Расчёт воздуховодов систем вентиляции

Важность воздухообмена для нормального функционирования организма человека. Показатели допустимых норм скорости воздуха в воздуховоде. Способ для расчета значений.

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.

Схема вентиляции

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.

Места выброса и забора воздуха

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.

Галерея изображений

Фото из

Вентиляционная система на чердаке дома

Оборудование приточно-вытяжной вентиляции

Пластиковые воздуховоды прямоугольного сечения

Местные сопротивления воздуховодов

Связь характеристик вентиляционных систем с уровнем шума

Процесс замера скорости воздуха

Процесс замера скорости воздуха.

В эмпирических формулах расчета уровня шума вентиляционной сети фигурируют расход воздуха, поперечные размеры воздуховода, безразмерные величины, характеризующие качество звукоизоляции помещения, а также значения сопротивления для ровных и изогнутых участков труб.

Уменьшение аэродинамических потерь воздуховода, расширение проходного сечения и установка вентилятора с меньшим расходом воздуха позволят сберечь электроэнергию. Потребляемая вентилятором энергия напрямую зависит от величины расхода воздуха и напора. Он, в свою очередь, прямо пропорционален скорости воздуха в воздуховоде.

Повысив скорость воздуха, можно уменьшить диаметр сечения воздуховода и сэкономить на покупке составных частей и монтаже. Повышение скорости достигается установкой высоконапорных вентиляторов. Имея ту же производительность, что и низконапорные, они будут расходовать больше электроэнергии и их эксплуатация обойдется дороже.

Конкретно сказываются на уровне шума следующие допустимые параметры вентиляционной системы:

Таблица расчетов сечения прямоугольных воздуховодов

Таблица расчетов сечения прямоугольных воздуховодов.

  1. Расход воздуха. Имея установленную конфигурацию и размеры системы воздуховодов, можно снизить уровень шума за счет уменьшения расхода.
  2. Площадь сечения воздуховода. Ее увеличение дает более слабый шум на выходе из вентиляционных отверстий.
  3. Коэффициент аэродинамического сопротивления. Определяется совершенством формы переходных участков трубопровода. Применение обтекаемых и плавных отводов, диффузоров и дросселей может помочь в достижении низкого шума при эксплуатации.
  4. Все вышеперечисленные факторы могут быть учтены в зависимости от конкретной ситуации и задач, которые ставит проектировщик. Взвешенно и критически подходя к подбору всех параметров, удастся найти сбалансированное решение для конструкции будущей вентиляции.

Вернуться к оглавлению

Приложение А Допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне общественных, административно-бытовых и производственных помещений в теплый период года

Назначение помещения

Категория работ

Температура, °С

Скорость движения воздуха, м/с, не более

Относительная влажность воздуха, %, не более

в обслуживаемой или рабочей зоне

на постоянных рабочих местах

на непостоянных рабочих местах

на постоянных и непостоянных рабочих местах

1

2

3

4

5

6

7

Общественное, административно- бытовое

Не более чем на 3°С выше расчетной температуры наружного воздуха (параметры А)*

0,5

65**

Производственное

Легкая

На 4°С выше расчетной температуры наружного воздуха (параметры А) и не более указанных в гр. 4 и 5

la

28/31

30/32

0,2

Средней тяжести:

28/31

30/32

0,3

75

IIа

27/30

29/31

0,4

IIб

Тяжелая:

27/30

29/31

0,5

III

26/29

28/30

0,6

* Но не более 28°С для общественных и административно-бытовых помещений с постоянным пребыванием людей и не более 33°С для указанных помещений, расположенных в районах с расчетной температурой наружного воздуха (параметры А) 25°С и выше.

** Принимается до 75% в районах с расчетной относительной влажностью воздуха более 75% (параметры А).

Примечания

1 Нормы установлены для людей, находящихся в помещении более 2 ч непрерывно.

2 В таблице в графах 4 и 5 допустимые нормы внутреннего воздуха приведены в виде дроби:

в числителе – для районов с расчетной температурой наружного воздуха (параметры А) ниже 25°С;

в знаменателе – для районов с расчетной температурой наружного воздуха (параметры А) 25°С и выше.

3 Для помещений, расположенных в районах с расчетной температурой наружного воздуха (параметры А) ниже 25°С, температуру на рабочих местах следует принимать не более указанной в числителе граф 4 и 5, с расчетной температурой 25°С и выше – не более указанной в знаменателе граф 4 и 5.

4 Для районов с расчетной температурой наружного воздуха (параметры А) 18°С и ниже вместо 4°С, указанных в графе 3, допускается принимать 6°С.

5 Нормативная разность температур между температурой на рабочих местах и температурой наружного воздуха (параметры А) 4°С или 6°С может быть увеличена расчетом в соответствии с 5.5.

6 В районах с расчетной температурой наружного воздуха (параметры A) t, °C, на постоянных и непостоянных рабочих местах, превышающей:

а) 28°С – на каждый градус разности температур (t – 28), °С, следует увеличивать скорость движения воздуха на 0,1 м/с, но не более чем на 0,3 м/с выше скорости, указанной в графе 6;

б) 24°С – на каждый градус разности температур (t – 24), °С, допускается принимать относительную влажность воздуха на 5% ниже относительной влажности, указанной в графе 7.

7 В климатических зонах с высокой относительной влажностью воздуха (вблизи морей, озер и др.), а также при применении адиабатного увлажнения приточного воздуха для обеспечения на рабочих местах температур, указанных в графах 4 и 5, допускается принимать относительную влажность воздуха на 10% выше относительной влажности, определенной в соответствии с примечанием 6, б

Материал и форма сечения

Первое, что делается еще на этапе подготовки к проектированию – это подбирается материал для воздухопроводов, их форма, ведь при трении газов о стенки канала создается сопротивление их движению. Каждый материал имеет разную шероховатость внутренней поверхности, и следовательно при выборе воздуховодов будут различными показатели сопротивления движению воздушного потока.

В зависимости от специфики монтажа, качества воздушной смеси, которое будет перемещаться по системе и бюджету на проведение работ, выбирают нержавеющие, пластиковые или стальные каналы с оцинкованным покрытием, круглого или прямоугольного сечения.

Прямоугольными трубами пользуются, чаще всего, для сохранения полезного пространства. Круглые, напротив, достаточно громоздки, но имеют лучшие аэродинамические показатели и как следствие, шумность конструкции. Для правильного построения вентиляционной сети важными параметрами являются: площадь сечения воздухопроводов, расход воздуха и его скорость при движении по каналу.

На объем перемещаемых воздушных масс форма влияния не оказывает.

Зачем выполнять расчёт скорости воздуха в воздуховоде

Задача расчёта скорости воздуха в воздуховоде обычно возникает при проверке проекта вентиляции, в котором указан расход и выбрано сечение воздуховода.

Цель расчёта — понять, правильно ли выбрано сечение воздуховода для данного расхода воздуха. Кроме того, скорость воздуха в воздуховоде должна быть указана на аксонометрической схеме системы вентиляции.

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.

Таблица сечений воздуховодов

В помощь проектировщикам разработано несколько таблиц сечений воздуховодов, которые позволяют быстро подобрать сечение в зависимости от полученной площади.

sk2.png

sk3.png

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:

Расход воздуха по параметрам воздуховодов

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*6 =120 м³.

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

S = πr2 = π/4*D2,

где:

  • 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,

где:

  • 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 м3/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.

Вычисление значений массовой скорости

Находим действительную массовую скорость для калориферной установки

V

(кг/м.кв•с) =

G /

f где:

G

— массовый расход воздуха, кг/час

f — площадь действительного фронтального сечения, берущегося в расчет, м.кв

Мнение эксперта

Важно!

Не справляетесь самостоятельно с расчетами? Отправьте нам существующие параметры вашего помещения и требования к калориферу. Мы поможем вам с расчетом. Либо посмотрите существующие вопросы от пользователей по данной теме.

Монтаж воздухоотводов: особенности

От правильного монтажа напрямую зависит, правильно ли будет функционировать вентиляционная система.


Таблицы сечений воздуховодов.

На первом этапе необходимо создать проект, в котором будут учитываться и выбранный материал, и средняя температура воздуха, и возможное содержание химических соединений.

Следующий шаг в монтаже системы – это проведение ремонтных работ, которые исключат возможное повреждение воздуховода. Все крепежи, переходники и заглушки должны быть крепко и надежно зафиксированы.

Далее идет надежная герметизация с обязательным применением мастик и химических средств.

Несведущий человек не сможет разобраться во всех тонкостях и нюансах этого сложного и трудоемкого процесса. Каждая мелочь должна быть учтена, каждое предписание – соблюдено. В противном случае работа воздухоотвода будет некачественной и неправильной. Это именно та ситуация, в которой просто необходимо вмешательство грамотных профессионалов и специалистов.

Нужно ли ориентироваться на СНиП

Во всех расчетах, которые мы проводили, использовались рекомендации СНиП и МГСН. Эта нормативная документация позволяет определить минимально допустимую производительность вентиляции, обеспечивающую комфортное пребывание людей в помещении. Другими словами требования СНиП направлены в первую очередь на минимизацию стоимости системы вентиляции и затрат на ее эксплуатацию, что актуально при проектировании вентсистем для административных и общественных зданий.

В квартирах и коттеджах ситуация иная, ведь вы проектируете вентиляцию для себя, а не для усредненного жителя и вас никто не заставляет придерживаться рекомендаций СНиП. По этой причине производительность системы может быть как выше расчетного значения (для большего комфорта), так и ниже (для уменьшения энергопотребления и стоимости системы). К тому же субъективное ощущение комфорта у всех разное: кому-то достаточно 30–40 м³/ч на человека, а для кого-то будет мало и 60 м³/ч.

Однако если вы не знаете, какой воздухообмен вам нужен для комфортного самочувствия, лучше придерживаться рекомендаций СНиП. Поскольку современные приточные установки позволяют регулировать производительность с пульта управления, вы сможете найти компромисс между комфортом и экономией уже в процессе эксплуатации системы вентиляции.

Порядок проведения вычислений

Отображение всех элементов
Алгоритм проведения вычислений таков:

  • Составляется аксонометрическая схема с перечислением всех элементов.
  • На основании схемы проводится расчет протяженности каналов.
  • Определяется расход на каждом ее участке. Каждый отдельный участок имеет единое сечение воздухопроводов.
  • После этого, проводятся вычисления скорости перемещения воздуха и давления в каждом отдельном участке системы.
  • Далее, вычисляются потери на трение.
  • Используя нужный коэффициент, вычисляется потери давления на местные сопротивления.

В процессе вычислений, на каждом участке воздухораспределительной сети получатся различные данные, которые необходимо уравнять с веткой наибольшего сопротивления при помощи диафрагм.

Калькуляторы расчёта параметров вентиляционной системы
Калькуляторы расчёта параметров вентиляционной системы
Калькуляторы расчёта параметров вентиляционной системы
Калькуляторы расчёта параметров вентиляционной системы
Калькуляторы расчёта параметров вентиляционной системы
Калькуляторы расчёта параметров вентиляционной системы
Калькуляторы расчёта параметров вентиляционной системы
Калькуляторы расчёта параметров вентиляционной системы
Калькуляторы расчёта параметров вентиляционной системы

Рекомендованные нормы скорости воздухообмена

система воздухообмена

Как уже говорилось, скорость потока воздуха по вентканалам не нормируется. Но в СНиП прописаны рекомендуемые величины скорости движения воздушных масс, на которые необходимо ориентироваться при проектировании вентиляции.

Допустимая скорость воздуха в воздуховодах приведена в таблице:

Тип воздуховода и вентиляционной решетки Тип вентиляционной схемы
Естественная Принудительная
м/с
Приточные решетки (жалюзи) 0.5-1.0 2.0-4.0
Каналы приточных шахт 1.0-2.0 2.0-2.6
Горизонтальные составные (сборные) каналы 0.5-1.0 2.0-2.5
Вертикальные каналы 0.5-1.0 2.0-2.5
Решетки у пола приточные 0.2-0.5 2.0-2.5
Решетки у потолка приточные 0.5-1.0 1.0-3.0
Вытяжные решетки 0.5-1.0 1.5-3.0
Каналы вытяжных шахт 1.0-1.5 3.0-6.0

Максимальная рекомендованная скорость воздушного потока в жилых помещениях не должна превышать 0.3 м/с. Допускается ее кратковременное превышение до 30%, например, на время ремонтных работ.

Значения параметров в различных видах воздушных каналов

В современных вентиляционных системах применяются установки, включающие в себя весь комплекс для подачи и обработки воздуха: очистка, нагревание, охлаждение, увлажнение, шумопоглощение. Эти установки называют центральными кондиционерами. Скорость потока внутри нее регламентируется заводом-производителем. Дело в том, что все элементы для обработки воздушных масс должны действовать в оптимальном режиме, чтобы обеспечить требуемые параметры воздуха. Поэтому производители изготавливают корпуса установок определенных размеров под заданный диапазон расходов воздуха, при которых все оборудование будет работать эффективно. Обычно значение скорости движения потока внутри центрального кондиционера лежит в пределах 1,5-3 м/с.

Вернуться к оглавлению

Настройка действующей системы вентиляции

Проверка системы воздуховодов
Основным способом диагностики работы вентиляционных сетей является измерение скорости воздуха в воздуховоде, так как зная диаметр каналов несложно вычислить реальный расход воздушных масс. Приборы, которые используются для этого называют анемометрами. В зависимости от характеристик движения воздушных масс, применяют:

  • Механические устройства с крыльчаткой. Предел измерений 0,2 – 5 м/с;
  • Чашечные анемометры измеряют воздушный поток в пределах 1 – 20 м/с;
  • Электронные термоанемометры могут использоваться для проведения измерений в любых вентиляционных сетях.

На этих устройствах стоит остановиться более подробно. Электронные термоанемометры не требуют, как в применении аналоговых устройств, организации люков в каналах. Все измерения производятся посредством установки датчика и получении данных на экран, встроенный в прибор. Погрешности измерений у таких устройств не превышает 0,2%. Большинство современных моделей могут работать как от батареек, так и от питания 220 v. Именно поэтому для проведения пусконаладочных работ, профессионалы рекомендуют использовать именно электронные анемометры.

В качестве заключения: скорость движения воздушных потоков, расход воздуха и площадь сечения каналов являются важнейшими параметрами для проектирования воздухораспределительных и вентиляционных сетей.

Совет: В данной статье, в качестве наглядного примера была приведена методика аэродинамического расчета для участка воздухопровода вентиляционной системы. Проведение вычислительных операций – это достаточно сложный процесс, требующий знаний и опыта, а также учитывающий массу нюансов. Не занимайтесь расчетами самостоятельно, а доверьте это профессионалам.

Какой дефлектор выбрать

Если вы хотите установить колпак – усилитель тяги с минимальными затратами и не обслуживать изделие в процессе эксплуатации, рекомендуем остановиться на статичных моделях – дефлекторе Волпера либо ЦАГИ. Последний вариант предпочтительнее для собственноручного изготовления.

Совет. Размер насадки выбирайте по диаметру вытяжного ствола. Если из дома выведена прямоугольная шахта, подбор делается по эквивалентному круглому сечению. То есть, необходимо сделать расчет поперечника канала, потом взять круг аналогичной площади. При установке используется адаптер.

Рекомендации по выбору различных дефлекторов:

  1. При недостатке либо отсутствии тяги лучше ставить динамические версии колпаков – ротационный или флюгер.
  2. Покупая вращающуюся насадку, не гонитесь за дешевизной. В недорогих изделиях применен открытый шарнир – обычная втулка, которая замерзнет зимой. Подбирайте флюгер или турбодефлектор с закрытым подшипником.
  3. Н-образный колпак пригодится в местности с постоянными сильными ветрами. В остальных случаях лучше брать ЦАГИ.

Дефлекторы Astato приобретайте по желанию – усилитель будет работать в любых условиях. Но помните: движущиеся части насадки нужно периодически обслуживать.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...