентиляции.

1. Наружный, поступает в систему кондиционирования помещений из внешней среды.
2. Приточный. Потоки воздуха, подающиеся в систему воздуховодов после предварительной подготовки (подогрева или очистки).
3. Воздух, находящийся в помещении.
4. Перетекающие воздушные потоки. Воздух, переходящий из одного в другое помещение.
5. Вытяжной. Воздух, отводящийся из помещения наружу или в систему.
6. Рециркуляционный. Часть потока, возвращаемого в систему для поддержания внутренней температуры в заданных значениях.
7. Удаляемый. Воздух, выводящийся из помещений бесповоротно.
8. Вторичный воздух. Возвращается обратно в помещение после очистки, нагрева, охлаждения и т. д.
9. Потери воздуха. Возможные утечки из-за негерметичности соединений воздуховодов.
10. Инфильтрация. Процесс поступления в воздух в помещения естественным путем.
11. Эксфильтрация. Естественная утечка воздуха из помещения.
12. Смесь воздуха. Одновременное пресечение нескольких потоков.

По каждому типу воздуха имеются свои государственные стандарты. Все расчеты вентиляционных систем должны их учитывать.

Аэродинамический расчет механических систем вентиляции и кондиционирования воздуха проводят для определения диаметров или размеров прямоугольных сечений воздуховодов или каналов, а также определения потерь давления при движении воздуха в канале и подбора соответствующего вентилятора.

Одним из важных факторов при проектировании систем вентиляции является скорость движения воздуха в воздуховоде. При высокой скорости воздуха создается шум от трения о стенки воздуховода и завихрений на поворотах и отводах, а также возрастет сопротивление системы воздуховодов, что приводит к потребности установки вентилятора большей производительности, а в последующем к удорожанию капитальных и эксплуатационных затрат.

• 1,5...2,0 м/с - в распределительном канале с приточными или вытяжными вентиляционными решетками и дефлекторами;
• 4...5 м/с - для боковых ответвлений воздуховодов приточной и вытяжной вентиляции;
• 6 м/с - для магистральных каналов приточной и вытяжной вентиляции;
• 8...12 м/с - для магистральных каналов промышленных предприятий.

Для расчета строится аксонометрическая схема приточной и вытяжной систем вентиляции. Основное направление воздуховодов на схеме разбивают на участки - отрезки одинаковой длины и с постоянным расходом воздуха. Затем участки нумеруют и все значения наносят на схему. Суммарный расход воздуха складывается путем последовательного суммирования расходов воздуха через ответвления, присоединяющиеся к основному направлению.

Расчет площади сечения воздуховода

Расчет площади сечения воздуховода для каждого участка производится по следующей формуле:

где L - расход воздуха (м³/ч);

V – скорость движения воздушного потока (м/с);

Затем вычисляют предварительный диаметр воздуховода на участке

D=1000∙√(4∙S/"π") мм, и округляют до ближайшего стандартного размера. Размеры воздуховодов необходимо принимать строго в соответствии со значениями, приведенными в справочном пособии.

При необходимости применения прямоугольных воздуховодов размеры сторон подбирают также по ориентировочному сечению, т.е. чтобы a×b ≈ S в соответствии с таблицей типоразмеров, с учетом того, что отношение сторон, как правило, не должно превышать 1:3. Минимальное прямоугольное сечение составляет 100×150 мм, максимальное – 2000×2000.

Выбор воздуховодов круглого или прямоугольного сечения и материала из которого они будут изготовлены производится согласно техническим условиям объекта.

Воздуховоды прямоугольного сечения имеют меньшие размеры и могут использоваться в помещениях с ограниченным пространством для размещения вентиляционных каналов. Воздуховоды круглого сечения уменьшают сопротивление воздуха, а, следовательно, шумность конструкции, исключают потери воздуха и более удобны для монтажа.

Для Вашего удобства мы произвели такой расчет для наиболее часто используемых размеров и сечений воздуховодов. Адрес для заявок на подбор оборудования по готовым проектам и разработке Технических заданий на проектирование систем кондиционирования и вентиляции:

Производительность системы вентиляции напрямую зависит от правильности ее проектирования. Важнейшую роль в этом играет верный расчет площади воздуховодов. От него зависит:

• Беспрепятственное движение воздушного потока в нужных объемах, его скорость;
• Герметичность системы;
• Уровень шума;
• Расход электроэнергии.

Для того чтобы узнать все нужные значения, можно обратиться в соответствующую компанию или же воспользоваться специальными программами (их можно легко отыскать в интернете). Однако, при необходимости, найти все необходимые параметры возможно и самостоятельно. Для этого существуют формулы.

Использование их довольно просто. Вам также достаточно вписать параметры вместо соответствующих букв и найти результат. Формулы помогут вам отыскать точные значения, с учетом всех индивидуальных факторов. Обычно они применяются при инженерных работах по проектированию системы вентиляции.

Как найти верные значения

Для того чтобы произвести расчет площади сечения нам потребуется информация:

• О минимально необходимом воздушном потоке;
• О предельно возможной скорости воздушного потока.

Для чего нужен правильный расчет площади:

• Если скорость потока будет выше положенного предела, то это станет причиной падения давления. Эти факторы, в свою очередь, повысят расход электроэнергии;
• Аэродинамический шум и вибрации, если все выполнено верно, будут в пределах нормы;
• Обеспечение нужного уровня герметичности.

Воздуховод в разборе

Это также позволит повысить эффективность системы, поможет сделать ее долговечной и практичной. Нахождение оптимальных параметров сети – принципиально важный момент в проектировании. Только в этом случае система вентиляции прослужит долго, отлично справляясь со всеми своими функциями. Особенно это актуально для больших помещений общественного и производственного значения.

Чем большим будет сечение, тем ниже будет скорость воздушного потока. Это также уменьшит аэродинамический шум и расход электроэнергии. Но есть и минусы: стоимость таких воздуховодов будет выше, и конструкции не всегда можно установить в пространство над навесным потолком. Однако это возможно с прямоугольными изделиями, высота которых меньше. В то же время изделия круглой формы проще устанавливаются и обладают важными эксплуатационными преимуществами.

Что именно выбрать, зависит от ваших требований, приоритета экономии электроэнергии, самих особенностей помещения. Если вы желаете сэкономить электроэнергию, сделать шум минимальным и у вас есть возможность установить крупную сеть, выбирайте систему прямоугольной формы. Если же приоритетом является простота установки или в помещении сложно установить конструкции прямоугольного типа, вы можете выбрать изделия круглого сечения.

Расчет площади выполняется по следующей формуле:

Sc здесь – площадь сечения;

L – расход воздушного потока в метрах в кубе/час;

V – скорость воздушного потока в воздуховоде в метрах в секунду;

2,778 – необходимый коэффициент.

Трубы для воздуховода

После того, как расчет площади выполнен, вы получите результат в квадратных сантиметрах.

Фактическую площадь воздуховодов помогут определить следующие формулы:

Для круглых: S = Пи * D в квадрате /400

Для прямоугольных: S = A * B /100

S здесь – фактическая площадь сечения;

D – диаметр конструкции;

A и B – высота и ширина конструкций.

Как определить потери давления

Расчет сопротивления сети позволяет принять во внимание потери давления. Поток воздуха, во время движения, испытывает определенное сопротивление. Для его преодоления важно соответствующее давление. Давление это измеряется в Па.

Для того чтобы узнать нужный параметр, потребуется следующая формула:

P = R * L + Ei * V2 * Y/2

R здесь – удельные сокращения давления на трение в сети;

L – протяженность воздуховодов;

Ei – коэффициент местных потерь в сети в сумме;

V – скорость воздуха на рассматриваемом участке сети;

Y – плотность воздуха.

R можно узнать в соответствующем справочнике. Ei зависит от местного сопротивления.

Как узнать оптимальную мощность нагревателя воздуха

Для того чтобы узнать оптимальную мощность нагревателя воздуха, требуются показатели нужной температуры воздуха и самой минимальной температуры снаружи помещения.

Составные элементы воздуховода

Минимальная температура в системе вентиляции – 18 градусов. Температура снаружи помещения зависит от климатических условий. Для квартир оптимальная мощность нагревателя обычно составляет от 1 до 5 кВт, для офисных помещений – 5-50 кВт.

Точный расчет мощности нагревателя в сети позволит выполнить следующая формула:

P = T * L * Cv /1000

P здесь – мощность нагревателя в кВт;

T – разность температуры воздуха внутри и снаружи помещения. Это значение можно найти в СНиП;

L – производительность системы вентиляции;

Cv – теплоемкость, равная 0,336 Вт*ч/метры квадратные/градус по Цельсию.

Дополнительная информация

Для того чтобы узнать нужные параметры фасонных изделий и самой конструкции, не обязательно самостоятельно выполнять расчет частей сети вентиляции. Для нахождения всех значений существуют специальные программы. Вам достаточно ввести требуемые числа, и вы получите результат за доли секунды.

Рассчитываются значения креплений, фасонных частей, воздуховодов обычно инженерами, занимающимися проектированием систем вентиляции. Но и они применяют таблицы, в которых имеются все требуемые коэффициенты, формулы, значения.

Также существует специальная таблица эквивалентных диаметров воздуховодов. Это таблица диаметров воздуходувов круглой формы, в которых снижение давления на трение равна снижению давления в конструкциях прямоугольной формы. Эквивалентный диаметр конструкции воздуходува требуется тогда, когда необходимо произвести расчет прямоугольных воздуходувов, и при этом применяется таблица для изделий круглой формы.

Стальные трубы для воздуховода

Известно три способа узнать эквивалентное значение:

• Ориентируясь на скорость;
• По поперечному сечению;
• По расходу.

Все эти значения связаны с шириной и другими значениями воздуховодов. Для каждого из параметров применяется своя методика пользования таблицами. Итоговый результат – значение потери давления на трение. Вне зависимости от того, какую методику вы применили, результат получается одинаковым.

В интернете вы легко сможете найти таблицы, программы, справочники, необходимые для подсчета площади и иных параметров самих конструкций, креплений. Самое простое – воспользоваться специальными программами. В этом случае от вас требуется только ввод нужных значений. При этом результаты вы получите довольно точные.

Расчет площади воздуховодов различной формы и фасонных изделий

Научим вас правильно проводить расчеты фактической площади сечения и определять потери давления, кроме того поведаем тонкости в определении оптимальной мощности

Расчет воздуховодов вентиляции

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

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

Типы воздуховодов

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

Если коротко, то воздуховоды бывают:

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

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

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

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

Расчет поперечного сечения воздуховода

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

Расчет поперечного сечения проводят двумя способами:

• допустимых скоростей;
• постоянной потери давления.

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

Расчет сечения воздуховодов методом допустимых скоростей

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

Рис. 1 (Схема сети для расчета)

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

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

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

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

Нормативная скорость

Скорость в магистралях, м/с

Скорость в ответвлениях, м/с

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

Рис, 2 (Номограмма круглого жестяного воздуховода)

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

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

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

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

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

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

Подбор вентилятора

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

Потери давления на прямых участках

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

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

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

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

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

Потери давления на местных сопротивлениях

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

Рис 3 (Некоторые к. м. с.)

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

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

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

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

Рис 4 (Пример таблицы)

По найденным параметрам подбирается вентилятор.

Расчет материала для воздуховодов и фасонных элементов

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

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

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

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

Расчет воздуховодов вентиляции

Как проводится расчет воздуховодов вентиляции? Что влияет на их размер и сечение? Разберем этот вопрос подробнее.

Как организовать расчет 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.

Схема устройства и принципа работы воздуховода.

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.

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.

Схема работы 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).

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).

Варианты переходов с прямоугольного на круглый воздуховод.

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:

S = π х D 2 /400, где

S - сечение воздуховода фактическое (см 2);

D - диаметр воздушной трубы (мм).

Для расчета фактической площади сечения прямоугольной конфигурации применяется такая формула:

S = A х B/100, где

S - площадь прямоугольного сечения фактическая (см 2);

A - ширина воздушной магистрали (мм);

В - высота воздушной магистрали (мм).

Следует иметь в виду, что расчеты фактической площади сечения производятся по отдельности - для общего магистрального канала и в отношении каждого ответвления в направлении различных помещений.

Также для правильного и полного вычисления площади сечения воздуховода круглой конфигурации очень важно определить оптимальный диаметр рабочей магистрали. Это необходимо в том числе и для того, чтобы произвести наиболее качественный монтаж всей вентиляционной системы в помещениях в зависимости от их основных габаритов.

Формула для определения диаметра выглядит таким образом (рис.1),

где L - нагрузка воздуха на определенный участок в единицу времени (м 3 /час);

Таким образом, учитывая все особенности монтажа воздуховодов и применяя соответствующие формулы, можно в итоге добиться создания безупречного микроклимата в любом помещении.

Расчет площади воздуховодов: вычисление сечения и используемого материала

Информация о том, как провести расчет площади воздуховодов вентиляционных систем. Назначение данных вычислений. Элементы расчета используемого материала и определение площади сечения.

Расчёт площади воздуховодов и фасонных изделий производится до монтажа . От правильности их выполнения зависит эффективность работы всей системы вентиляции. На практике опытные мастера используют два основных способа измерений: по формуле и с помощью онлайн-калькулятора. Расчёт площади воздуховодов и фасонных изделий – дело трудоёмкое и ответственное. Редакция онлайн-журнала сайт специально для своих читателей подготовила обзор на эту тему, используя все современные возможности и знания опытных мастеров. В этой статье вы найдёте полезные рекомендации для расчёта данных, а также удобный онлайн-калькулятор.

Вентиляционный комплекс состоит из разных элементов. Чтобы правильно подобрать все детали, необходимо рассчитать их площадь, на которую влияют следующие параметры:

• объём и скорость воздушных масс;
• герметичность соединений;
• шум по время эксплуатации вентиляционной системы;

Это важно! Благодаря правильно выполненным расчётам можно определить оптимальное количество фасонных частей для организации системы вентилирования для конкретного помещения. Это предупредит ненужные траты на приобретение элементов, которые впоследствии не подойдут.

Какие данные нужны для расчёта параметров воздуховода

Для расчёта воздуховода следует в первую очередь определить два показателя:

• нормы, установленные для подачи свежих потоков на 1 м² помещения в час или кратность воздухообмена , сведения берут из нормативных источников. По этим данным, зная объём комнаты, можно легко определить значение производительности вентсистемы. Соответственно, объём воздуха рассчитывается путём умножения кратности на объём комнаты;
• по санитарным нормам . В данном случае на каждого постоянно находящегося в помещении человека следует принимать 60 м³, на временно пребывающего – 20 м³.

Как рассчитать площадь воздуховода по формулам

Основная задача вентиляционной системы – улучшение микроклимата в помещении и путём удаления отработанного воздуха наружу. Для качественной производительности в первую очередь необходимо выполнить проектные работы и рассчитать квадратуру воздуховодов. Во время планирования также будет определена форма труб, количество элементов, необходимых для соединения участков, размер сечения.

Расчёты можно выполнить двумя способами:

• самостоятельно при помощи формул;
• с помощью онлайн-калькулятора.

Первый случай − это самый сложный вариант, важно понимать все значения, которые используются в подсчётах. Для онлайн-калькулятора достаточно ввести исходные данные, самостоятельно выполнит все расчёты. Один из основных параметров для проектирования воздуховода и фасонных элементов – его конструкция. Можно подобрать трубы прямоугольного или круглого сечения. Пропускная способность круглых изделий значительно выше, чем у прямоугольных.

Как посчитать площадь воздуховода прямоугольного сечения

• наименьшее количество перемещаемых воздушных масс;
• скорость транспортировки воздуха.

Это следует знать! Площадь сечения влияет на скорость движения воздуха по вентканалу, это обратная зависимость:чем больше площадь сечения, тем ниже скорость транспортировки.

А также ещё несколько параметров напрямую зависит от размеров сечения:

• чем больше сечение, тем с меньшим шумом двигаются потоки;
• соответственно, снижаются .

С другой стороны,на такую систему потребуется больше материала, соответственно, и стоимость будет намного выше. Благодаря расчётной формуле можно определить фактическую площадь сечения воздуховода:

S = А × В / 100 , где

• А и В – соответственно, высота и ширина сечения.

Это не единственные формулы, с помощью которых можно рассчитать площадь сечения в виде прямоугольника. Важно анализировать данные и применять только максимально проверенные показатели.

Статья по теме:

Многие выбирают , так как они работают бесшумно и соответствуют всем необходимым нормативным показателям. В нашем обзоре мы расскажем об основных критериях выбора устройств и о характеристиках отдельных моделей.

Как рассчитать площадь сечения круглого воздуховода

Воздуховод с сечением в виде круга не вызывает сложности при монтаже и обладает отличной пропускной способностью воздушных потоков, так как внутреннее сопротивление сведено к минимуму. Выбирать форму коммуникаций следует из личных предпочтений потребителей и .

Это следует знать! Важно с целью экономии материала спланировать систему вентиляции минимальной длины, но при этом она должна выполнять возложенные на неё задачи.

Фактическая площадь рассчитывается следующим образом:

S = π × D²/400 , где:

• π – константа, равная 3,14;
• D – длина элемента.

Разработаны специальные методики, например, СНиПы, в которых сравнивают расчётные фактические площади с необходимыми показателями. С их помощью можно легко подобрать оптимальный размер коммуникации.

Во время проведения расчётов нужно учитывать следующие факторы:

• площадь сечения для прямых отрезков воздуховода следует рассчитывать отдельно;
• обязательно следует учитывать сопротивление, которое будет оказываться на воздушные массы во время их транспортировки;
• проектирование должно начинаться от центральной магистрали.

Если скорость транспортировки воздушного потока превышает требуемые значения, а это напрямую влияет на шум во время эксплуатации, необходимо дополнительно приобрести специальные шумоглушители или увеличить сечение фланцевого элемента центрального канала.

Расчёт площади фасонных частей воздуховода

Человеку, не связанному с математическими формулами, будет сложно выполнить подсчёты правильно, ошибка в одном показателе повлияет на эксплуатационные характеристики вентиляционной системы, соответственно,и на .

Для упрощения процесса расчёта площади поверхности воздуховода можно использовать онлайн-калькулятор и специальные программы, которые выполняют все алгоритмы, для этого потребуется лишь ввести первичные показатели.

Какие существуют программы для нахождения параметров фасонных частей воздуховода

В помощь инженерным работникам для исключения ошибок, связанных с человеческим фактором, а также для ускорения процесса были созданы специальные программы, с помощью которых можно не только выполнить грамотно расчёты, но и 3D моделирование будущей конструкции.

Программа	Краткое описание
Vent-Calc	Программа рассчитывает площадь сечения, тягу, сопротивление на разных отрезках.
GIDRV 3.093	Программа выполнит новый и контрольный подсчётданных воздуховода.
Ducter 2.5	В программе можно подобрать элементы вентсистемы, рассчитать площади сечений конструкции.
CADvent	Данный комплекс создан на базе AutoCAD, имеет самую подробную библиотеку элементов и возможностей.

Расчёт квадратных метров (площади сечения) воздуховода

На размер вентиляционной трубы влияет много факторов:скорость потока,напор на стенки, объём воздуха. Если выполнить расчёты с ошибкой, например, уменьшить сечение магистральной сети, возрастёт скорость воздушных масс, появится шум, увеличится давление и потребление электроэнергии.

Расчёт площади сечения воздуховода рассчитывается по следующей формуле:

S = L × κ / ω , где:

• L – расход воздуха, м³/ч;
• ω – скорость движения воздушных потоков, м/с;
• κ – расчётный коэффициент, равный 2,778.

Калькулятор расчета необходимого диаметра воздуховода

Отправить результат мне на почту

Расчёт скорости воздуха в воздуховоде

При расчёте системы вентиляции один из основных показателей – кратность воздухообмена. Иными словами,какое количество воздушных масс необходимо для комфортного проветривания 1 м³ комнаты за 1 час. В данном случае также можно обратиться к разработочным таблицам, но следует знать, что все показатели в них округлены, поэтому более точные данные получаются при самостоятельных расчётах. Рассчитать кратность воздухообмена можно по формуле:

N = V / W , где

• V – количество свежих воздушных масс, которые поступают в помещение за 60 минут (м³/час);
• W – объём комнаты, м³.

Это следует знать! Комфортная скорость воздухообмена для большинства вентсистем бытового характера равна 3−4 м/с.

Провести аэродинамические расчёты и вычислить скорость перемещения воздуха можно по следующей формуле:

ω = L / 3600 × S , где

• L – объём используемого воздуха за 1 час;
• S – площадь сечения воздуховода.

Расчёт сопротивления сети воздуховода

Воздушные потоки при транспортировке по трубам испытывают сопротивление, особенно это касается труб с сечением в виде прямоугольника. Чтобы обеспечить нормальную производительность системы, необходимо соответствующей мощности. Самостоятельно вручную определить эти параметры сложно, в проектной группе все вычисления выполняются при помощи программы.

Это следует знать! Для квартир площадью 50−150 м² стандартные параметры сопротивления воздухоотводящей системы составляют от 75 до 100 Па для скорости потока 3−4 м/с.

На сопротивление не влияет количество комнат, которое обслуживает вентсистема, значение коэффициента зависит от структуры и протяжённости коммуникации.

Потери давления на прямых участках

Для расчёта производительности вентиляционного оборудования можно просто сложить требуемое количество воздушных масс и подобрать модель, которая подходит по этим параметрам. Однако в паспорте на изделие не учтена сеть воздуховодов. Поэтому при подключении его в систему производительность значительно упадёт в зависимости от параметра сопротивления в трубопроводе. Чтобы определить падение давления в системе, необходимо уточнить его снижение на ровных участках, поворотных и соединительных элементах. Падение давления на ровных участках определяется по формуле:

Р = R × L + Еi × V2 × Y / 2 , где

• R – удельное потери напора, вызванные силой трения во время перемещения воздуха, Па/м;
• L – длина прямого участка воздуховода, м;
• ω –скорость движения воздуха, м/с
• Y – плотность воздушных масс, кг/м³;
• Еi – сумма потерь напора на местные сопротивления (отводы, переходы, и т.п.), данные можно взять из справочника.

Потери давления на местных сопротивлениях

Для расчёта потерь на поворотных элементах необходимо в первую очередь определить все участки, которые будут мешать прямому движению потоков. Можно использовать формулу, но все данные в зависимости от элемента воздуховода и материала изготовления уже определены и являются справочной информацией. Так, постепенно участок за участком следует пройти по всей его длине, затем сложить все показатели. Нельзя забывать и об отрезке, который находится за , ведь на отвод потоков также должно хватать напора.

Расчёт материалов для воздуховода и фасонных частей

Чтобы подобрать размеры и элементы конструкции, например, тройники, отводы, переходы, нет необходимости выполнять это вручную, тем более что номенклатура довольно большая. Всё можно сделать в специальной программе, в том числе и площадь фасонных частей воздуховодов, для этого нужно всего лишь ввести первичные данные. Результат готов будет через несколько секунд.А также можно при необходимости воспользоваться табличной формой эквивалентных сечений воздуховодов круглого диаметра, в которых снижение напора на трение равно снижению давления в сечениях прямоугольной формы.

Расчёт мощности нагревателя в сети

Для расчёта необходимо в первую очередь учесть мощность нагревателя, подогревающего входящие массы в прохладное время года. По утверждённым нормам температура потока, который попадает в комнату, должна быть не менее 18°C, показатели наружного воздуха зависят от месторасположения региона. В современном оборудовании есть возможность регулировать скорость циркуляции воздушных масс, таким образом, можно сэкономить в зимнее время электроэнергию. Перед выбором модели температуру нагрева воздуха, который поступает снаружи, рассчитывают по формуле:

ΔТ = 2,98 × Р / L , где

• Р – мощность оборудования, Вт;
• L – расход воздушных масс.

Статья