Расчет скорости воздуха в воздуховоде по сечению: таблицы, формулы

Какой должна быть скорость воздуха в воздуховоде вентиляции по техническим нормам

Микроклимат, обеспеченный системами вентиляции в жилом или производственном помещении, влияет на самочувствие и работоспособность людей. Для создания комфортных условий жизнедеятельности разработаны нормы, определяющие состав воздуха. Согласитесь, регулярный воздухообмен жизненно необходим.

Мы расскажем, какой должна быть скорость воздуха в воздуховоде. Посоветуем, что нужно делать, чтобы воздушный поток всегда оставался свежим и отвечал гигиеническим нормам. У нас вы найдете подробное описание расчетных методик и перечисление правил подбора оптимального воздуховода.

Предложенная к ознакомлению информация опирается на данные нормативных справочников. Для практического освоения способов расчета приведены примеры. Текстовый материал дополнен наглядными иллюстрациями и видео, облегчающими восприятие непростой темы.

Важность воздухообмена для человека

По строительным и гигиеническим нормам, каждый жилой или производственный объект необходимо обеспечить системой вентиляции.

Главное ее назначение – сохранение воздушного баланса, создание благоприятного для работы и отдыха микроклимата. Это значит, что в атмосфере, которой дышат люди, не должно наблюдаться переизбытка тепла, влаги, загрязнений различного рода.

Нарушения в организации системы вентиляции приводят к развитию инфекционных болезней и заболеваний дыхательной системы, к снижению иммунитета, к преждевременной порче продуктов питания.

В излишне влажной и теплой среде быстро развиваются болезнетворные микроорганизмы, на стенах, потолках и даже на мебели появляются очаги плесени и грибка.

Одним из условий сохранения здорового воздушного баланса является правильное проектирование системы вентиляции. Каждая часть воздухообменной сети должна быть подобрана, исходя из объемов помещения и характеристик воздуха в нем.

Предположим, в небольшой квартире достаточно хорошо налаженной приточно-вытяжной вентиляции, тогда как в производственных цехах обязательна установка оборудования для принудительного воздухообмена.

При строительстве домов, общественных учреждений, цехов предприятий руководствуются следующими принципами:

• каждое помещение нужно обеспечить системой вентиляции;
• необходимо соблюдать гигиенические параметры воздуха;
• на предприятиях следует установить устройства, увеличивающие и регулирующие скорость воздухообмена; в жилых помещениях – кондиционеры или вентиляторы при условии недостаточной вентиляции;
• в помещениях разного назначения (например, в палатах для больных и операционной или в офисе и в комнате для курения) необходимо оборудовать разные системы.

Чтобы вентиляция соответствовала перечисленным условиям, нужно сделать расчеты и подобрать оборудование – приборы подачи воздуха и воздуховоды.

Также при устройстве вентиляционной системы необходимо правильно выбирать места забора воздуха, чтобы не допустить поступления загрязненных потоков обратно в помещения.

От размеров воздуховодов (в том числе домовых шахт) зависит эффективность воздухообмена. Выясним, каковы нормы скорости потока воздуха в вентиляции, указанные в санитарной документации.

Правила определения скорости воздуха

Скорость движения воздуха тесно взаимосвязана с такими понятиями, как уровень шума и уровень вибрации в вентиляционной системе. Проходящий по каналам воздух создает определенный шум и давление, которые возрастают с увеличением количества поворотов и изгибов.

Чем больше сопротивление в трубах, тем ниже скорость воздуха и тем выше производительность вентилятора. Рассмотрим нормы сопутствующих факторов.

№1 — санитарные нормы уровня шума

Нормативы, указанные в СНиП, касаются помещений жилого (частных и многоквартирных домов), общественного и производственного типа.

В таблице, представленной ниже, вы можете сравнить нормы для помещений различного типа, а также территорий, прилегающих к зданиям.

Одной из причин увеличения принятых норм как раз может быть неправильно спроектированная система воздуховодов.

Уровни звукового давления представлены в другой таблице:

№2 — уровень вибрации

Мощность работы вентиляторов напрямую связана с уровнем вибрации.

Максимальный порог вибрации зависит от нескольких факторов:

• размеров воздуховода;
• качества прокладок, обеспечивающих снижение уровня вибрации;
• материала изготовления труб;
• скорости потока воздуха, проходящего по каналам.

Нормы, которых стоит придерживаться при выборе вентиляционных устройств и при расчетах, касающихся воздуховодов, представлены в следующей таблице:

Скорость воздуха в шахтах и каналах не должна влиять на увеличение показателей вибрации, как и на связанные с ними параметры звуковых колебаний.

№3 — кратность воздухообмена

Очистка воздуха происходит благодаря процессу воздухообмена, который подразделяется на естественный или принудительный.

В первом случае он осуществляется при открывании дверей, фрамуг, форточек, окон (и называется аэрацией) или просто путем инфильтрации через щели на стыках стен, дверей и окон, во втором – с помощью кондиционеров и вентиляционного оборудования.

Смена воздуха в комнате, подсобном помещении или цеху должна происходить несколько раз в час, чтобы степень загрязнения воздушных масс была допустимой. Количество смен – это кратность, величина, также необходимая для определения скорости воздуха в вентканалах.

Кратность вычисляют по следующей формуле:

N=V/W,

• N – кратность воздухообмена, раз в 1 час;
• V – объем чистого воздуха, заполняющего помещение за 1 ч, м³/ч;
• W – объем помещения, м³.

Чтобы не выполнять дополнительные расчеты, средние показатели кратности собраны в таблицы.

Например, для жилых помещений подходит следующая таблица кратности воздухообмена:

Что случится, если нормативы кратности воздухообмена не будут соблюдаться или будут, но в недостаточной степени?

Произойдет одно из двух:

• Кратность ниже нормы. Свежий воздух прекращает замещать загрязненный, вследствие чего в помещении увеличивается концентрация вредных веществ: бактерий, болезнетворных микроорганизмов, опасных газов. Количество кислорода, важного для дыхательной системы человека, уменьшается, а углекислого газа, напротив, увеличивается. Влажность повышается до максимума, что чревато появлением плесени.
• Кратность выше нормы. Возникает, если скорость перемещения воздуха в каналах превышает норму. Это негативно влияет на температурный режим: помещение просто не успевает нагреваться. Излишне сухой воздух провоцирует болезни кожи и дыхательного аппарата.

Чтобы кратность обмена воздуха соответствовала санитарным нормам, следует установить, убрать или отрегулировать вентиляционные приборы, а при необходимости и заменить воздуховоды.

Алгоритм вычисления скорости воздуха

Учитывая вышеизложенные условия и технические параметры конкретно взятого помещения, можно определить характеристики вентиляционной системы, а также рассчитать скорость воздуха в трубах.

Опираться следует на кратность воздухообмена, которая для данных расчетов является определяющим значением.

Для уточнения параметров расхода пригодится таблица:

Чтобы самостоятельно произвести расчеты, нужно знать объем помещения и норму кратности воздухообмена для комнаты или зала заданного типа.

Например, необходимо узнать параметры для студии с кухней общим объемом 20 м³. Возьмем минимальное значение кратности для кухни – 6. Получается, что в течение 1 часа воздушные каналы должны переместить около L = 20 м³*6 =120 м³.

Также необходимо узнать площадь сечения воздуховодов, установленных в систему вентиляции. Она вычисляется по следующей формуле:

S = πr 2 = π/4*D 2 ,

• S — площадь сечения воздуховода;
• π — число «пи», математическая константа, равная 3,14;
• r — радиус сечения воздуховода;
• D — диаметр сечения воздуховода.

Предположим, что диаметр воздуховода круглой формы равен 400 мм, подставляем его в формулу и получаем:

S = (3,14*0,4²)/4 = 0,1256 м²

Зная площадь сечения и расход, можем вычислить скорость. Формула расчета скорости воздушного потока:

V = L/3600*S,

• V — скорость воздушного потока, (м/с);
• L — расход воздуха, (м³/ч);
• S — площадь сечения воздушных каналов (воздуховодов), (м²).

Подставляем известные значения, получаем: V = 120/(3600*0,1256) = 0,265 м/с

Следовательно, чтобы обеспечить необходимую кратность воздухообмена (120 м 3 /ч) при использовании круглого воздуховода с диаметром 400 мм, потребуется установить оборудование, позволяющее увеличить скорость воздушного потока до 0,265 м/с.

Следует помнить, что описанные ранее факторы – параметры уровня вибрации и уровня шума – напрямую зависят от скорости движения воздуха.

Если шум будет превышать показатели нормы, придется снижать скорость, следовательно, увеличивать сечение воздуховодов. В некоторых случаях достаточно установить трубы из другого материала или заменить изогнутый фрагмент канала на прямой.

Рекомендованные нормы скорости воздухообмена

Во время составления проекта здания выполняют расчет каждого отдельного участка. На производстве это цеха, в жилых домах – квартиры, в частном доме – поэтажные блоки или отдельные комнаты.

Перед установкой системы вентиляции известно, каковы маршруты и размеры главных магистралей, какой геометрии необходимы вентиляционные каналы, какой размер труб является оптимальным.

Расчеты, связанные с передвижением воздушных потоков внутри жилых и производственных зданий, относят к разряду наиболее сложных, поэтому заниматься ими обязаны опытные квалифицированные специалисты.

Рекомендованная скорость воздуха в воздуховодах обозначена в СНиП — нормативной государственной документации, и при проектировании или сдаче объектов ориентируются именно на нее.

Считается, что внутри помещений скорость воздуха не должна превышать показатель 0,3 м/с.

Исключения составляют временные технические обстоятельства (например, ремонтные работы, установка строительной техники и др.), во время которых параметры могу превышать нормативы максимум на 30 %.

В больших по объему помещениях (гаражах, производственных цехах, складах, ангарах) часто вместо одной вентиляционной системы действуют две.

Нагрузка делится пополам, следовательно, и скорость воздуха подбирают так, чтобы она обеспечивала по 50 % общего расчетного объема перемещения воздуха (удаления загрязненного или подачи чистого).

При возникновении форс-мажорных обстоятельств возникает необходимость в резкой смене скорости воздуха или полной приостановке работы вентиляционной системы.

Например, по требованиям пожарной безопасности скорость движения воздуха снижают до минимума в целях предотвращения распространения по соседним помещениям огня и дыма во время возгорания.

С этой целью в воздуховодах и на переходных участках монтируют отсекатели и клапаны.

Тонкости выбора воздуховода

Зная результаты аэродинамических расчетов, можно правильно подобрать параметры воздуховодов, а точнее – диаметр круглых и габариты прямоугольных сечений. Кроме того, параллельно можно выбрать прибор принудительной подачи воздуха (вентилятор) и определить потери давления в процессе передвижения воздуха по каналу.

Зная величину расхода воздуха и значение скорости его движения, можно определить, какого сечения воздуховоды потребуются.

Для этого берется формула, обратная формуле для подсчета расхода воздуха:

S = L/3600*V.

Используя результат, можно посчитать диаметр:

D = 1000*√(4*S/π),

• D — диаметр сечения воздуховода;
• S — площадь сечения воздушных каналов (воздуховодов), (м²);
• π — число «пи», математическая константа, равная 3,14;.

Полученное число сопоставляют с заводскими стандартами, допущенными по ГОСТ, и выбирают наиболее близкие по диаметру изделия.

Если необходимо выбрать прямоугольные, а не круглые воздуховоды, то следует вместо диаметра определить длину/ширину изделий.

При выборе ориентируются на примерное сечение, используя принцип a*b ≈ S и таблицы типоразмеров, предоставленные заводами-изготовителями. Напоминаем, что по нормам отношение ширины (b) и длины (a) не должно превышать 1 к 3.

Общепринятые стандарты прямоугольных каналов: минимальные размеры – 100 мм х 150 мм, максимальные – 2000 мм х 2000 мм. Круглые воздуховоды хороши тем, что обладают меньшим сопротивлением, соответственно, имеют минимальные показатели уровня шума.

В последнее время специально для внутриквартирного применения выпускают удобные, безопасные и легкие пластиковые короба.

Выводы и полезное видео по теме

Полезные видеоролики научат вас работать с физическими величинами и помогут лучше представить, как действует вентиляционная система.

Видео #1. Расчет параметров естественной вентиляции с помощью компьютерной программы:

Видео #2. Полезная информация об устройстве вентиляционной системы в строящемся частном доме:

Информацию статьи можно использовать в ознакомительных целях и для того, чтобы лучше представить себе работу вентиляционной системы.

Для более точных расчетов скорости движения воздуха при проектировании домашних коммуникаций рекомендуем обратиться к инженерам, которые знают нюансы устройства вентиляции и помогут правильно выбрать размеры воздуховодов.

Желающие поделиться личным опытом, полученным при устройстве воздуховодов, интересными фактами и специфическими сведениями, пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Задавайте вопросы по спорным моментам. Мы или посетители сайта с удовольствием поучаствуем в обсуждении.

Расчет скорости воздуха в воздуховодах

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

Что учитывается при определении скорости движения воздуха

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

Уровень шума в помещении

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

Таблица 1. Максимальные значения уровня шума.

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

Таблица 2. Максимальные показатели допустимой вибрации.

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

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

Таблица 3. Параметры микроклимата.

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

Таблица 4. Кратность воздухообмена в различных помещениях.

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

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

Самостоятельный расчет

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

V – скорость потока воздуха в м/с;

L – расход воздуха в м 3 /ч;

S – площадь сечения воздуховодов в м 2 .

Возьмем круглый воздуховод Ø 400 мм, площадь сечения равняется:

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

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

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

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

Таблица 6. Рекомендованные параметры скоростей воздуха

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица 7. Рекомендованные скорости воздуха в различных каналах

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

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

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

Принимаемые расчетные данные по параметрам движения в воздуховодах должны обеспечивать:

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

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

Основы аэродинамического расчета воздуховодов. Подбор вентиляторов

Этап первый

Сюда входит аэродинамический расчёт механических систем кондиционирования или вентиляции, который включает ряд последовательных операций.Составляется схема в аксонометрии, которая включает вентиляцию: как приточную, так и вытяжную, и подготавливается к расчёту.

Размеры площади сечений воздуховодов определяются в зависимости от их типа: круглого или прямоугольного.

Формирование схемы

Схема составляется в аксонометрии с масштабом 1:100. На ней указываются пункты с расположенными вентиляционными устройствами и потреблением воздуха, проходящего через них.

Выстраивая магистраль, следует обратить внимание на то какая система проектируется: приточная или вытяжная

Приточная

Здесь линия расчёта выстраивается от самого удалённого распределителя воздуха с наибольшим потреблением. Она проходит через такие приточные элементы, как воздуховоды и вентиляционная установка вплоть до места где происходит забор воздуха. Если же система должна обслуживать несколько этажей, то распределитель воздуха располагают на последнем.

Вытяжная

Строится линия от самого удалённого вытяжного устройства, максимально расходующего воздушный поток, через магистраль до установки вытяжки и дальше до шахты, через которую осуществляется выброс воздуха.

Если планируется вентиляция для нескольких уровней и установка вытяжки располагается на кровле или чердаке, то линия расчёта должна начинаться с воздухораспределительного устройства самого нижнего этажа или подвала, который тоже входит в систему. Если установка вытяжки находится в подвальном помещении, то от воздухораспределительного устройства последнего этажа.

Вся линия расчёта разбивается на отрезки, каждый из них представляет собой участок воздуховода со следующими характеристиками:

• воздуховод единого размера сечения;
• из одного материала;
• с постоянным потреблением воздуха.

Следующим шагом является нумерация отрезков. Начинается она с наиболее удалённого вытяжного устройства или распределителя воздуха, каждому присваивается отдельный номер. Основное направление – магистраль выделяется жирной линией.

Далее, на основе аксонометрической схемы для каждого отрезка определяется его протяжённость с учётом масштаба и потребления воздуха. Последний представляет собой сумму всех величин потребляемого воздушного потока, протекающего через ответвления, которые примыкают к магистрали. Значение показателя, который получается в результате последовательного суммирования, должно постепенно возрастать.

Определение размерных величин сечений воздуховодов

Производится исходя из таких показателей, как:

• потребление воздуха на отрезке;
• нормативные рекомендуемые значения скорости движения воздушного потока составляют: на магистралях — 6м/с, на шахтах где происходит забор воздуха – 5м/с.

Рассчитывается предварительное размерная величина воздуховода на отрезке, которая приводится к ближайшему стандартному. Если выбирается прямоугольный воздуховод, то значения подбираются на основе размеров сторон, отношение между которыми составляет не более чем 1 к 3.

Исходные данные для вычислений

Когда известна схема вентиляционной системы, размеры всех воздухопроводов подобраны и определено дополнительное оборудование, схему изображают во фронтальной изометрической проекции, то есть аксонометрии. Если ее выполнить в соответствии с действующими стандартами, то на чертежах (или эскизах) будет видна вся информация, необходимая для расчета.

1. С помощью поэтажных планировок можно определить длины горизонтальных участков воздухопроводов. Если же на аксонометрической схеме проставлены отметки высот, на которых проходят каналы, то протяженность горизонтальных участков тоже станет известна. В противном случае потребуются разрезы здания с проложенными трассами воздухопроводов. И в крайнем случае, когда информации недостаточно, эти длины придется определять с помощью замеров по месту прокладки.
2. На схеме должно быть изображено с помощью условных обозначений все дополнительное оборудование, установленное в каналах. Это могут быть диафрагмы, заслонки с электроприводом, противопожарные клапаны, а также устройства для раздачи или вытяжки воздуха (решетки, панели, зонты, диффузоры). Каждая единица этого оборудования создает сопротивление на пути воздушного потока, которое необходимо учитывать при расчете.
3. В соответствии с нормативами на схеме возле условных изображений воздуховодов должны быть проставлены расходы воздуха и размеры каналов. Это определяющие параметры для вычислений.
4. Все фасонные и разветвляющие элементы тоже должны быть отражены на схеме.

Если такой схемы на бумаге или в электронном виде не существует, то придется ее начертить хотя бы в черновом варианте, при вычислениях без нее не обойтись.

2. Вычисление потерь на трение

Потери
энергии потока вычисляются пропорционально
так называемому
«динамическому» напору, величине
pW2/2,
где р -плотность
воздуха при температуре потока
(определяется по таблице (1)
и (2)), a
W
— скорость в том или ином сечении контура
циркуляции воздуха.

Падение
давления воздуха вследствие действия
трения вычисляют
по формуле Вейсбаха:

=

гдеl
— длина участка контура циркуляции, м,
d_экв-эквивалентный
диаметр поперечного сечения участка,
м,

d_экв=

-коэффициент
сопротивления трения.

Коэффициент
сопротивления
трения определяется режимом течениявоздуха
в рассматриваемом сечении контура
циркуляции, или величиной
критерия Рейнольдса:

Re=d_экв

где
Wid_экв
— скорость и эквивалентный диаметр
канала
и
кинематический коэффициент вязкости
воздуха (определяется по таблицам
/1/ и /2/,
м
/с.

для значенийReв
интервале 105
-108
(развитое
турбулентное
значение) определяется по формуле
Никурадзе:

=3,2
.
10-3—
0,231 .Re-0,231

Более
подробные сведения по выбору
можно получить из /4/ и /5/ В
/5/
приведена диаграмма для нахождения
значения
,
облегчающая
расчеты.
Вычисленные значения
выражаются в паскалях (Па).

В
таблице 3 сведены значения исходных
данных для каждого канала
скорость,
длина, поперечное сечение,
эквивалентный диаметр,
величина
критерия Рейнольдса, коэффициент
сопротивления,
динамический
напор и величина вычисленных потерь на
трение.

Расчет системы вентиляции

Под вентиляцией понимают организацию воздухообмена для обеспечения заданных условий, согласно требованиям санитарных норм или технологических требований в каком-нибудь конкретном помещении.

Существует ряд основных показателей, которые определяют качество окружающего нас воздуха. Это:

• наличие в нем кислорода и углекислого газа,
• присутствие пыли и других веществ,
• неприятный запах,
• влажность и температура воздуха.

Привести все эти показатели в удовлетворительное состояние может только правильно рассчитанная система вентиляции. Причем любая схема вентиляции предусматривает как удаление отработанного, так и подачу свежего воздуха, обеспечивая, таким образом, воздухообмен в помещении. Чтобы приступить к расчету такой системы вентиляции, необходимо, прежде всего, определить:

1. Тот объем воздуха, который нужно удалить из помещения, руководствуясь данными о нормах воздухообмена для различных помещений.

Нормируемая кратность воздухообмена.

Зная эти нормы легко рассчитать количество удаляемого воздуха.

L=V_пом×Кр (м 3 /ч)
L – количество удаляемого воздуха, м 3 /ч
V_пом – объем помещения, м 3
Кр – кратность воздухообмена

Не вдаваясь в детали, т. к. здесь я веду разговор об упрощенной вентиляции, которой, кстати, нет даже во многих солидных заведениях скажу, что кроме кратности нужно еще учесть:

• сколько людей в помещении,
• сколько выделяется влаги и тепла,
• количество выделяющегося CO2 по допустимой концентрации.

Но для расчета несложной системы вентиляции достаточно знать минимально необходимый воздухообмен для данного помещения.

2. Определив необходимый воздухообмен, нужно рассчитать вентиляционные каналы. В основном вент. каналы рассчитывают по допустимой скорости движения в нем воздуха:

V=L/3600×F
V – скорость движения воздуха, м/с
L – расход воздуха, м 3 /ч
F – площадь сечения вентиляционных каналов, м 2

Любые вент. каналы имеют сопротивление движению воздуха. Чем выше скорость потока воздуха, тем больше сопротивление. Это, в свою очередь, приводит к потери давления, которое создает вентилятор. Тем самым, уменьшая его производительность. Поэтому существует допустимая скорость движения воздуха в вентиляционном канале, которая учитывает экономическую целесообразность или т. н. разумный баланс между размерами воздуховодов и мощностью вентиляторов.

Допустимая скорость движения воздуха в вентиляционных каналах.

Кроме потерь вместе со скоростью также увеличивается и шум. Придерживаясь рекомендуемых значений, уровень шума при движении воздуха будет в пределах нормы. При проектировании воздуховодов их площадь сечения должна быть такой, чтобы скорость движения воздуха по всей длине воздуховода была примерно одинаковой. Так как количество воздуха по всей длине воздуховода неодинаково, площадь его сечения должна увеличиваться вместе с увеличением количества воздуха, т. е., чем ближе к вентилятору, тем больше площадь сечение воздуховода, если мы говорим от вытяжной вентиляции.

Таким образом, можно обеспечить относительно одинаковую скорость воздуха по всей длине воздуховода.

Участок А. S=0,032м 2 , скорость воздуха V = 400 / 3600 х 0,032 = 3,5 м/с
Участок В. S=0,049м 2 , скорость воздуха V = 800 / 3600 х 0,049 = 4,5 м/с
Участок C. S=0,078м 2 , скорость воздуха V = 1400 / 3600 х 0,078 = 5,0 м/с

3. Теперь осталось выбрать вентилятор. Любая система воздуховодов создает потерю давления, которое создает вентилятор, и как следствие уменьшает его производительность. Для определения потери давления в воздуховоде пользуются соответствующим графиком.

Для участка А при его длине 10м потери давления составят 2Па х 10м = 20Па

Для участка В при его длине 10м потери давления составят 2,3Па х 10м = 23Па

Для участка С при его длине 20м потери давления составят 2Па х 20м = 40Па

Сопротивление потолочных диффузоров может составить около 30Па, если выбрать серию ПФ (ВЕНТС). Но в нашем случае лучше использовать решетки с большей площадью живого сечения, например серию ДП (ВЕНТС).

Таким образом, общая потеря давления в воздуховоде будет около 113Па. Если требуется установить обратный клапан и шумоглушитель, потери будут еще выше. Выбирая вентилятор это нужно учесть. Для нашей системы подойдет вентилятор ВЕНТС ВКМц 315. Его производительность 1540 м³/ч., а, при сопротивлении сети 113Па, его производительность уменьшиться до 1400 м³/ч, согласно его техническим характеристикам.

Вот, в принципе, самый простой метод расчета несложной вентиляционной системы. В остальных случаях обращайтесь к специалистам. Мы всегда готовы сделать расчет для любой системы вентиляции и кондиционирования, и предложить широкий выбор качественного оборудования.

Формулы расчета скорости воздуха в воздуховоде

Устанавливая вентиляцию, специалисты особое внимание уделяют объему свежего воздуха, который поступает по каналам. Чтобы выполнить расчет скорости воздуха в воздуховоде, а также определить его количество и расход, необходимо применять определенные формулы. Они не являются сложными, поэтому доступны для использования даже неспециалистам.

Описание вентиляционной системы

Воздуховоды — это определенные элементы вентиляционной системы, которые имеют разные формы сечения и изготавливаются из различных материалов. Чтобы произвести оптимальные вычисления, потребуется учитывать все габариты отдельных элементов, а также двух дополнительных параметров, таких как объем обмена воздуха и его скорость в сечении воздуховода.

Главная функция вентиляционной системы — сохранность воздушного баланса и благоприятного микроклимата. Это означает, что воздух, которым дышит человек, не будет содержать в себе избыточной влаги, тепла и загрязнений.

Нарушение вентиляционной системы может привести к различным заболеваниям дыхательной системы и значительно снизить сопротивляемость иммунной системы. Также избыток влаги может привести к развитию болезнетворных бактерий и появлению грибка. Поэтому при установке вентиляции в домах и учреждениях применяются следующие правила:

1. В каждом помещении необходима установка системы вентиляции.
2. Важно соблюдать гигиенические нормы воздуха.
3. В местах различного функционального предназначения требуются разные схемы оборудования системы вентиляции.

В данном видео рассмотрим лучшее совмещение вытяжки и вентиляции:

Чтобы все требования были выполнены, необходимо произвести правильные расчеты и подобрать нужное оборудование для поступления воздушного потока (воздуховоды и другие приборы).

Правила вычислений

Шум и вибрация находятся в тесной взаимосвязи со скоростью воздушных масс в вентиляционном канале. Ведь поток, который проходит по трубам, способен создавать переменное давление, способное превышать нормальные параметры, если количество поворотов и изгибов больше оптимальных значений. Когда сопротивление в каналах большое, скорость воздуха существенно меньше, а экономичность вентиляторов выше.

Многие факторы влияют на порог вибрации, например – материал трубы

Стандартные нормы уровня шумов

В СНиПе указываются определенные нормативы, которые затрагивают помещения жилого, общественного или производственного типа. Все стандарты указываются в таблицах. Если принятые нормы увеличены, значит, вентиляционная система спроектирована не должным образом. Кроме этого, превышение нормы звукового давления допустимо, но лишь на короткое время.

Насколько эффективно будут работать вентиляторы, зависит от уровня вибрации. Размер воздуховода, качество прокладок, материал, из которого изготовлены трубы, — все это влияет на порог вибрации.

Если предельно допустимые значения превышены, значит, система каналов создана с какими-либо недочетами, которые в ближайшем времени должны быть исправлены. Мощность вентилятора также способна влиять на превышение показателей уровня вибрации. Максимальная скорость воздуха в воздуховоде не должна способствовать росту шумов.

Принципы оценки

Для изготовления вентиляционных труб применяют разные материалы, самыми распространенными из которых считаются пластиковые и металлические трубы. Формы воздуховодов имеют различные сечения, начиная от круглых и прямоугольных и заканчивая эллипсоидными. СНиП может указывать только размеры вытяжных труб, но никак не нормировать объем воздушных масс, поскольку вид и назначение помещений могут значительно отличаться. Прописанные нормы предназначены для социальных объектов — школ, дошкольных учреждений, больниц и т.д.

Все габариты вычисляются благодаря определенным формулам. Нет определенных правил, позволяющих вычислять скорость воздуха в воздуховодах, но существуют рекомендуемые стандарты для необходимого расчета, которые можно увидеть в СНиПах. Все данные используются в виде таблиц.

Дополнять приведенные данные можно таким способом: если вытяжка естественная, то скорость движения воздуха не должна превышать 2 м/с и быть меньше 0,2 м/с, иначе обновляться воздушные потоки в комнате будут плохо. Если же вентиляция принудительная, то максимально допустимое значение составляет 8-11 м/с для магистральных воздуховодов. Если этот стандарт будет выше, то давление в вентиляции получится очень большим, что приведет к неприемлемой вибрации и шуму.

Формулы для расчётов

Для выполнения вычислений нужно иметь некоторые сведения. Чтобы произвести расчет скорости потока воздуха в воздуховоде, требуется применение формулы ϑ = L / 3600 × F, где:

• ϑ — скорость воздушных масс в воздуховоде;
• L — расход воздуха на определенном участке, для которого делаются расчеты (измеряется в м³ ч);
• F — площадь канала воздушных проходов (измеряется в м²).

Чтобы вычислить расход воздуха, вышеуказанную формулу можно видоизменить, получив L = 3600 × F × ϑ.

Но существуют обстоятельства, когда провести такие расчеты трудно или попросту нет на это времени. В таких ситуациях на помощь приходит специальный калькулятор расчета скорости воздуха в воздуховоде.

В инженерных бюро чаще всего используют калькуляторы, которые наиболее точны. Например, они добавляют больше цифр в число Пи, точнее рассчитывают затрату воздуха, вычисляют толщину стен прохода и т.д.

Благодаря расчетам скорости в воздуховоде мы сможем точно произвести вычисления не только количества подачи воздуха, но и узнать динамическое давление на стенки каналов, затраты через трение, динамическое сопротивление и т.д.

Полезные советы и примечания

Делая выводы по формулам или проводя вычисления в онлайн-калькуляторе, можно рассчитать, что скорость воздушных масс в сечении труб напрямую зависит от их габаритов. Чем меньше диаметр труб, тем больше будет скорость воздуха. Благодаря этому мы можем выявить несколько важных моментов:

1. Строить воздуховоды небольших габаритов гораздо проще и удобней.
2. Трубы малого диаметра стоят значительно дешевле, а цены на дополнительное оборудование (затворы и клапаны) снижаются.
3. Расширение гибкости монтажа. Появляется возможность располагать воздуховоды, как требуется, поэтому подстраиваться под обстоятельства практически не приходится

Но при установке воздуховода малого диаметра важно помнить, что высокая скорость воздуха будет повышать давление на стены труб, а также сопротивление системы. Следовательно, понадобится вентилятор высокой мощности и возникнет потребность в других дополнительных элементах. Поэтому при работе с вентиляцией важно точно произвести все вычисления, чтобы экономия не привела к еще большим расходам или убыткам. Если строение не будет соответствовать вентиляционным стандартам СНиП, то его попросту не допустят к эксплуатации.

Скорость в воздуховоде

Какой должна быть скорость воздуха, что транспортируется по воздуховоду и как ее рассчитать?

Естественно, что скорость в воздуховоде, зависит в первую очередь от количества, воздуха перемещающегося внутри воздуховода за единицу времени, а также от площади поперечного сечения воздуховода. Чем больше расход воздуха и, конечно, чем меньше размеры воздуховода, тем выше значение скорости воздуха в нем.

Скорость в воздуховоде строго не регламентируется нормативными документами, но в справочниках проектировщиков можно найти рекомендуемые значение этого параметра. Различают рекомендуемую скорость движения воздуха в воздуховоде для гражданских и для промышленных зданий. Значение рекомендуемой скорости для гражданских зданий равно 5-6 м/с, в то же время для промышленных — от 6-12 м/с. Ниже приведены значения скоростей в различных типах (участках) воздуховодов.

Таблица 1 — Значения рекомендуемой скорости движения воздуха по воздуховодам.

Проектировщики определяют скорость в воздуховоде во время выполнения аэродинамического расчета системы вентиляции. Но нет необходимости производить аэродинамический расчет для того, чтобы только определить скорость воздуха в вентиляционном канале. Поэтому, приведем пример простого расчета скорости в воздуховоде.

Пример расчета скорости воздуха в воздуховоде

Исходными данными в этом случае послужат:

• расход воздуха на участке;
• рекомендуемая скорость движения воздуха, которую мы принимаем по таблице 1.

Алгоритм расчета скорости в воздуховоде:

• определение расчетной площади сечения воздуховода;
• по расчетной площади определяют фактическое значение скорости в воздуховоде.

Итак, начнем. Для примера возьмем гражданское здание. Допустим у нас есть расход на участке 1-2, который составляет 3000 м 3 /ч. Для удобства и наглядности занесем данные в таблицу:

Определим расчетную площадь F_р в м 2 по формуле:

где G — расход воздуха на участке, м 3 /ч;
V_p — рекомендуемая скорость воздуха на участке, м/с.

Расчетная площадь в нашем случае равна:

Внесем данные в таблицу:

Далее воспользуемся каталогом воздуховодов, чтобы заполнить ячейки «размеры» и «стандартная площадь».

По расчетной площади принимаем на наш участок, воздуховод размером 300х500 мм площадью сечения 0,15 м 2 . Данные заносим в нашу таблицу:

Теперь нам осталось посчитать только фактическую скорость, которая и будет скоростью движения воздуха по участку 1-2. Расчет ведется по такой формуле:

где G — расход воздуха на участке, м 3 /ч;
F_ст — стандартная (принятая по каталогу) площадь сечения воздуховода, м 2 ;

Для нашего участка:

Окончательный вариант таблицы:

Вот мы и определили скорость в воздуховоде, которая равна 5,56 м/с, а это значит, что фактическая скорость соответствует рекомендуемым значениям.

Как Вы могли бы заметить, расчет скорости воздуха в воздуховоде влечет за собой подбор размеров воздуховода. После установки воздуховодов проверяют фактическую скорость воздуха в них. Для этого используют специальные приборы — анемометры .

Заключение

Этот несложный расчет является частью аэродинамического расчета системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Такие расчеты выполняются в специализированных программах или, например, в Excel.

Следует помнить о том, что слишком высокие значения скоростей в воздуховодах являются негативным фактором, так как из-за них образуется шум и свист в сетях воздуховодов , что приводит к несоответствиям нормам акустики. Материалы для снижения шума в воздуховодах представлены в этом разделе нашего сайта .