Как рассчитать расход воздуха

Расчет воздухообмена по различным параметрам

Для того чтобы выбрать необходимую нам систему вентиляции, нужно знать, сколько же воздуха надо подавать или удалять с того или иного помещения, т.е. необходимо узнать воздухообмен в помещении или в группе помещений.

Это позволит выбрать тип и модель вентилятора и произвести расчет воздуховодов.

Нормы воздухообмена различного типа помещений определяется согласно нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений (СНиП 31–01-2003, СНиП 2.08.02-89, СНиП 2.09.04-87, СНиП 2.04.05-91, МГСН 3.01-01 "Жилые здания" и др.).

В нормативных документах четко определено, какие должны быть системы вентиляции в тех или иных помещениях, какое оборудование должно в них использоваться и где оно должно располагаться. А также какое количество воздуха, с какими параметрами и по какому принципу должно подаваться и удаляться из них.

Существует несколько способов расчета воздухообмена:

• по кратностям воздухообмена в зависимости от специфики помещений;
• по площади помещений;
• по количеству пребывающих в помещениях людей.

1.1. Расчет по кратностям

Представляет из себя наиболее сложный вариант. При его выполнении учитывается назначение каждой отдельной комнаты и нормативы по кратности воздухообмена для каждой из них. При этом учитывается температура воздуха в каждом конкретном помещении.

Кратность воздухообмена – это величина, значения которой показывают, какое количество раз в течение одного часа в помещении осуществляется полная замена воздуха. Кратность сильно зависит от объема конкретного помещения.

Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в помещениях следует принимать в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1. Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в помещениях жилых зданий

Расчетная температура воздуха в холодный период года, °С

Кратность воздухообмена или количество удаляемого воздуха из помещения

Общая комната (гостиная), спальня, жилая комната общежития 1 )

не менее 30 м 3 /ч на человека

Кухня квартиры и общежития

Не менее 60 м 3 /ч

с газовыми плитами

Не менее 60 м 3 /ч при 2-конфорочных плитах; не менее 75 м 3 /ч при 3-конфорочных плитах, не менее 90 м 3 /ч при 4-конфорочных плитах

Механическая приточно-вытяжная по расчету

Совмещенный санузел с индивидуальным подогревом

Гардеробная комната для чистки и глажения одежды

Вестибюль, общий коридор, передняя, лестничная клетка в квартирном доме

Вестибюль, общий коридор, передняя, лестничная клетка в общежитии

по расчету, но не менее 4-кратн.

Гладильная, сушильная в общежитии

по расчету, но не менее 2-кратн.

Кладовые в квартирах (одноквартирных домах), хозяйственные и бельевые в общежитиях

Машинное помещение лифтов 3 )

по расчету, но не менее 0,5-кратн.

1-кратн (через ствол мусоропровода)

Тренажерный зал 5 )

80 м 3 /ч на человека

Библиотека, кабинет 5 )

Гараж — стоянка 5 )

Механическая приточно-вытяжная по расчету

Примечания. 1. В одной из спален следует предусматривать расчетную температуру воздуха 22°С.

2. Значение в скобках относится к квартирам для престарелых и семей с инвалидами (в составе специализированных жилых домов и групп квартир) в соответствии с заданием на проектирование.

3. Температура воздуха в машинном помещении лифтов в теплый период года не должна превышать 40°С.

4. Температура для расчета дежурного отопления.

5. Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена указанны для квартир и одноквартирных домов жилища I категории.

6. В угловых помещениях квартир, одноквартирных домов и общежитии расчетную температуру воздуха следует принимать на 2°С выше указанной в таблице (но не выше 22°С).

7. В помещениях общественного назначения общежитий и специализированных квартирных жилых домов для престарелых и семей с инвалидами расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена следует принимать по соответствующим нормативным документам или техническому заданию в зависимости от назначения этих помещений

Таблица 2. Кратность воздухообмена в помещениях согласно СНиП 31-01-2003

Помещение	Кратность или величина воздухообмена, м 3 в час, не менее
	в нерабочем режиме	в режиме обслуживания
Спальная, общая, детская комнаты	0,2	1,0
Библиотека, кабинет	0,2	0,5
Кладовая, бельевая, гардеробная	0,2	0,2
Тренажерный зал, бильярдная	0,2	80 м 3
Постирочная, гладильная, сушильная	0,5	90 м 3
Кухня с электроплитой	0,5	60 м 3
Помещение с газоиспользующим оборудованием	1,0	1,0 + 100 м 3 на плиту
Помещение с теплогенераторами и печами на твердом топливе	0,5	1,0 + 100 м 3 на плиту
Ванная, душевая, уборная, совмещенный санузел	0,5	25 м 3
Сауна	0,5	10 м 3 на 1 человека
Машинное отделение лифта	—	По расчету
Автостоянка	1,0	По расчету
Мусоросборная камера	1,0	1,0

Для общих комнат и спален кратность составляет единицу на приток.

В гардеробной – полуторакратный, а в помещении для стиральной машины – полукратный на вытяжку.

Однократный воздухообмен – это когда в течение часа в помещение подали свежий и удалили «отработанный» воздух в количестве, равном одному объему помещения.

Если в таблице не указана какая-либо комната, рассчитайте для нее норму вентиляции жилых помещений по данным 3 куба воздуха в час на 1 кв.

Для жилых комнат, не имеющих естественной вентиляции (например, не открываются окна), на каждого человека «положен» минимальный расход воздушной массы, равный 60 м3/час.

Это касается прежде всего тех помещений, где человек обычно находится в активном, бодрствующем состоянии.

В то же время в спальнях, оборудованных системой естественного проветривания, допускается меньший расход воздуха — от 30 м3/час на каждого человека.

Приточный воздух из жилых помещений должен беспрепятственно перемещаться в подсобные: кухню, туалет, ванную комнату

Формула для расчета вентиляции:

где L – расход воздуха, м3/ч;
n – нормируемая кратность воздухообмена, ч–1;
V – объем помещения, м3.

Для расчета воздухообмена группы помещений их можно рассматривать как единый воздушный объем, который должен отвечать условию:

ΣLпр = ΣLвыт, т. е. количество подаваемого воздуха должно быть равно количеству удаляемого.

Последовательность расчета вентиляции по кратностям следующая:

1. Считаем объем каждого помещения в доме.

2. Подсчитываем для каждого помещения кратность по формуле: L=n*V.

Для этого предварительно выбираем из таблицы 1 норму по кратности воздухообмена для каждого помещения. Для большинства помещений нормируется только приток или только вытяжка. Для некоторых, например кухня-столовая и то и другое. Прочерк означает, что в данное помещение не нужно подавать (удалять) воздух.

Для тех помещений, для которых в таблице вместо значения кратности воздухообмена указан минимальный воздухообмен (например, ≥90м3/ч для кухни), считаем требуемый воздухообмен равным этому рекомендуемому.

В самом конце расчета, если уравнение баланса (∑ Lпр и ∑ Lвыт) у нас не сойдется, то значения воздухообмена для данных комнат мы можем увеличивать до требуемой цифры.

Если в таблице нет какого-либо помещения, то норму воздухообмена для него считаем, учитывая что для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м3/час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения. Т.е. считаем воздухообмен для таких помещений по формуле: L=Sпомещения*3.

Все значения L округляем до 5 в большую сторону, т.е. значения должны быть кратны 5.

3. Суммируем отдельно L тех помещений, для которых нормируется приток воздуха, и отдельно L тех помещений, для которых нормируется вытяжка. Получаем 2 цифры: ∑ Lпр и ∑ Lвыт

4. Составляем уравнение баланса ∑ Lпр = ∑ Lвыт.

Если ∑ Lпр > ∑ Lвыт , то для увеличения ∑ Lвыт до значения ∑ Lпр увеличиваем значения воздухообмена для тех помещений, для которых мы в 3 пункте приняли воздухообмен равным минимально допустимому значению.

Рассмотрим расчеты на примере.

Дом площадью 146м 2 .

Чтобы провести расчет для вентиляционной системы по кратностям, для начала нужно составить список всех помещений в доме, записать их площадь и высоту потолков.

Например, в доме имеются следующие помещения:

• кухня площадью 20 м 2 ;
• спальня — 24 м 2 ;
• рабочий кабинет — 18 м 2 ;
• гостиная — 42 м 2 ;
• прихожая — 10 м 2 ;
• туалет — 2 м 2 ;
• ванная — 4 м 2 .

Высота потолков равна 3,5 м.

Узнаем объем каждой комнаты:

Умножаем высоту на площадь комнаты, получаем объем, измеряемый в кубометрах (метрах кубических, м3). Можно узнайть объем каждой комнаты умножив длину, высоту и ширину стен.

• кухня — 70 м 3 ;
• спальня — 84 м 3 ;
• рабочий кабинет — 63 м 3 ;
• гостиная — 147 м 3 ;
• прихожая — 35 м 3 ;
• туалет — 7 м 3 ;
• ванная — 14 м 3 .

Используя таблицу "Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в помещениях жилых зданийнужно" произведем расчёт необходимый объем воздуха помещений по формуле

L=n*V, где n – нормируемая кратность воздухообмена, час–1; V – объем помещения, м 3 , увеличив каждый показатель до значения, кратного пяти.

Если в таблице стоит прочерк, значит комната не нуждается в вентилировании. Для большинства комнат можно делать только приток или вытяжку.

Для тех помещений, для которых в таблице вместо значения кратности воздухообмена указан минимальный воздухообмен (например, ≥90м3/ч для кухни), считаем требуемый воздухообмен равным этому рекомендуемому.

• кухня — 70 м 3 — не менее 90 м 3 ;
• спальня — 84 м 3 х1 = 85 м 3 ;
• рабочий кабинет — 63 м3 х 1= 65 м 3 ;
• гостиная — 130 м 3 ; Гостиная не указана в таблице, рассчитаем для нее норму вентиляции жилых помещений по данным 3 куба воздуха в час на 1 кв. м, то есть по формуле: L=S*3, где S является площадью комнаты.
• прихожая — в таблице стоит прочерк, значит комната не нуждается в вентилировании;
• туалет — 7 м 3 — не менее 50 м 3 ;
• ванная — 14 м 3 — не менее 25 м 3 .

Теперь нужно отдельно суммировать сведения по помещениям, в которых осуществляется приток воздуха, и отдельно — комнаты, где установлены вытяжные вентиляционные устройства.

Для удобства записываем данные в таблицу:

Помещение	Lпр, м 3 /час	Lвыт, м 3 /час
Кухня	—	≥90
Спальня	85	—
Рабочий кабинет	65	—
Гостиная	130	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 280	∑ Lвыт = ≥ 165

Теперь следует сравнить полученные суммы.

Очевидно, что необходимый приток превышает вытяжку на 115 м 3 /ч.

∑ Lпр = ∑ Lвыт:280<165 м 3 /час,

В итоге у вас должно сойтись уравнение объема притока и объема вытяжки. Если этого не произошло, число воздухообмена в этих помещениях можно увеличить до необходимого показателя.

Рекомендуется осуществлять распределение равномерно, по всем помещениям. Можно прибавить значения вытяжки для тех комнат, где требуется более сильная вентиляция или там, где значения были минимально допустимые – в санузле и кухне.

Важно распределить движение потоков воздуха таким образом, чтобы в доме не оставалась влага, не застаивались различные запахи.

В данном случае увеличиим показатель по кухне на 115 м3/час.

После правок результаты расчета будут выглядеть следующим образом:

Помещение	Lпр, м 3 /час	Lвыт, м 3 /час
Кухня	—	205
Спальня	85	—
Рабочий кабинет	65	—
Гостиная	130	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 280	∑ Lвыт =280

Теперь уравнение воздушных балансов ∑ Lпр = ∑ Lвыт выполняется.

Объемы по притоку и вытяжке равны, что соответствует требованиям при расчетах воздухообмена по кратностям.

Расчет по площади помещения

Наиболее простой метод расчета. Он производится на основании норм, которые регламентируют подачу свежего воздуха для жилых помещений в размере 3 м3/час на 1 м2 площади пространства.
Т.е. за основу принимается следующая норма: каждый час в дом должно поступать по три кубических метра свежего воздуха на каждый квадратный метр площади.

Количество людей, которые постоянно проживают в доме, при этом не учитывается.

Воздух поступает через спальню и гостиную, а удаляется из кухни и санузла

Рассмотрим расчеты на примере.

Есть дом площадью 146 м 2 .

Считаем воздухообмен по формуле: ∑ L= ∑ Lпр= ∑ Lвыт =∑ Sпомещения х 3.

∑ Lвыт 3=146 х 3=438м 3 /час.

Расчет по санитарно-гигиеническим нормам

В этом случае для вычислений используют не площадь, а данные о количестве постоянных и временных жильцов. Для каждого постоянно проживающего необходимо обеспечить приток свежего воздуха в в размере 60 м 3 /час. Если в помещении регулярно присутствуют временные посетители, то на каждого такого человека нужно прибавить еще по 20 м 3 /час.

Рассмотрим расчеты на примере.

Условия остаются прежние. Дом площадью 146м2. Только добавим информацию, что в доме живут два человека и еще двое пребывают в помещении нерегулярно.

В доме имеются следующие помещения:

• кухня площадью — 20 м 2 ;
• спальня — 24 м 2 ;
• рабочий кабинет — 18 м 2 ;
• гостиная — 42 м 2 ;
• прихожая — 10 м 2 ;
• туалет — 2 м 2 ;
• ванная — 4 м 2 .

Расчет выполняется отдельно для каждого помещения в соответствии с нормой 60 куб.м\чел для постоянных жильцов и 20 куб.м\час для временных посетителей. Для гостиной принимаем двух постоянных жителей и двух временных (как правило, количество постоянных и временных людей, определяется техническим заданием заказчика).

• Спальня — 2 чел * 60 = 120 м 3 \час;
• Рабочий кабинет — 1 чел. * 60 = 60 м 3 \час;
• Гостиная 2 чел * 60 + 2 чел * 20 = 160 м 3 \час;

Для количества постоянных и временных обитателей дома не существует каких-то строгих правил, эти цифры определяются исходя из реальной ситуации и здравого смысла.

Вытяжку рассчитывают по нормам, изложенным в таблице, приведенной выше, и увеличивают до суммарного показателя по притоку:

• Кухня — 20 м 3 — не менее 90 куб.м 3 /ч;
• Туалет — 2 м 2 — не менее 50 куб.м 3 /ч;
• Ванная — 4 м 3 — не менее 50 куб.м 3 /ч.

Для удобства записываем данные в таблицу:

Помещение	Lпр, м 3 /час	Lвыт, м 3 /час
Кухня	—	≥90
Спальня	120	—
Рабочий кабинет	60	—
Гостиная	160	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 340	∑ Lвыт = ≥ 165

Из табоицы видно, что количество приточного воздуха превышает вытяжной на 175 м 3 /час. Поэтому количество вытяжного воздуха необходимо увеличить на 175 м3/час. Его можно равномерно распределить между кухней, санузлом и ванной, а можно подать в одно из этих трех помещений, например кухню. Т.е. в таблице изменится Lвыт.кухня и составит Lвыт.кухня=265 м 3 /час.

Помещение	Lпр, м 3 /час	Lвыт, м 3 /час
Кухня	—	≥265
Спальня	120	—
Рабочий кабинет	60	—
Гостиная	160	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 340	∑ Lвыт = ≥ 340

Из спальни, кабинета и гостинной воздух будет перетекать в ванную, санузел и кухню, а оттуда посредством вытяжных вентиляторов (если они установлены) или естественной тяги удалятся из квартиры.

Такое перетекание необходимо для предотвращения распространения неприятных запахов и влаги.

Таким образом, уравнение воздушных балансов ∑ Lпр = ∑ Lвыт: 340=340 м 3 /час — выполняется.

Сравнение расчетов

Из всех вышепредложенных примеров видно, что значение воздухообмена в каждом из вариантов разное.

(∑ Lвыт1=280 м 3 /час < ∑ Lвыт3=340 м 3 /час < ∑ Lвыт2=438 м 3 /час).

Все три варианта являются правильными согласно норм.

Однако, первый третий более простые и дешевые в реализации, а второй немного дороже, но создает более комфортные условия для человека.

Как правило, при проектировании выбор варианта расчета зависит от желания заказчика, точнее от его бюджета.

Подбор воздуховода

Мы посчитали воздухообмен, теперь можем выбрать схему реализации системы вентиляции и произвести расчет воздуховодов системы вентиляции.

Для вентиляционных систем используют прямоугольные и круглые воздуховоды. Если вы выбираете прямоугольный воздуховод, следите, чтобы соотношение сторон не превышало 3:1, иначе вентиляция будет постоянно шуметь, а давление в ней будет недостаточно высокое (не будет тяги).

Кроме этого, при выборе необходимо учитывать, что нормальная скорость в магистрали должна достигать около 5 м/с (в ответвлениях примерно 3 м/с). Чтобы определить необходимые размеры сечения, воспользуйтесь диаграммой ниже – на ней изображена зависимость размера сечения от расхода воздуха и скорости его движения.

Горизонталями отмечен расход воздуха, вертикалями – скорость, косыми линиями – соответствующие размеры воздуховода.

Диаграмма зависимости сечения воздуховодов от скорости и расхода воздуха

На диаграмме горизонтальные линии отображают значение расхода воздуха, а вертикальные линии – скорость.

Косые линии соответствуют размерам воздуховодов.

Подбираем сечение ответвлений магистрального воздуховода (которые заходят непосредственно в каждую комнату) и самого магистрального воздуховода для подачи воздуха расходом L=438 м3/час.

Если воздуховод с естественной вытяжкой воздуха, то нормируемая скорость движения воздуха в нем не должна превышать 1м/час. Если же воздуховод с постоянно работающей механической вытяжкой воздуха, то скорость движения воздуха в нем выше и не должна превышать 3 м/с (для ответвлений) и 5 м/с для магистрального воздуховода.

Подбираем сечение воздуховода при постоянно работающей механической вытяжке воздуха.

Слева и справа на диаграмме обозначены расходы, выбираем наш (438 м3/час).

Далее, движемся по горизонтали до пересечения с вертикальной линией соответствующей значению 5 м/с (для максимального воздуховода).

Теперь, по линии скорости опускаемся вниз до пересечения с ближайшей линией сечения.

Получили, что сечение нужного нам магистрального воздуховода 160х160 мм или Ø180 мм.

Для подбора сечения ответвления движемся от о расхода 438 м3/час по прямой до пересечения со скоростью 3 м3/час.

Получаем сечение ответвления 200х200 мм или Ø 225 мм.

Эти диаметры будут достаточными при установке только одного вытяжного канала, например на кухне.

Если же в доме будет установлено 3 вытяжных вентканала, например в кухне, санузле и ванной комнате (помещения с самым загрязненным воздухом), то суммарный расход воздуха, который нужно отвести мы делим на количество вытяжных каналов, т. е. на 3. И уже на эту цифру подбираем сечение воздуховодов.

Данная диаграмма подходит только для подбора сечений механической вытяжки.

Если в доме есть бассейн необходимо использовать системы осушения воздуха, возможна система осушения воздуха с подмесом свежего воздуха.

Использование осушителей — это наиболее простой и, соответственно, более дешевый способ.

Расчет воздуховодов по скорости и расходу + способы измерения расхода воздуха в помещениях

Сбалансированный воздухообмен – основа хорошего самочувствия и трудоспособности людей. Не так ли? Но для того, чтобы создать комфортные условия в жилых и производственных помещениях, важно правильно выполнить расчет воздуховодов по скорости и расходу и обеспечить эффективный режим перемещения потоков воздуха.

Далее мы расскажем, что нужно для расчета воздуховодов, какие методы и приборы используются для измерения скорости воздушного потока.

Что такое воздуховод?

Воздуховод – основной элемент системы воздухораспределения . Представляет собой совокупность металлических или пластиковых труб, размещённых для обеспечения воздушного баланса. Принцип работы воздуховода заключается в подаче и вытяжке воздуха с помощью специальных вентиляторов.

[adinserter name=»mobile: вставка в тексте -2 «]

Базовые характеристики воздуховода:

• форма (круглая или прямоугольная);
• площадь сечения;
• жесткость (гибкие, полугибкие и жесткие).

От этих характеристик зависит производительность системы вентиляции и её функциональность в целом.

Правильный подбор параметров воздуховода с учетом всех особенностей помещения обеспечит его длительную и эффективную работу.

Алгоритм выполнения расчетов

При проектировании, настройке или модификации уже действующей вентиляционной системы обязательно выполняются расчеты воздуховода. Это необходимо для того, чтобы правильно определить его параметры с учетом оптимальных характеристик производительности и шума в актуальных условиях.

При выполнении расчетов большое значение имеют результаты замеров расхода и скорости движения воздуха в воздушном канале.

Расход воздуха — объем воздушной массы, поступающий в систему вентиляции за единицу времени. Как правило, этот показатель измеряется в м³/ч.

Скорость движения – величина, которая показывает, насколько быстро воздух перемещается в системе вентиляции. Этот показатель измеряется в м/с.

Если известны эти два показателя, можно рассчитать площадь круглых и прямоугольных сечений, а также давление, необходимое для преодоления локального сопротивления или трения.

Чаще всего используется следующий алгоритм проведения вычислений:

1. Составление аксонометрической схемы, в которой перечисляются все элементы.
2. На базе этой схемы рассчитывается длина каждого канала.
3. Измеряется расход воздуха.
4. Определяется скорость потока и давление на каждом участке системы.
5. Выполняется расчет потерь на трение.
6. С использованием нужного коэффициента выполняется расчет потерь давления при преодолении локального сопротивления.

При выполнении расчетов на каждом участке сети воздухораспределения получаются разные результаты. Все данные нужно уравнять посредством диафрагм с веткой наибольшего сопротивления.

Вычисление площади сечения и диаметра

Правильный расчет площади круглых и прямоугольных сечений очень важен. Неподходящий размер сечения не позволит обеспечить нужный воздушный баланс.

Слишком большой воздуховод займет много места и уменьшит эффективную площадь помещения. Если выбрать слишком маленький размер каналов, будут появляться сквозняки, так как увеличится давление потока.

Для того, чтобы рассчитать необходимую площадь сечения (S), нужно знать значения расхода и скорости движения воздуха.

Для вычислений используется следующая формула:

S = L/3600*V,

при этом L – расход воздуха (м³/ч), а V – его скорость (м/с);

Используя следующую формулу, можно посчитать диаметр воздуховода (D):

D = 1000*√(4*S/π), где

S – площадь сечения (м²);

π – 3,14.

Если планируется установка прямоугольных, а не круглых воздуховодов, вместо диаметра определяют необходимую длину/ширину воздушного канала.

При выборе такого воздуховода в расчет берется примерное сечение. Используется принцип a*b ≈ S, где a – длина, b – ширина, а S – площадь сечения.

Согласно нормативам, соотношение ширины и длины не должно быть выше 1:3. Также следует пользоваться таблицей типовых размеров, предоставляемой заводом-изготовителем.

Чаще всего встречаются такие размеры прямоугольных каналов: минимальные габариты – 0,1 м х 0,15 м, максимальные – 2 м х 2 м. Преимущество круглых воздуховодов в том, что они отличаются меньшим сопротивлением и, соответственно, создают меньше шума при работе.

Расчет потери давления на сопротивление

По мере продвижения воздуха по магистрали создается сопротивление. Для его преодоления вентилятор приточной установки создает давление, которое измеряют в Паскалях (Па).

Для того, чтобы подобрать подходящую приточную установку с вентилятором нужной производительности, необходимо рассчитать потерю давления на преодоление локального сопротивления.

Применяется эта формула:

P=R*L+Ei*V2*Y/2, где

R – удельная потеря давления на трение на определенном участке воздуховода;

L – длина участка (м);

Еi – суммарный коэффициент локальной потери;

V – скорость воздуха (м/с);

Y – плотность воздуха (кг/м3).

Значения R определяются по нормативам. Также этот показатель можно рассчитать.

Если сечение воздуховода круглое, потери давления на трение (R) рассчитываются следующим образом:

R = (X*D/В) * (V*V*Y)/2g, где

X – коэфф. сопротивления трения;

L — длина (м);

D – диаметр (м);

V — скорость воздуха (м/с), а Y – его плотность (кг/ м³);

g — 9,8 м/с².

Если же сечение не круглое, а прямоугольное, в формулу необходимо подставить альтернативный диаметр, равный D = 2АВ/(А + В), где А и В – стороны.

Программное обеспечение для выполнения расчетов

Все расчеты можно выполнять вручную, но удобнее и быстрее воспользоваться специализированными программами.

С помощью таких программ можно не только точно выполнить необходимые вычисления, но и подготовить чертежи.

Vent — Calc – функциональное приложение для расчета воздуховодов. Для вычислений используются значения расхода и скорости воздуха, а также температуры.

MagiCAD – выполняет все виды вычислений для инженерных сетей, изображения представлены в 2D и 3D форматах.

GIDRV – программа для расчетов всех параметров воздуховодов. Предусмотрена возможность подбора любых комбинаций параметров для достижения лучших показателей работы.

Ducter 2.5 – утилита, точно вычисляющая диаметры сечений воздуховодов. Идеально подходит для подбора их типов.

Чертежи, которые составляются в данных программах, позволяют более точно увидеть схему расположения всех компонентов системы и обеспечить их наиболее эффективную работу.

Измерение скорости и расхода воздуха

При выполнении измерений важно правильно подобрать приборы и методики, а также соблюдать процедуры выполнения замеров.

Приборы используемые для измерений

Чаще всего применяются следующие виды контрольно-измерительных приборов:

• ультразвуковой ЗD анемометр – выполняет измерения на основе изменения частоты звука между заданными точками;
• трубка Пито – фиксирует разницу между статическим и полным давлением;
• термоанемометр – определяет скорость потока на основе скорости снижения температуры сенсора.
• крыльчатый анемометр – выполняет измерения на основе изменения скорости вращения крыльчатки.
• болометр – определяет расход воздуха за счет концентрации потока в точке замера, сечение при этом устанавливается предварительно.

Многие приборы в этом списке довольно дорогие и редкие. Их можно арендовать и провести замеры самостоятельно, но лучше вызвать опытного инженера-наладчика, который знает все нюансы выполнения измерительных работ.

Измерение скорости необходимо не только для выполнения расчетов, но также для контроля гигиенических параметров воздуха в помещении. В течение некоторого промежутка времени неизбежно происходит загрязнение вентиляционных каналов и воздуховодов.

В таких случаях соединения могут разгерметизироваться, производительность оборудования снижается. Кроме того, замеры необходимы при плановом обслуживании, чистке и ремонте системы вентиляции.

При выполнении измерений нужно соблюдать ряд правил. Во-первых, скорость воздуха регламентируется строительным нормами и стандартами. Необходимо ориентироваться на эти значения.

Во-вторых, при выполнении замеров необходимо учитывать также нормы сопутствующих факторов – уровни шума и вибрации, которые указаны в регламентирующих документах.

Превышение этих норм говорит о недочетах системы вентиляции. Скорость воздуха не должна оказывать никакого влияния на эти показатели.

Методы выполнения замеров расхода воздуха

На этапе пусконаладки обязательно нужно выполнить замеры объемного расхода воздуха в системе вентиляции и кондиционирования. Это обеспечит возможность качественной настройки системы и её бесперебойной работы.

Такие замеры выполняются непосредственно в воздуховоде или на входной решетке. Существует несколько несложных методик.

Измерения на потолочных диффузорах

Чаще всего для замеров по этой методике применяется болометр . Необходимо закрыть диффузор, а верхний конфузор приложить к потолку. Нужно замерить как общий объем вытяжки воздуха из помещения, так и приточный поток.

В некоторых источниках для измерений рекомендуется использовать зонд, вставляя его в промежуток между ламелями диффузора для получения усредненного результата.

Этот подход неэффективен по двум причинам:

1. Турбулентность потоков очень высокая, поэтому реальный расход увидеть нельзя.
2. Невозможно выставить зонд прямо в соответствии с потоком. Результаты измерений в любом случае будут искажены.

Таким образом, не стоит тратить свое время на излишние манипуляции с зондом. Есть куда более простые и точные способы замеров.

Есть еще один способ выполнения измерений по этой методике. Он предусматривает наличие прямого участка и равномерного потока. Замеры выполняются через предварительно проделанные отверстия.

Этот способ отличается высокой точностью, но для его реализации не всегда есть условия. Не везде есть прямые участки, иногда невозможно подготовить два отверстия для замеров. А еще, для реализации этого способа нужно несколько человек: один должен выполнять замеры, второй – держать стремянку и так далее.

Учитывая все вышесказанное, если нужно получить быстрый и точный результат, не прилагая излишних усилий – воспользуйтесь болометром .

Замеры на вентиляционной решетке

Для выполнения контрольно-измерительных операций по этой методике применяется термоанемометр с крыльчаткой от 60 до 100 мм в диаметре. Крыльчатка должна быть сопоставима с габаритами решетки.

Это метод предусматривает высокую точность результатов, а количество выполняемых замеров при этом минимально. Для того, чтобы обеспечить доступ к труднодоступным местам, можно использовать специальный удлинитель или телескопический зонд.

Измерения в воздуховоде

Для выполнения замеров используется специально проделанное рабочее отверстие в стенке канала воздуховода.

Важно соблюдать следующие условия:

• размер сечения этого отверстия должен в точности соответствовать диметру зонда;
• место для замеров нужно подбирать тщательно. Отверстие сверлится только на прямом участке, длина которого должна составлять не менее 5 диаметров воздуховода. Располагать отверстие надо так, чтобы расстояние до него равнялось 3 диаметрам, а после него — 2 диаметрам трубы.

В случае выполнения измерений внутри воздуховода, нужно использовать прибор с крыльчаткой диаметром от 16 до 25 мм. Если воздуховод располагается высоко, на помощь придет телескопический зонд или удлинитель.

Правила использования измерительных устройств

При измерении скорости потока воздуха и его расхода в системе вентиляции и кондиционирования нужен правильный подбор приборов и соблюдение следующих правил их эксплуатации.

Это позволит получить точные результаты расчета воздуховода, а также составить объективную картину системы вентиляции.

Соблюдайте режим температур, который обозначен в паспорте прибора. Также следите за положением сенсора зонда. Он должен быть всегда ориентирован точно навстречу потоку воздуха.

Если не соблюдать это правило, результаты измерений будут искажены. Чем больше будет отклонение сенсора от идеального положения, тем выше будет погрешность.

Выводы и полезное видео по теме

Обустройство вентиляции дома:

Таким образом, очень важно соблюдать правила выполнения измерений, ведь малейшая погрешность может повлиять на результаты вычислений.

Правильные расчеты воздуховода позволят подобрать его оптимальную конфигурацию и необходимые комплектующие, а значит, будет обеспечено бесперебойное и продуктивное функционирование вентиляции.

Если у вас появились вопросы или можете дополнить материал ценными сведениями, пожалуйста, оставляйте свои комментарии, делитесь опытом. Блок для связи расположен под статьей.

Как рассчитать расход воздуха

Пример подбора вентиляторов для системы вентиляции

• Post author: writer
• Запись опубликована: 24.01.2020
• Post category: Вентиляция

При расчете и установке вентиляции большое внимание уделяется количеству свежего воздуха, поступающего по этим каналам. Для вычислений используются стандартные формулы, которые хорошо отражают зависимость между габаритами вытяжных устройств, скоростью движения и расходом воздуха. Некоторые нормы прописаны в СНиПах, но в большинстве своем имеют рекомендательный характер.

Общие принципы расчета

Воздуховоды могут быть изготовлены из различных материалов (пластик, металл) и иметь разные формы (круглые, прямоугольные). СНиП регулирует только габариты вытяжных устройств, но не нормирует количество притяжного воздуха, т. к. его потребление в зависимости от типа и назначения помещения может сильно различаться. Этот параметр высчитывается по специальным формулам, которые подбираются отдельно. Нормы установлены только для социальных объектов: больниц, школ, дошкольных учреждений. Они прописаны в СНиПах для таких зданий. При этом отсутствуют четкие правила по скорости движения воздуха в воздуховоде. Есть только рекомендуемые значения и нормы для принудительной и естественной вентиляции в зависимости от ее типа и назначения, их можно посмотреть в соответствующих СНиПах. Это отражено в таблице, приведенной ниже. Скорость движения воздуха измеряется в м/с.

Дополнить данные в таблице можно следующим образом: при естественной вентиляции скорость движения воздуха не может превышать 2 м/с независимо от ее назначения, минимальная допустимая – 0,2 м/с. В противном случае обновление газовой смеси в помещении будет недостаточным. При принудительной вытяжке максимально допустимым считается значение 8 -11 м/с для магистральных воздуховодов. Превышать данные нормы не следует, т. к. это создаст слишком большое давление и сопротивление в системе.

Формулы для расчета

Для проведения всех необходимых вычислений необходимо обладать некоторыми данными. Чтобы вычислить скорость воздуха, понадобится следующая формула:

ϑ= L / 3600*F , где

ϑ – скорость потока воздуха в трубопроводе вентиляционного устройства, измеряется в м/с;

L – расход воздушных масс (данная величина измеряется в м 3 /ч) на том участке вытяжной шахты, для которого производится вычисление;

F – площадь поперечного сечения трубопровода, измеряется в м 2 .

По данной формуле и производится расчет скорости воздуха в воздуховоде, причем его фактическое значение.

Из этой же формулы можно вывести и все остальные недостающие данные. Например, чтобы рассчитать расход воздуха, формулу необходимо преобразовать следующим образом:

L = 3600 x F x ϑ .

В некоторых случаях подобные вычисления производить сложно или не хватает времени. В этом случае можно использовать специальный калькулятор. Встречается множество подобных программ в интернете. Для инженерных бюро лучше установить специальные калькуляторы, которые обладают большей точностью (вычитают толщину стенки трубы при расчете ее площади поперечного сечения, ставят большее количество знаков в число пи, высчитывают более точный расход воздуха и т. д.).

Знать скорость движения воздуха необходимо для того, чтобы вычислить не только объем подачи газовой смеси, но и для определения динамического давления на стенки каналов, потерь на трение и сопротивление и т.д.

Как можно понять из формулы (или при проведении практических расчетов на калькуляторах), скорость воздуха увеличивается при уменьшении размеров трубы. Их этого факта можно извлечь ряд преимуществ:

• не возникнет потерь или необходимости в прокладке дополнительного вентиляционного трубопровода для обеспечения необходимого расхода воздуха, если габариты помещения не позволяют провести каналы больших размеров;
• можно прокладывать трубопроводы меньших размеров, что в большинстве случаев проще и удобней;
• чем меньше диаметр канала, тем дешевле его стоимость, снизится цена и на доборные элементы (заслонки, клапаны);
• меньший размер труб расширяет возможности монтажа, их можно расположить так, как нужно, практически не подстраиваясь под внешние стесняющие факторы.

Однако при прокладке воздуховодов меньшего диаметра необходимо помнить, что при повышении скорости воздуха повышается динамическое давление на стенки труб, увеличивается и сопротивление системы, соответственно потребуется более мощный вентилятор и дополнительные расходы. Поэтому до монтажа необходимо тщательно провести все расчеты, чтобы экономия не обернулась большими затратами или даже убытками, т.к. постройку, не соответствующую нормам СНиП могут не допустить до эксплуатации.

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. Постараемся разобраться, какой должна быть скорость воздуха в воздуховоде, чтобы он всегда оставался свежим и отвечал гигиеническим нормам.

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.

Схема вентиляции в двухэтажном частном доме. Вентиляционная система оборудована приточно-вытяжной энергосберегающей установкой с рекуператором теплоты, который позволяет повторно использовать тепло выводимого из здания воздуха

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.

В процессе составления проекта вентиляции для частного дома, многоэтажного жилого здания или производственного помещения рассчитывают объем воздуха и намечают места монтажа вентиляционного оборудования: водухообменных установок, кондиционеров и воздуховодов

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

Что необходимо знать для определения скорости

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.

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.

Часть таблицы из №1 СНиП-2-77 из параграфа «Защита от шума». Максимально допустимые нормы, относящиеся к ночному времени, ниже дневных значений, а нормы для прилегающих территорий выше, чем для жилых помещений

Уровни звукового давления представлены в другой таблице:

При введении в эксплуатацию вентиляционного или другого оборудования, связанного с обеспечением благоприятного, здорового микроклимата в помещении, допускается лишь кратковременное превышение обозначенных параметров шума

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

Каким должен быть 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:

Предельно допустимые значения локальной вибрации. Если при проверке реальные показатели выше норм, значит, система воздуховодов спроектирована с техническими недочетами, которые необходимо исправить, или мощность вентилятора слишком велика

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

Расчет кратности 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 – кратность воздухообмена (ч-1); 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:

Судя по таблице, частая смена воздушных масс в помещении необходима, если ему характерна высокая влажность или температура воздуха – например, в кухне или санузле. Соответственно, при недостаточной естественной вентиляции в данных помещениях устанавливают приборы принудительной циркуляции

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:

В таблице представлены размеры воздуховодов с прямоугольным сечением, то есть указаны их длина и ширина. Например, при использовании каналов 200 мм х 200 мм при скорости 5 м/с расход воздуха составит 720 м³/ч

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 х 6 =120 м³.

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

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

S = (3,14 х 0,4²) : 4 = 0,1256 м²

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

Обозначения: V (м/с) – скорость воздушного потока, L (м³/ч) – расход воздуха, S (м²) – площадь сечения воздушных каналов (воздуховодов)

Подставляем известные значения, получаем: V = 120: (3600 х 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.

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.

Не стоит удивляться габаритным размерам воздуховодов в заведениях общественного питания или других учреждениях – они рассчитаны на вывод большого количества использованного воздуха

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.

В таблице указаны параметры, которых следует придерживаться при устройстве вентиляционной системы. Числами указана скорость перемещения воздушных масс по местам установки каналов и решеток в общепринятых единицах – м/с

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.

Как правильно выбрать воздуховоды

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 х V. Используя результат, можно посчитать диаметр: D = 1000 х √ (4 х S / «π»). 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 х b ≈ S и таблицы типоразмеров, предоставленные заводами-изготовителями. Напоминаем, что по нормам отношение ширины и длины не должно превышать 1 к 3.

Воздуховоды с прямоугольным или квадратным сечением имеют эргономичную форму, что позволяет устанавливать их впритык к стенам. Этим пользуются, обустраивая домашние вытяжки и маскируя трубы над потолочными навесными конструкциями или над кухонными шкафами (антресолями)

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.

Видео-материалы о системах вентиляции

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

Расчет параметров естественной вентиляции с помощью компьютерной программы:

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.

Нередко при строительстве дома можно столкнуться с системой воздуховода. Известно, что воздуховод – это одна из главных частей в вентиляционной системе. И, конечно, не маловажен при строительстве сам расчет скорости воздуха в воздуховоде. От правильного расчета будет зависеть распределение воздуха в помещении. На этот счет существуют различные формулы, и главное – выполнять расчет очень внимательно, в противном случае, систему придется переделывать.

Существуют некоторые строгоотведенные нормы по работе воздуховодной системы, которых нужно обязательно придерживаться. Итак, воздуховод должен:

пропускать необходимый объем воздуха;
быть минимум шумным;
быть герметичным;

• иметь минимум потери напора;
• не превышать норму по скорости воздуха.

Для чего же нужны эти нормы? Конечно, для безопасности самих людей. А так же для нормальных условий на месте работы или отдыха. Важно, чтобы при работе вентиляционной системы никого не продуло или никому не стало плохо от духоты. Именно для безопасности следует соблюдать все установленные нормы и ни в коем случае не отклоняться от них.

Любая ошибка при установке данной системы может привести к негативным последствиям. Следует следить не только за расчетами, но и за техникой сборки системы. Стоит обратить внимание на закрепление системы, трубы достаточно тяжелые, и их падение может закончиться плачевно.

Формула расчета

Вообще, любой расчет воздуховодной системы производится на основе некоторых данных:

1. объем обрабатываемого воздуха;
2. скорость потока;
3. конфигурация воздухораспределительной сети.

Формула расчета скорости воздуха такова: p = ρU²/2, здесь под p понимается давление в Па., ρ – это плотность воздуха, а U – сама скорость. Конечно, это несовершенная формула, и ее нужно преобразить. Тогда получается вот так: U² = p/ρ/2. Как видно, здесь нет ничего сложного, нужно лишь большое внимание.

Расчет скорости воздуха в воздуховоде должен производиться крайне точно. Если обратиться в интернет, то можно найти специальный калькулятор расчетов. С помощью него можно рассчитать любые данные по системе или же проверить свои уже имеющиеся расчеты. Лишним этот калькулятор точно не будет.

При любом расчете следует учесть все мельчайшие подробности вентиляционной системы. Важно, какого типа трубы (жесткие, полугибкие или гибкие), важно так же сечение труб и в какой фигуре оно выполнено (круглое, прямоугольное или квадратное). Стоит обратить внимание и на то, какой стоит фильтр в данной системе. Так же важно знать саму длину системы и сколько в ней поворотов. Расчёт скорости потока воздуха – самый главный расчет. От скорости воздушного потока зависят все остальные данные. Для того, чтобы скорость была желаемой, нужно выбрать подходящие трубы с конкретным сечением и диаметром. Нужно правильно проложить эти трубы, правильно закрепить их.

Шумность воздуховода

Пожалуй, один из наиболее важных критериев данной системы – это шумность воздуховода. Вообще, чем ниже эта шумность, тем лучше. По санитарным нормам есть определенное разрешение, но лучше быть далеко от поставленной грани, чем на ней. На сегодняшний день существует немало различного рода способов, которые помогут снизить шумность вентиляционной системы.

Во-первых, нужно уменьшить количество переходов и соединений по системе. Во-вторых, нужно обратить внимание на вентиляторы. Если сечение большое, то через него может проходить достаточный поток воздуха при малой скорости, а это снижает сам шум. В-третьих, лучше, чтобы система была автоматической. При составлении программы учитывается рабочее время того или иного предприятия, и, конечно, в нерабочее время скорость и поток воздуха несколько уменьшаются, следовательно – уменьшается и шум. В-четвертых, при закладке данной системы должны применяться плавные переходы. Необходимо верно выбирать сечения, к примеру, для перехода из большого сечения в малое. Если на пути у воздуха не будет никаких препятствий, то и шума станет гораздо меньше. И в-пятых, следует применять исключительно гибкие распределители воздуха. Так как жесткие распределители могут переносить некую вибрацию на элементы крепежа, а это увеличивает шумы. Гибкие распределители отличаются тем, что минимально подвержены вибрациям.

Не маловажно для шума и то, каким способом скреплены между собой трубы. Так, например, при реечном способе некоторый процент воздуха выходит наружу, это создает некоторый шум плюсом к тому, что уже есть в самих трубах. А вот при фланцевом способе такого не происходит, и шумовых колебаний, поэтому меньше.

Сколько потребуется

Не редко при строительстве задается такой вопрос: сколько воздуховодов потребуется на данное здание? Вопрос этот хороший, от количества будет зависеть, правильно ли собрана вентиляционная система в целом. И, конечно, от этого зависит сама работоспособность этой системы.

Чаще всего встречаются случаи, когда требуется всего лишь один воздуховод. К примеру, многим предприятиям небольшого размера, вполне хватает одного. И это отвечает поставленным нормам. В детском саду воздуховод один, но большого сечения. В небольшом салоне красоты так же воздуховод один, но сечение уже гораздо меньше.

А вот если помещение внушительных размеров, например, завод или торговый центр. Здесь одним воздуховодом не ограничиться. То есть, количество зависит напрямую от площади помещения, в котором установлена данная система. В санитарных нормах четко прописано, на какую площадь сколько нужно воздуховодов.

Еще на число воздуховодов влияют денежные средства. Один большой воздуховод дороже нескольких маленьких. Нельзя не сказать и о том, что шума от двух воздуховодов гораздо больше, чем от одного, но большого. Кроме того, большой воздуховод издает гораздо меньше шума, чем маленький, так как в маленьком скорость потока воздуха больше, чем в большом.

Диаметр воздуховода

Еще одним важным фактором здесь является диаметр труб. Как правило, он зависит от площади помещения и скорости воздуха.

Выбрать диаметр воздуховода – дело так же не из легких. Для этого нужно опят же обратиться к расчетам. Важно знать количество необходимого воздуха. При этом нельзя забывать и про санитарные нормы. Если же данного диаметра недостаточно для вентиляции, то требуется еще один или несколько воздуховодов. Чаще всего применяются круглые и квадратные воздуховоды, именно они помогают добиться желаемого результата при работе воздуховодной системы.

Для расчета диаметра существует так же некая формула:

Здесь L – это некоторая нагрузка участка, а V – скорость потока воздуха. При выборе сечения большого диаметра можно снизить скорость потока воздуха, за счет чего и снижается шум. Поэтому и рекомендовано ставить один воздуховод, но с большим диаметром, чем два, но с маленькими диаметрами.

Так же снижение скорости воздушного потока положительно влияет на энергосбережение, а, значит, помогает сэкономить денежные средства. Конечно, при этом стоимость большого воздуховода несколько выше, чем стоимость маленького.

Вот поэтому и нужно для начала все верно подсчитать, то есть, выделить для себя несколько вариантов. И уже из этих вариантов выбирать тот, который будет являться самым оптимальным.

Формы сечения

По форме сечения трубы для данной системы делятся на круглые и прямоугольные. Круглые применяются в основном на больших промышленных предприятиях. Так как для них требуется большая площадь помещения. Прямоугольные сечения хорошо подходят для жилых домов, детских садов, школ и поликлиник. По уровню шума трубы с круглым сечением находятся на первом месте, так как от них исходит минимум шумовых колебаний. От труб с прямоугольным сечением шумовых колебаний немного больше.

Изготавливаются трубы обоих сечений чаще всего из стали. Для труб круглого сечения сталь применяют менее твердую и упругую, для труб с прямоугольным сечением – наоборот, чем тверже сталь, тем прочнее труба.

В заключении хочется еще раз сказать о внимании к установке воздуховодов, к проводимым расчетам. Помните, насколько правильно вы все выполните, настолько желаемым будет функционирование системы в целом. И, конечно, нельзя забывать о безопасности. Детали для системы следует выбирать внимательно. Следует помнить главное правило: дешево – не значит качественно.

• Как правильно подобрать параметры воздушного канала?
  • Порядок вычислений
  • Каналы магистральные и ответвления
  • Каналы внутри помещений

  Воздухопроводы приточных или вытяжных вентиляционных систем могут изготавливаться из разных материалов и быть различной конфигурации. При этом их габаритные размеры целиком зависят от двух других параметров, и формула расчета скорости воздуха хорошо отражает эту зависимость. Эти два параметра – расход воздуха, движущегося по каналу, и скорость его движения.

  Как правильно подобрать параметры воздушного канала?

  Из трех параметров, принимающих участие в расчете, нормируется только один, это диаметр круглого воздуховода или габаритные размеры канала прямоугольного сечения. В Приложении Н СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование» представлена нормаль диаметров и размеров, которых следует придерживаться при разработке вентиляционных систем. Остальные два параметра (скорость и расход воздушных масс) не нормируются, потребности в количестве свежего воздуха для вентиляции могут быть разными, иногда и довольно большими, поэтому расход определяется отдельными требованиями и расчетами. Только в жилых зданиях, детских садах, школах и учреждениях здравоохранения для помещений различного назначения прописаны четкие нормы вытяжки и притока. Эти значения представлены в нормативной документации, касающейся этих видов зданий.

  Скорость движения воздушных масс в каналах не ограничивается и не нормируется, ее следует принимать по результатам расчета, руководствуясь соображениями экономической целесообразности. В справочной технической литературе существуют рекомендуемые величины скоростей, которые можно принимать при тех или иных конкретных условиях. Рекомендуемые значения скорости движения воздуха, в зависимости от назначения воздухопровода для вентиляционных систем с механическим побуждением, отражены в Таблице 1.

  При естественном побуждении рекомендуемая скорость движения потока в системе варьируется от 0,2 до 1 м/с, что также зависит от функционального назначения каждого воздухопровода. В некоторых вытяжных шахтах высотных домов или сооружений эта величина может достигать 2 м/с.

  Порядок вычислений
  Изначально формула расчета скорости воздушного потока в канале представлена в справочниках под редакцией И.Г. Староверова и Р.В. Щекина в следующем виде:

  L = 3600 x F x ϑ, где:

  L – расход воздушных масс на данном участке трубопровода, м³/ч;
  F – площадь поперечного сечения канала, м²;
  ϑ – скорость воздушного потока на участке, м/с.

  Для определения скорости потока формула принимает такой вид:
  ϑ= L / 3600 x F
  Именно по ней рассчитывается действительная скорость воздуха в канале. Это нужно делать как раз по причине нормируемых значений диаметра или размеров трубы по СНиП. Вначале принимается рекомендуемая скорость для того или иного назначения воздухопровода и просчитывается его сечение.

  Далее диаметр канала круглого сечения определяется обратным просчетом по формуле площади круга:

  F = π x D2 / 4, здесь D – диаметр в метрах.

  Размеры канала прямоугольного сечения находят подбором ширины и высоты, произведение которых даст площадь сечения, эквивалентного расчетному. После этих вычислений подбирают ближайшие по нормали размеры воздухопровода (обычно принимают тот, который больше) и в обратном порядке находят величину действительной скорости потока в будущем воздуховоде. Данная величина потребуется для определения динамического давления на стенки трубы и вычисления потерь давления на трение и в местных сопротивлениях вентиляционной системы.

  Некоторые экономические аспекты подбора размеров воздухопровода

  При расчете размеров и скорости воздуха в воздуховоде наблюдается такая зависимость: при увеличении последней диаметры каналов уменьшаются. Это дает свои преимущества:
  Проложить трубопроводы меньших размеров гораздо проще, особенно если их нужно подвешивать на большой высоте или если условия монтажа весьма стесненные.

  1. Стоимость каналов меньшего диаметра соответственно тоже меньше.
  2. В больших и сложных системах, которые расходятся по всему зданию, прямо в каналы необходимо монтировать дополнительное оборудование (дроссельные заслонки, обратные и противопожарные клапаны). Размеры и диаметры этого оборудования также уменьшатся, и снизится их стоимость.
  3. Прохождение перекрытий трубопроводами в производственном здании может стать настоящей проблемой, если его диаметр большой. Меньшие размеры позволят пройти так, как нужно.

  Главный недостаток такого выбора заключается в большой мощности вентиляционного агрегата. Высокая скорость воздуха в малом объеме создает большое динамическое давление, сопротивление системы растет, и для ее работы требуется вентилятор высокого давления с мощным электродвигателем, что вызывает повышенный расход электрической энергии и, соответственно, высокие эксплуатационные затраты.

  Другой путь – это снижение скорости воздушных потоков в воздуховодах. Тогда параметры вентиляционного агрегата становятся экономически приемлемыми, но возникает множество трудностей в монтаже и высокая стоимость материалов.

  Проблемы прохождения большой трубой перегруженных оборудованием и инженерными сетями мест решается множеством поворотов и переходов на другие виды сечений (с круглого на прямоугольное или плоскоовальное). Проблему стоимости приходится решать единоразово.

  Во времена СССР проектировщики, как правило, старались найти компромисс между этими двумя решениями. В настоящее время удорожания энергоносителей появилась тенденция к применению второго варианта. Собственники предпочитают единоразово решить финансовые вопросы и смонтировать более экономичную вентиляцию, чем потом в течение многих лет оплачивать высокие затраты электроэнергии. Применяется и универсальный вариант, при котором в магистральных воздухопроводах с большими расходами скорость потока увеличивают до 12-15 м/с, чтобы уменьшить их диаметры. Дальше по системе соблюдается скорость 5-6 м/с на ответвлениях, вследствие чего потери давления выравниваются. Вывод здесь однозначный: скорость движения воздушного потока в каналах играет немаловажную роль для экономики предприятия.

  Значения параметров в различных видах воздушных каналов

  Следом наступает очередь главного магистрального воздуховода. Часто он имеет большую протяженность и проходит транзитом через несколько помещений, прежде чем начнет разветвляться. Рекомендуемая максимальная скорость 8 м/с в таких каналах может не соблюдаться, поскольку условия прокладки (особенно через перекрытия) могут существенно ограничивать пространство для его монтажа.

  Например, при расходе 35 000 м³/ч, что не редкость на предприятиях, и скорости 8 м/с диаметр трубы составит 1,25 м, а если ее увеличить до 13 м/с, то размер станет уже 1000 мм. Такое увеличение технически осуществимо, так как современные воздуховоды из оцинкованной стали, изготовленные спирально-навивным методом, имеют высокую жесткость и плотность. Это исключает их вибрацию на высоких скоростях. Уровень шума от такой работы достаточно низок, а на фоне звука от работающего оборудования может быть практически не слышен. В Таблице 2 представлены некоторые популярные диаметры магистральных воздухопроводов и их пропускная способность при разной скорости движения воздушных масс.

  Расход, м 3 /ч	Ø400 мм	Ø450 мм	Ø500 мм	Ø560 мм	Ø630 мм	Ø710 мм	Ø800 мм	Ø900 мм	Ø1 м
  ϑ = 8 м/с	3617	4576	5650	7087	8971	11393	14469	18311	22608
  ϑ = 9 м/с	4069	5148	6357	7974	10093	12877	16278	20600	25434
  ϑ = 10 м/с	4521	5720	7063	8859	11214	14241	18086	22888	28260
  ϑ = 11 м/с	4974	6292	7769	9745	12335	15666	19895	25177	31086
  ϑ = 12 м/с	5426	6864	8476	10631	13457	17090	21704	27466	33912
  ϑ = 13 м/с	5878	7436	9182	11517	14578	18514	23512	29755	36738

  Боковые ответвления воздухопроводов разводят подачу или вытяжку воздушной смеси по отдельным помещениям. Как правило, на каждом из них устанавливается диафрагма либо дроссель – клапан для регулировки количества воздуха. Эти элементы обладают немалым местным сопротивлением, поэтому сохранять высокую скорость нецелесообразно.

  Однако ее значение тоже может выходить за границы рекомендуемого диапазона, поэтому в Таблице 3 отражена самых популярных диаметров для ответвлений при различных скоростях.

  Расход, м 3 /ч	Ø140 мм	Ø160 мм	Ø180 мм	Ø200 мм	Ø225 мм	Ø250 мм	Ø280 мм	Ø315 мм	Ø355 мм
  ϑ = 4 м/с	220	288	366	452	572	705	885	1120	1424
  ϑ = 4,5 м/с	248	323	411	508	643	793	994	1260	1601
  ϑ = 5 м/с	275	360	457	565	714	882	1107	1400	1780
  ϑ = 5,5 м/с	302	395	503	621	786	968	1215	1540	1957
  ϑ = 6 м/с	330	432	548	678	857	1058	1328	1680	2136
  ϑ = 7 м/с	385	504	640	791	1000	1235	1550	1960	2492

  Недалеко от места присоединения к магистрали в канале устраивают лючок, он нужен для замера скорости потока после монтажа и регулировки всей вентиляционной системы.

  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.

  Бытовые помещения	Кратность воздухообмена
  Жилая комната (в квартире или общежитии)	3 м 3 /ч на 1м 2 жилых помещений
  Кухня квартиры или общежития	6-8
  Ванная комната	7-9
  Душевая	7-9
  Туалет	8-10
  Прачечная (бытовая)	7
  Гардеробная комната	1,5
  Кладовая	1
  Промышленные помещения и помещения большого объема	Кратность воздухообмена
  Театр, кинозал, конференц-зал	20-40 м 3 на чел.
  Офисное помещение	5-7
  Банк	2-4
  Ресторан	8-10
  Бар, кафе, пивной зал, бильярдная	9-11
  Кухонное помещение в кафе, ресторане	10-15
  Универсальный магазин	1,5-3
  Аптека (торговый зал)	3
  Гараж и авторемонтная мастерская	6-8
  Туалет (общественный)	10-12 (или 100 м 3 на 1 унитаз)
  Танцевальный зал, дискотека	8-10
  Комната для курения	10
  Серверная	5-10
  Спортивный зал	Не менее 80 м 3 на 1 занимающегося и не менее 20 м 3 на 1 зрителя
  Парикмахерская (до 5 рабочих мест)	2
  Парикмахерская (более 5 рабочих мест)	3
  Склад	1-2
  Прачечная	10-13
  Бассейн	10-20
  Промышленный красильный цех	25-40
  Механическая мастерская	3-5
  Школьный класс	3-8

  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.

  Вам также может понравиться

  

  Воздуховод из оцинкованной стали характеристики

  Установка систем вентиляции и кондиционирования

  Как рассчитывать воздухообмен в помещениях

  Вентиляционное оборудование отличается по производительности, протяженности и сечению воздуховодов. К вентиляции помещений бытового и промышленного назначения выдвигают разные требования, поэтому и выбор техники должен быть индивидуальным. Главная задача – достигнуть хорошего воздухообмена. Как рассчитать этот параметр, чтобы не ошибиться с характеристиками инженерных систем?

  Без правильного расчета воздухообмена в помещении не будет комфортно

  2 базовые методики расчета воздухообмена

  Самый простой и универсальный способ – рассчитать воздухообмен по площади, без учета других факторов. Для жилых помещений достаточно умножить количество квадратных метров на регламентированное значение – 3 м 3 /час свежего воздуха. То есть для комнаты 15 м 2 приток воздуха должен составлять 3 х 15 = 45 м 3 /час.

  Чтобы расчеты были более точными и учитывали назначение помещений, чаще всего используют две другие методики.

  1. По кратности.

  Этот метод самый сложный, но наиболее объективный и близкий к реальности. Кратность показывает, сколько раз за один час комната полностью наполняется свежим воздухом и очищается от использованного. В 12 СП 44.13330.2011 «Административные и бытовые здания» подаются нормы кратностей воздухообмена для различных помещений. Для подсчета нужно знать объем: достаточно умножить длину, ширину и высоту комнаты.

  Воздухообмен рассчитывают по такой формуле:

  n x V или кратность х объем помещения

  К примеру, согласно санитарным нормам, в комнате для отдыха необходимо обеспечить двукратный приток и трехкратную вытяжку (при условии притока не менее 30 м 3 /час на человека). При площади 15 м 2 и высоте потолков 3 м расходное значение приточного воздуха составит 2 х 15 х 3 = 90 м 3 /час, а вытяжного – 3 х 15 х 3 = 135 м 3 /час.