Расчет площади воздуховодов и фасонных изделий: правила выполнения вычислений + примеры расчетов по формулам

Нагреватель в сети: для чего он нужен, и как рассчитать его мощность

Если планируется приточная вентиляция, то в зимнее время без подогрева воздуха не обойтись. Современные системы позволяют регулировать производительность вентилятора, что помогает в холодное время года. Убавив силу приточки, можно добиться не только экономии электроэнергии на меньшем расходе вентилятора, но и воздух, медленнее проходя через нагреватель, будет теплее. Однако вычисления температуры нагрева наружного воздуха всё же необходимы. Их производят по формуле:

ΔТ = 2,98 × Р / L, где:

• Р – потребляемая мощность нагревателя, который должен повысить температуру воздуха с улицы до 18°С (Вт);
• L – производительность вентилятора (м 3 /ч).

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.

Нормативная скорость

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

Рис, 2 (Номограмма круглого жестяного воздуховода)

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

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

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

Пример

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

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

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

4 Программы для помощи

Для исключения человеческих факторов в расчётах, а также уменьшения сроков проектирования разработано несколько продуктов, позволяющих грамотно определить параметры будущей системы вентиляции. Кроме того, некоторые из них допускают построение 3D-модели создаваемого комплекса. Среди них есть такие разработки:

• Vent-Calc для расчёта площади сечения, тяги и сопротивления на участках.
• GIDRV 3.093 обеспечивает контроль подсчёта параметров каналов.
• Ducter 2.5 подбирает элементы системы по определённым характеристикам.
• CADvent, созданный на основе AutoCAD с максимальной базой данных по элементам.

Каждый решает проблему подбора габаритов будущей вентиляции самостоятельно. Для неопытного монтажника произвести проектирование и установку всех компонентов будет предпочтительнее с помощью специалистов, имеющих опыт по созданию таких магистралей и соответствующее оборудование и оснастку.

Расчет приточно-вытяжной вентиляции производственного помещения

Для того, чтобы сделать проект приточно-вытяжной вентиляции, первым делом определяется источник вредных веществ. Затем высчитывается сколько чистого воздуха необходимо для нормальной работы людей и сколько загрязненного воздуха необходимо вывести из помещения.

Каждое вещество имеет свою концентрацию, и нормы содержания их в воздухе тоже различны. Поэтому расчеты делаются для каждого вещества в отдельности, а результаты потом суммируются. Для создания правильного воздушного баланса необходимо учитывать количество вредных веществ и локальных отсосов, чтобы сделать расчет и определить, сколько необходимо чистого воздуха.

Различают четыре схемы воздухообмена приточно-вытяжной вентиляции на производстве: сверху-вниз, сверху-вверх, снизу-вверх, снизу-вниз.

Расчет производится по формуле:

Кр=G/V,

• где Кр — кратность воздухообмена,
• G — единица времени (час),
• V -объем помещения.

Правильный расчет необходим, чтобы потоки воздуха не попадали в смежные помещения и не удалялись оттуда. Также устройство, подающее свежий воздух, должно располагаться со стороны оборудования, чтобы вредные вещества или пары не попадали на людей. Все эти моменты должны быть учтены.

Если при производственном процессе выделяются вредные вещества тяжелее воздуха, то необходимо использовать комбинированные схемы воздухообмена, при которых 60% вредных веществ будет удаляться из нижней зоны, а 40% — из верхней.

Выводящей излишки тепла и вредные испарения

Это наиболее сложный расчет, потому что надо брать в расчет несколько факторов, и вредные вещества могут быть распределены на большой площади. Рассчитывается количество вредных веществ по следующей формуле:

L=Мв/(упом-уп),

• где L — необходимое количество свежего воздуха,
• Мв — масса выделяемого вредного вещества (мг/ч),
• упом — удельная концентрация вещества (мг/м3),
• уп — концентрация этого вещества в воздухе, поступающем через систему вентиляции.

При выделении нескольких видов разных веществ, расчет делается для каждого отдельно, а потом суммируется.

Системы, нормализующей уровень влажности

Для этого расчета сначала необходимо определить все источники образования влаги. Влага может образоваться:

• при кипении жидкости,
• при испарении из открытых емкостей,
• утечки влаги из аппаратов.

Суммируя выделение влаги из всех источников, составляется расчет для системы воздухообмена, нормализующего уровень влажности. Это делается для создания нормальных условий труда и соблюдения санитарно-гигиенических норм.

Формула для воздухообмена:

L=G/(Dyx-Dnp)

• Где Dух=MухJух,
• а Dпр=MпрJпр.
• Jух и Jпр — относительные влажности уходящего и приточного воздуха,
• Mух и Mпр — массы водяных паров, находящихся в уходящем и приточном воздухе при полном его насыщении и соответствующей температуре.

Вентиляции при высокой концентрации людей

Данный расчет наиболее прост, так как здесь отсутствуют расчеты при выделении вредных веществ, и берутся в расчет только выделения от жизнедеятельности людей. Присутствие чистого воздуха обеспечит высокую производительность труда, соблюдение санитарных норм, чистоту технологического процесса.

Для вычисления необходимого объема чистого воздуха, используют следующую формулу:

L=Nm,

• где L необходимое количество воздуха (м3/ч),
• N количество работающих людей в данном помещении, m – воздух, необходимый для дыхания одного человека в час.

По санитарным нормам, расход чистого воздуха на одного человека составляет 30 м3 в час, если помещение проветривается, если же нет, то эта норма удваивается.

Расчет воздуховодов или проектирование систем вентиляции

В создании оптимального микроклимата помещений наиболее важную роль играет вентиляция. Именно она в значительной степени обеспечивает уют и гарантирует здоровье находящихся в помещении людей. Созданная система вентиляции позволяет избавиться от множества проблем, возникающих в закрытом помещении: от загрязнения воздуха парами, вредными газами, пылью органического и неорганического происхождения, избыточным теплом. Однако предпосылки хорошей работы вентиляции и качественного воздухообмена закладываются задолго до сдачи объекта в эксплуатацию, а точнее, на стадии создания проекта вентиляции. Производительность систем вентиляции зависит от размеров воздуховодов, мощности вентиляторов, скорости движения воздуха и других параметров будущей магистрали. Для проектирования системы вентиляции необходимо осуществить большое количество инженерных расчетов, которые учтут не только площадь помещения, высоту его перекрытий, но и множество других нюансов.

Расчет площади сечения воздуховодов

После того, как вы определили производительность вентиляции, можно переходить к расчету размеров (площади сечения) воздуховодов.

Расчет площади воздуховодов определяется по данным о необходимом потоке, подаваемом в помещение и по максимально допустимой скорости потока воздуха в канале. Если допустимая скорость потока будет выше нормы, то это приведет к потере давления на местные сопротивления, а также по длине, что повлечет за собой увеличение затрат электроэнергии. Также правильный расчет площади сечения воздуховодов необходим для того, чтобы уровень аэродинамического шума и вибрация не превышали норму.

При расчете нужно учитывать, что если вы выберете большую площадь сечения воздуховода, то скорость воздушного потока снизится, что положительно повлияет и на снижение аэродинамического шума, а также на затраты по электроэнергии. Но нужно знать, что в этом случае стоимость самого воздуховода будет выше. Однако использовать «тихие» низкоскоростные воздуховоды большого сечения не всегда возможно, так как их сложно разместить в запотолочном пространстве. Уменьшить высоту запотолочного пространства позволяет применение прямоугольных воздуховодов, которые при одинаковой площади сечения имеют меньшую высоту, чем круглые (например, круглый воздуховод диаметром 160 мм имеет такую же площадь сечения, как и прямоугольный размером 200×100 мм). В то же время монтировать сеть из круглых гибких воздуховодов проще и быстрее.

Поэтому при выборе воздуховодов обычно подбирают вариант, наиболее подходящий и по удобству монтажа, и по экономической целесообразности.

Площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

Sс = L * 2,778 / V, где

Sс — расчетная площадь сечения воздуховода, см²;

L — расход воздуха через воздуховод, м³/ч;

V — скорость воздуха в воздуховоде, м/с;

2,778 — коэффициент для согласования различных размерностей (часы и секунды, метры и сантиметры).

Итоговый результат мы получаем в квадратных сантиметрах, поскольку в таких единицах измерения он более удобен для восприятия.

Фактическая площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

S = π * D² / 400 — для круглых воздуховодов,

S = A * B / 100 — для прямоугольных воздуховодов, где

S — фактическая площадь сечения воздуховода, см²;

D — диаметр круглого воздуховода, мм;

A и B — ширина и высота прямоугольного воздуховода, мм.

Расчет сопротивления сети воздуховодов

После того как вы рассчитали площадь сечения воздуховодов, необходимо определить потери давления в вентиляционной сети (сопротивление водоотводной сети). При проектировании сети необходимо учесть потери давления в вентиляционном оборудовании. Когда воздух движется по воздуховодной магистрали, он испытывает сопротивление. Для того чтобы преодолеть это сопротивление, вентилятор должен создавать определенное давление, которое измеряется в Паскалях (Па). Для выбора приточной установки нам необходимо рассчитать это сопротивление сети.

Для расчета сопротивления участка сети используется формула:

Где R – удельные потери давления на трение на участках сети

L – длина участка воздуховода (8 м)

Еi – сумма коэффициентов местных потерь на участке воздуховода

V – скорость воздуха на участке воздуховода, (2,8 м/с)

Y – плотность воздуха (принимаем 1,2 кг/м3).

Значения R определяются по справочнику (R – по значению диаметра воздуховода на участке d=560 мм и V=3 м/с). Еi – в зависимости от типа местного сопротивления.

В качестве примера, результаты расчета воздуховода и сопротивления сети приведены в таблице:

Расчёт площади воздуховодов и фасонных изделий: планируем вентиляционную систему

автор

Сергей Соболев4k

Вентиляция жилища играет очень важную роль, поддерживая необходимый для человека микроклимат. От того, насколько правильно она спроектирована и выполнена, зависит здоровье проживающих в доме. Однако не только проект имеет значение

Очень важно правильно высчитать параметры воздушных магистралей. Сегодня речь пойдёт о такой работе, как расчёт площади воздуховодов и фасонных изделий, что необходимо для правильного воздухообмена квартиры или частного дома

Мы узнаем, как вычислить скорость воздуха в шахтах, что на этот параметр влияет, а также разберём, какие программы можно использовать для более точных вычислений.

Читайте в статье:

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

Тип здания	Скорость в магистралях, м/с	Скорость в ответвлениях, м/с
Производство	до 11,0	до 9,0
Общественные	до 6,0	до 5,0
Жилые	до 5,0	до 4,0

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

Рис, 2 (Номограмма круглого жестяного воздуховода)

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

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

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

Пример

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

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

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

Калькулятор для расчета и подбора компонентов системы вентиляции

Калькулятор позволяет рассчитать основные параметры вентиляционной системы по методике, о которой рассказывается в разделе Расчет систем вентиляции. С его помощью можно определить:

• Производительность системы, обслуживающей до 4-х помещений.
• Размеры воздуховодов и воздухораспределительных решеток.
• Сопротивление воздухопроводной сети.
• Мощность калорифера и ориентировочные затраты на электроэнергию (при использовании электрического калорифера).

Если нужно подобрать модель с увлажнением, охлаждением или рекуперацией – воспользуйтесь калькулятором на сайте Breezart.

Зачем нужен расчёт площади воздуховодов и фасонных изделий?

Определение квадратуры воздуховодов необходимо для создания эффективно функционирующей вентиляционной системы 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 вентиляционная система 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.

Вентиляционная решётка короба квадратного сечения

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.

Потери давления

Находясь в воздуховоде вентиляционной системы воздух испытывает некоторое сопротивление. Чтобы его можно было преодолеть, в системе должен быть соответствующий уровень давления. Общепринято, что давление воздуха измеряется в собственных единицах — Па.

Все необходимы расчёты проводятся с помощью специализированной формулы:

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

Здесь P – давление; R – частичные изменения уровня давления; L – общие размеры всего воздуховода (длина); Ei – коэффициент всевозможных потерь (суммировано); V – скорость воздуха в сети; Y – плотность воздушных потоков.

Ознакомится со всевозможными условными обозначениями, встречающимися в формулах, возможно при помощи специальной литературы (справочников). При этом, значение Ei уникально в каждом отдельном случае из-за зависимости от определённого типа вентиляции.

Пример расчета вентиляции с помощью калькулятора

На этом примере мы покажем, как рассчитать приточную вентиляцию для 3-х комнатной квартиры, в которой живет семья из трех человек (двое взрослых и ребенок). Днем к ним иногда приезжают родственники, поэтому в гостиной может длительное время находиться до 5 человек. Высота потолков квартиры — 2,8 метра. Параметры помещений:

Нормы расхода для спальни и детской зададим в соответствии с рекомендациями СНиП — по 60 м³/ч на человека. Для гостиной ограничимся 30 м³/ч, поскольку большое количество людей в этой комнате бывает нечасто. По СНиП такой расход воздуха допустим для помещений с естественным проветриванием (для проветривания можно открыть окно). Если бы мы и для гостиной задали расход воздуха 60 м³/ч на человека, то требуемая производительность для этого помещения составила бы 300 м³/ч. Стоимость электроэнергии для нагрева такого количества воздуха оказалась бы очень высокой, поэтому мы пошли на компромисс между комфортом и экономичностью. Для расчета воздухообмена по кратности для всех помещений выберем комфортный двукратный воздухообмен.

Магистральный воздуховод будет прямоугольным жестким, ответвления — гибкими шумоизолированными (такое сочетание типов воздуховодов не самое распространенное, но мы выбрали его в демонстрационных целях). Для дополнительной очистки приточного воздуха будет установлен угольно-пылевой фильтр тонкой очистки класса EU5 (расчет сопротивления сети будем вести при загрязненных фильтрах). Скорости воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума на решетках оставим равными рекомендуемым значениям, которые заданы по умолчанию.

Расчет начнем с составления схемы воздухораспределительной сети. Эта схема позволит нам определить длину воздуховодов и количество поворотов, которые могут быть как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости (нам нужно посчитать все повороты под прямым углом). Итак, наша схема:

Сопротивление воздухораспределительной сети равно сопротивлению самого длинного участка. Этот участок можно разделить на две части: магистральный воздуховод и самое длинное ответвление. Если у вас есть два ответвления примерно одинаковой длины, то нужно определить, какое из них имеет большее сопротивление. Для этого можно принять, что сопротивление одного поворота равно сопротивлению 2,5 метров воздуховода, тогда наибольшее сопротивление будет иметь ответвление, у которого значение (2,5* кол-во поворотов + длина воздуховода) максимально. Выделять из трассы две части необходимо для того, чтобы можно было задать разный тип воздуховодов и разную скорость воздуха для магистрального участка и ответвлений.

В нашей системе на всех ответвлениях установлены балансировочные дроссель-клапаны , позволяющие настроить расходы воздуха в каждом помещении в соответствии с проектом. Их сопротивление (в открытом состоянии) уже учтено, поскольку это стандартный элемент вентиляционной системы.

Длина магистрального воздуховода (от воздухозаборной решетки до ответвления в помещение № 1) — 15 метров, на этом участке есть 4 поворота под прямым углом. Длину приточной установки и воздушного фильтра можно не учитывать (их сопротивление будет учтено отдельно), а сопротивление шумоглушителя можно принять равным сопротивлению воздуховода той же длины, то есть просто посчитать его частью магистрального воздуховода. Длина самого длинного ответвления составляет 7 метров, на нем есть 3 поворота под прямым углом (один — в месте ответвления, один — в воздуховоде и один — в адаптере). Таким образом, мы задали все необходимые исходные данные и теперь можем приступать к расчетам (скриншот). Результаты расчета сведены в таблицы:

Результаты расчета по помещениям

Выводы и полезное видео по теме

Онлайн-программа в помощь инженеру-проектировщику: 

Сюжет об организации вентиляции частного дома в целом:

Площадь сечения, форма, длина воздуховода — одни из параметров, определяющих производительность вентсистемы. Правильный расчет крайне важен, т.к. от него зависит воздухопропускная способность, а также скорость потока и эффективная работа конструкции в целом.

При использовании онлайн-калькулятора, степень точности расчета будет выше, чем при подсчете ручном. Такой результат объясняется тем, что программа автоматически сама округляет величины к более точным.

У вас есть личный опыт проектирования, обустройства и расчета системы воздуховодов? Хотите поделиться накопленными знаниями или задать вопросы по теме? Пожалуйста, оставляйте комментарии и участвуйте в обсуждениях – форма для отзывов расположена ниже.

Как вам статья?