Методи розрахунку площі повітроводів

Гарантією нормальної роботи будь-якої вентиляційної системи є правильно виконаний розрахунок площі повітроводів та фасонних виробів. Адже саме від цього і залежатиме вибір обладнання, а також різних елементів вентиляційної системи. Про те, як правильно розрахувати площу повітроводу та підібрати потрібний розмір фасонних виробів, буде розказано далі в цій статті.

Завдання проведення розрахунків

Обчислення площі та підбір відповідних повітроводів вентиляції залежатиме від матеріалу їх виготовлення та виду. Від першого показника залежить те, як циркулюватимуть повітряні маси і який вплив вони будуть на стінки повітроводу.

Повітряні відводи в залежності від матеріалу виготовлення поділяються на:

У цьому вони можуть мати різну форму. Повітропроводи випускаються у вигляді овальних, квадратних та круглих пристроїв. Перші пристрої набули найменшого поширення, в порівнянні з двома останніми.

Навіть якщо розроблено ідеальний проект системи вентиляції, неправильно обраний переріз повітроводу порушить правильну повітряну циркуляцію.

Цей показник впливає на:

• рівень герметичності кріпильних елементів;
• обсяг та швидкість пересування мас повітря;
• споживання електроенергії;
• рівень шуму.

Правильний розрахунок перерізу будь-яких видів повітроводів дозволить відразу заощадити гроші, оскільки саме завдяки цьому визначається необхідна кількість усіх матеріалів. Однак окрім економічної сторони, є ще й інший показник, який також дуже важливий — ефективність роботи вентиляційної системи, адже саме він забезпечує комфортний мікроклімат для людей, які перебувають у даному приміщенні.

Як розраховується площа повітроводу

Площа повітроводу можна розрахувати за допомогою кількох способів:

• за розміром приміщення;
• за кількістю мешканців;
• з урахуванням вимог санітарних і правил.

Розрахувати площу поверхні повітроводів можна як конкретного приміщення, так будівлі в общем. Порахувати потрібний параметр можна за допомогою різного програмного забезпечення або із застосуванням формул.

Площа вентиляційного відводу під час проектування підбирається таким чином, щоб повітряні маси по всій довжині його переміщалися приблизно з рівною швидкістю. На різних ділянках обсяги повітря у системі можуть відрізнятись. Тому розміри повітроводу повинні збільшуватися, якщо збільшується кількість повітряних мас, що проходять через них.

Якщо збільшується округлий переріз повітроводу, то цьому випадку знижується швидкість пересування повітряних мас. Водночас зменшується і аеродинамічний шум. Недоліком цих повітроводів є їхня висока вартість та великі розміри, тому встановити таку конструкцію між чорновою та підвісною стелею не вийде.

Якщо ця можливість відсутня, варто придивитися до прямокутного перерізу, тому що в цьому випадку висота повітроводу буде набагато меншою. Однак треба не забувати, що округлі конструкції набагато простіше монтувати.

Вибір певного виробу залежатиме від вимог, які висуваються до вентиляційної системи. Якщо потрібний низький рівень шуму, економне споживання електрики і є можливість встановлення габаритної системи, то в такому разі фахівці рекомендують встановлювати округлі конструкції.

Як здійснюється обчислення - покрокова інструкція

Розрахунок площі перерізу повітроводів провадиться за наступним алгоритмом:

1. Створити схему вентиляційної системи. На ній потрібно буде відзначити розміри прямих та кутових ділянок, після цього порахувати загальний периметр вентиляційної системи.
2. Визначити кратність повітряного обміну з урахуванням вимог санітарних і правил.
3. Обчислити швидкість пересування повітряного потоку трубопроводами. Цей показник залежатиме від того, яка вентиляція встановлена ​​(примусова чи природна).
4. Після цього вже треба розраховувати переріз відводів та інших елементів системи.

Обчислення площі повітряного відведення

Формула, яка застосовується для визначення площі повітроводів така:

Результатом розрахунку буде параметр, який вимірюється у м².

Розрахунок фактичного перерізу відведення

Фактична площа перерізу повітроводу прямокутної форми обчислюється так:

Фактична площа повітроводу круглого перерізу обчислюється за іншою формулою:

Фахівці рекомендують збільшувати будь-який порахований переріз повітроводу на 10-20%, щоб не помилитися при його виготовленні. Існують також інші формули розрахунків, які дозволять обчислювати перерізи повітроводів.

Обчислення швидкості повітряного потоку

Застосовуючи формули чи табличні дані, визначають як площа круглого чи прямокутного воздуховодов, а як і швидкість пересування повітряних мас уздовж них. Основним показником у цьому випадку буде кратність повітрообміну, яка визначає величину повітряного об'єму, який потрібний для провітрювання кімнати площею 1 м.куб. за 60 хв.

Професіонали радять перед визначенням потрібної кратності вивчити існуючі умови на конкретному виробничому об'єкті, а саме можливе виділення газів, отруйних речовин і таке інше. Адже вони також впливають на показник кратності повітрообміну. У цьому випадку для розрахунку повітрообміну можна використовувати таку формулу:

Обчислення фасонних виробів

Під час встановлення відводів вентиляції ділянки різних розмірів з'єднуються за допомогою фасонних виробів. Сюди можна зарахувати:

1. Переходи. За допомогою їх фіксуються повітряні відводи різної площі. Перетин може бути будь-яким: округлим або прямокутним.
2. Відводи. Застосовують, щоб змінити напрямок вентиляційної труби під потрібним кутом. Можуть бути округлими, квадратними, овальними.
3. Трійники. Поєднують розгалуження або кілька відводів.
4. Муфти. Потрібні для кріплення рівних частин повітряної магістралі.
5. Качки. Дозволяють забезпечити багаторівневий перехід відводів.
6. Хрестовини. Ділять або поєднують повітряні потоки.
7. Заглушки. Дозволяють закрити надходження повітряних мас.

Щоб правильно обчислити необхідні показники фасонних виробів, потрібні володіти спеціальними знаннями та навичками.

Помилка, яка буде допущена тільки в одному параметрі, може призвести до зниження експлуатаційних показників всієї вентиляційної системи. Спеціальних формул для таких обчислень немає.

Якщо потрібна якісна інженерна допомога, будь-який фахівець може використовувати спеціальні програмні програми та онлайн-калькулятори. Необхідно лише задати початкові параметри та отримати наприкінці підсумковий результат.

Програмні програми дають можливість дізнатися необхідні показники всіх елементів, а також додатково зробити їхню розгортку.Остання роздруковується на 3Д-принтері і дає можливість зробити максимально герметичне припасування відводів вентиляції. Завдяки цьому вентиляція матиме оптимальні розміри та найефективніші показники продуктивності.

Висувні вимоги до обчислень

Під час визначення кінцевих показників відводів вентсистеми потрібно враховувати наступне:

1. У повітрі можуть бути небезпечні хімічні сполуки і зважені частинки. Їх кількісне зміст визначається виходячи з ГОСТ 12.1.004.88.
2. Швидкість пересування повітряного потоку вздовж повітроводу не погіршує рівень комфортного проживання мешканців, які перебувають у приміщенні. Для промислових приміщень обов'язковим є очищення повітря від домішок.
3. Підтримка у приміщенні необхідної температури. У місцях, де виділяється надмірна кількість тепла, передбачається його відведення. І навпаки, там, де його не вистачає, намагаються звести до мінімуму можливі втрати тепла.

Для деяких будівель та споруд при розрахунку площі повітроводів обов'язковою вимогою буде наявність регулярної підтримки повітряної підпорки та повне перекриття надходження повітря з вулиці у разі потреби.

До групи приміщень, в яких необхідна повітряна підпірка, можна віднести підвали та кімнати, де можуть бути у великій концентрації отруйні речовини.

Висновок

Вага, розмір, форма та площа повітроводів – це головні показники, які визначають ефективність самої вентиляційної системи. Грамотний розрахунок у цьому випадку важливий, адже саме від цього залежатиме пропускна спроможність системи та бездоганна робота всієї вентсистеми загалом.

Під час використання онлайн-калькулятора треба врахувати, що точність обчислень, що виконуються, буде значно вищою, на відміну від самостійного розрахунку за допомогою формул. Це пов'язано з тим, що програмне забезпечення в автоматичному режимі округляє параметри до необхідних меж, тому результати виходять максимально точними.

Розрахунок площі повітроводів та фасонних виробів: формули, калькулятор

Які дані потрібні для розрахунку експлуатаційних характеристик повітроводів?

Насамперед, до уваги беруться основні параметри споруди, такі як призначення самої будівлі, обсяг приміщень, кількість постійно перебуває персоналу та відвідувачів, особливості виробничого процесу (для промислових будівель) тощо.

Проектування систем вентиляції здійснюється відповідно до таких нормативних документів:

• СП 60.13330.2016 (актуальна редакція СНіП 41-01-2003);
• СП 7.13130.2013;
• ГОСТ 12.1.005-88 та деякі інші.

Як розрахувати площу повітроводу різних типів перерізів?

Розрахунок квадратури повітроводів різних перерізів має свої особливості, оскільки витрата повітря у них значно відрізнятиметься навіть при однакових параметрах швидкості переміщення повітряних мас і площі. Крім того, при розрахунку вентиляційних мереж великої довжини та/або розгалуженості враховується вологість та температура повітря (якщо вона перевищує +20°С). А також аеродинамічний опір повітроводів та фасонних виробів, що залежить від форми та матеріалу виготовлення (різні коефіцієнти тертя). Облік цих параметрів виявляється у використанні різних поправочних коефіцієнтів у розрахункових формулах.

Важлива інформація! Параметри квадратури каналу і швидкість переміщення повітряних потоків обернено пропорційні.

Розрахунок квадратури здійснюється за двома параметрами, взятими з нормативів (фактично ці параметри описують кратність повітрообміну):

Формула площі повітроводів оперує параметрами витрат повітря, взятими з нормативів:

S = R/k × V, де

K - Коефіцієнт, рівний 3600.

Існують альтернативні формули, що оперують іншими коефіцієнтами, наприклад:

S = R × 2,778/V.

При використанні повітроводів великого перерізу істотно знижується рівень шуму повітряних потоків і витрати електроенергії на їхнє переміщення.

Круглий повітропровід декоративного типу на підвісних утримувачах

Значний вплив на ефективність переміщення повітряних потоків надає форма перерізу. У прямокутних повітроводах повітряний потік отримує більший опір. завжди вписуються в інтер'єр. Враховуючи наведені факти, в якості альтернативи рекомендується звернути увагу на овальні повітроводи, що поєднує в собі ергономічність та ефективність.

Вентиляційні канали для підприємства

Як порахувати площу круглого повітроводу?

Для розрахунку діаметра круглого вентканалу використовується нормативна площа перерізу:

Фактичну площу отримують з формули:

Як розрахувати площу повітроводу прямокутного перерізу?

Для прямокутних коробів використовуються самі формули, як і для круглих. Довжину сторін обчислюють за такою формулою:

Dп - діагональ прямокутника, вписаного в коло (фактично еквівалентний діаметр кола);

Фактична площа дізнається із формули:

Також обчислення основних параметрів проектувальники використовують таблиці.

Таблиця основних параметрів площі та форми перерізів

Розрахунок площі овального повітроводу

Діаметри овального повітроводу обчислюються за його площею. Використовуються такі формулы:

Р – периметр кола овалоїду,

Площа овального повітроводу обчислюється за такою формулою:

a, b - Великий і малий діаметр овалу, відповідно.

Овальні повітряні канали поєднують у собі переваги прямокутних та круглих

Розрахунок перерізу повітроводів

Завдання розрахунку перерізу повітроводів вентиляції може звучати по-різному:

• розрахунок повітроводів вентиляції
• розрахунок повітря в повітроводі
• розрахунок перерізу повітроводів
• формула розрахунку повітроводів
• розрахунок діаметра повітроводу

Слід розуміти, що всі перераховані вище розрахунки — по суті, те саме завдання, яке зводиться до визначення площі перерізу повітроводу, за яким протікає витрата повітря G [м3/година].

Алгоритм розрахунку перерізу повітроводів

Розрахунок перерізу повітроводів має на увазі визначення розмірів повітроводів залежно від витрати повітря, що пропускається. Він виконується у 4 етапи:

1. Перерахунок витрати повітря на м3/с
2. Вибір швидкості повітря у повітроводі
3. Визначення площі перерізу повітроводу
4. Визначення діаметра круглого або ширини та висоти прямокутного повітроводу.

На першому етапі розрахунку повітроводу витрата повітря G, виражений, як правило, в м3/годину, переводиться в м3/с. Для цього його необхідно поділити на 3600:

На другому етапі слід задати швидкість руху повітря у повітроводі. Швидкість слід задати, а не розрахувати. Тобто вибрати ту швидкість руху повітря, яка є оптимальною.

Висока швидкість повітря в повітроводі дозволяє використовувати повітроводи малого перерізу. Однак при цьому потік повітря шумітиме, а аеродинамічний опір повітроводу сильно зросте.

Мала швидкість повітря в повітропроводі забезпечує тихий режим роботи системи вентиляції та малий аеродинамічний опір, але робить повітропроводи дуже громіздкими.

Для систем загальнообмінної вентиляції оптимальною швидкістю повітря в повітроводі вважається 4 м/с. Для великих повітроводів (600×600 мм і більше) швидкість повітря може бути підвищена до 6 м/с. У системах димовидалення швидкість повітря може досягати та перевищувати 10 м/с.

Отже, другого етапу розрахунку воздуховодов задається швидкість руху повітря v [м/с].

На третьому етапі визначається необхідна площа перерізу повітроводу шляхом поділу витрати повітря на його швидкість:

На четвертому, заключному етапі під отриману площу перерізу повітроводу підбирається його діаметр або довжини сторін прямокутного перерізу.

Таблиця перерізів повітроводів

На допомогу проектувальникам розроблено кілька таблиць перерізів повітроводів, які дозволяють швидко підібрати переріз залежно від отриманої площі.

Приклад розрахунку повітроводу

Як приклад розрахуємо переріз повітроводу з витратою повітря 1000 м3/годину:

1. G = 1000/3600 = 0,28 м3/с
2. v = 4 м/с
3. S = 0,28/4 = 0,07 м2
4. У разі круглого повітроводу його діаметр становив би D = корінь (4·S/π) ≈ 0,3 м = 300мм. Найближчий стандартний діаметр повітроводу - 315 мм.

У разі прямокутного повітроводу необхідно підібрати такі А і В, щоб їх добуток дорівнював приблизно 0,07. При цьому рекомендується, щоб А і В не відрізнялися один від одного більш ніж утричі, тобто повітропровід 700×100 – не найкращий варіант. Найкращі варіанти: 300×250, 350×200.

Розрахунок площі повітроводів та фасонних виробів

Пряма ділянка повітроводу

Розрахунок площі фасонних частин повітроводу

Людині, яка не пов'язана з математичними формулами, буде складно виконати підрахунки правильно, помилка в одному показнику вплине на експлуатаційні характеристики вентиляційної системи, відповідно, і на якість очищення повітря.

Для спрощення процесу розрахунку площі поверхні повітроводу можна використовувати онлайн-калькулятор та спеціальні програми, які виконують усі алгоритми, для цього потрібно лише запровадити первинні показники.

Програма підрахунку та підбору елементів

Які існують програми для знаходження параметрів фасонних частин повітроводу

На допомогу інженерним працівникам для виключення помилок, пов'язаних із людським фактором, а також для прискорення процесу були створені спеціальні програми, за допомогою яких можна не тільки виконати грамотні розрахунки, а й 3D моделювання майбутньої конструкції.

Програмний розрахунок та проектування вентиляції

Розрахунок квадратних метрів (площі перерізу) повітроводу

На розмір вентиляційної труби впливає багато факторів: швидкість потоку, напір на стінки, об'єм повітря.

Розрахунок площі перерізу повітроводу розраховується за такою формулою:

S = L × κ / ω, де:

• L - Витрата повітря, м ³ / год;
• ω - Швидкість руху повітряних потоків, м / с;
• κ - Розрахунковий коефіцієнт, рівний 2,778.

Що таке еквівалентний діаметр повітроводу

Еквівалентний діаметр прямокутного повітроводу - це діаметр уявного круглого повітроводу, в якому втрата тиску на тертя була б дорівнює втраті тиску на тертя у вихідному прямокутному повітроводі при однаковій довжині обох повітроводів.

У книгах та підручниках В. Н. Богословського такий діаметр називається «Еквівалентний за швидкістю діаметр», у літературі П. Н. Каменєва — «Рівновеликий діаметр за втратами на тертя».

Розрахунок еквівалентного діаметра повітроводів

Еквівалентний діаметр прямокутного повітроводу обчислюється за такою формулою:

Наприклад, еквівалентний діаметр повітроводу 500×300 дорівнює 2·500·300 / (500+300) = 375 мм.

Еквівалентний діаметр квадратного повітроводу дорівнює стороні квадрата:

І цей факт дуже цікавий, адже зазвичай чим більше площа перерізу повітроводу, тим нижчий його опір.Однак кругла форма перерізу повітроводу має найкращі аеродинамічні показники. Саме тому опір квадратного і круглого повітроводів рівні, хоча площа перерізу квадратного повітроводу на 27% більша за площу перерізу круглого повітроводу.

У загальному випадку формула для еквівалентного діаметра повітроводу виглядає так:

Використовуючи цю формулу, можна підтвердити правильність вищенаведених формул для прямокутного і квадратного повітроводів, а також переконатися в тому, що еквівалентний діаметр круглого повітроводу дорівнює діаметру цього повітроводу:

Крім того, для розрахунку може допомогти таблиця еквівалентного діаметра повітроводів

Розрахунок матеріалів для повітроводів та фасонних частин

Маючи площу прямих ділянок, кількість та тип фасонних виробів можемо легко визначити обсяг матеріалу, який буде використаний під час їх виготовлення. Наприклад, виготовлення секції воздуховода круглого перерізу діаметром 100 мм і довжиною 1 м буде потрібно 0.314 м² жерсті.

Це легко обчислити за такою формулою:

π × D (100 мм = 0,1 м) × L (1 м) = 3,14 × 0,1 × 1 = 0,314 м ².

Аналогічним чином обчислюється кількість матеріалу для прямих ділянок повітроводів прямокутного перерізу.

Для розрахунку фасонних виробів немає певних формул. Точніше вони є: для кожної частини фасонного виробу певної форми окрема формула. Але здійснювати їхній ручний розрахунок недоцільно. Як правило, потрібна кількість матеріалу обчислюється емпірично після виготовлення лекал розкрою.

Процес створення повітроводу круглого перерізу методом намотування сталевої спіральної стрічки

Приклад розрахунку еквівалентного діаметра повітроводів та деякі висновки

Як приклад визначимо еквівалентний діаметр повітроводу 600×300:

Dекв_600_300 = 2 · 600 · 300 / (600 +300) = 400 мм.

Цікаво відзначити, що площа перерізу круглого повітроводів діаметром 400 мм становить 0,126 м2, а площа перерізу повітроводу 600×300 становить 0,18 м2, що на 42% більше. Витрата сталі на 1 метр круглого повітроводу перетином 400 мм становить 1,25 м2, а на 1 метр повітроводу перетином 600×300 - 1,8 м2, що на 44% більше.

Таким чином, будь-який аналогічний круглий прямокутний повітропровід значно програє йому як в компактності, так і в металоємності.

Розглянемо ще один приклад - визначимо еквівалентний діаметр повітроводу 500×100 мм:

Dекв_500_100 = 2 · 500 · 100 / (500 +100) = 167 мм.

Тут різниця в площі перерізу та в металоємності досягає 2,5 разів. Таким чином, формула еквівалентного діаметра для прямокутного повітроводу пояснює той факт, що чим більше «розплющений» повітропровід (що більша різниця між значеннями А і В), тим менш ефективний цей повітропровід з аеродинамічної точки зору.

Це одна з причин, через яку у вентиляційній техніці не рекомендується застосовувати повітроводи, у перерізі яких одна сторона перевищує іншу більш ніж утричі.

Розрахунок потужності нагрівання в мережі

Температура повітря, що надходить у приміщення, суворо регламентується. Наприклад, для житлових споруд мінімальне значення становить 18°С. Для розрахунку потужності нагрівального обладнання необхідно з нормативів дізнатися мінімальне значення температури тієї кліматичної зони, де розташована будівля. Різниця цих температур є основним фактором визначення потужності нагрівального пристрою.При цьому зовсім не обов'язково використовувати максимально потужний калорифер, здатний забезпечити нагрівання приміщення при мінімальній зовнішній температурі. Якщо вентиляція має систему регулювання продуктивності, під час максимального навантаження на калорифер просто знижується інтенсивність подачі повітря.

Розрахунок потужності нагрівального пристрою здійснюється за формулою:

Р - Розрахункова потужність пристрою нагрівання (рекуператор або калорифер), (кВт);

Δt - Різниця значень температури повітря на вході в систему вентиляції і на подачі в приміщення, ( ° С);

Q — продуктивність вентиляційної системи (м³/год);

τv— об'ємна теплоємність повітря, залежить від сукупності значень вологості, температури та тиску, але приймається як коефіцієнт 0,336 Вт × (ч/м³/°С).

Приклади використання повітроводів як декоративний елемент приміщень

Розрахунок швидкості повітря в повітроводі

При розрахунку системи вентиляції один із основних показників – кратність повітрообміну. Іншими словами, скільки повітряних мас необхідне для комфортного провітрювання 1 м³ кімнати за 1 годину. В даному випадку також можна звернутися до розробних таблиць, але слід знати, що всі показники в них округлені, тому точніші дані виходять при самостійних розрахунках. Розрахувати кратність повітрообміну можна за формулою:

N = V / W, де

• V – кількість свіжих повітряних мас, що надходять у приміщення за 60 хвилин (м³/година);
• W - Об'єм кімнати, м³.

Це треба знати! Комфортна швидкість повітрообміну для більшості вентсистем побутового характеру дорівнює 3-4 м/с.

Провести аеродинамічні розрахунки та обчислити швидкість переміщення повітря можна за такою формулою:

ω = L / 3600 × S, де

• L - Обсяг використовуваного повітря за 1 годину;
• S - Площа перерізу повітроводу.

Норми повітрообміну для квартири

Втрати тиску на місцевих опорах

У мережі повітроводів є місця найбільшого опору потоку повітря: повороти, вигини, трійники, місця зміни перетину на перехідниках. Розрахунок їх аеродинамічних втрат проводиться окремо, оскільки кожен тип фасонного виробу має індивідуальні коефіцієнти опору.

Таблиця коефіцієнтів місцевого опору (КМС) для різних фасонних виробів

Формула втрати тиску на кожній ділянці місцевого опору з урахуванням коефіцієнтів:

де S – швидкість, ρ – густина повітря.

Важливо! Щільність повітря залежить від температури. Наприклад, при 20°С щільність повітря становитиме 1,2 кг/м³. Цей параметр також береться з таблиць у відповідних нормативних джерелах.

Загальна формула втрати тиску у фасонних виробах:

Σξ - Сума параметрів місцевих опорів.

Звуко- та теплоізоляція вентиляційних коробів

Формула розрахунку площі повітроводів

Площа повітроводів визначається шляхом перемноження периметра перерізу повітроводу на довжину повітроводу:

Важливо пам'ятати розмірності величин у формулі, наведеної вище. Зазвичай перетин повітропроводу задається в міліметрах (наприклад, діаметр 250 або перетин 500×250), а довжина - в метрах (наприклад, 5 метрів). Але у формулу необхідно підставляти всі величини, виражені у метрах. Причому попередньо слід обчислити довжину периметра перерізу повітроводу.

Для спрощення завдання з розрахунку площі повітроводів застосовують готові формули для круглих та прямокутних повітроводів.

Рекомендовані значення швидкості повітря в системі вентиляції, м/с

Висновок

При необхідності можна розібратися у всіх розрахунках, однак, за допомогою програми виключається можливість помилки, яка в процесі експлуатації буде коштувати досить дорого. площі повітроводів у професійні проектні майстерні.

Ми постаралися максимально докладно описати весь процес самостійного розрахунку, а також розповіли про програмні продукти.

З принципом роботи вентиляції можна ознайомитись на відео

Watch this video on YouTube

• https://HouseChief.ru/raschyot-ploshchadi-vozduhovodov-i-fasonnyh-konstrukcij.html
• https://mir-klimata.info/raschjot-vozduhovodov-sistem-ventilyacii/
• https://ProKlimat.pro/calkulyator
• https://homius.ru/raschyot-ploshhadi-vozduhovodov-i-fasonnyih-izdeliy.html
• https://kalk.pro/ventilation/raschet-vozduhovodov/