Расчет сечения воздуховода по расходу воздуха

Чтобы воздухообмен в доме был «правильным», еще на стадии составления проекта вентиляции нужен аэродинамический расчет воздуховодов.

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.

Формулы расчета вентиляции

Расчет по площади помещения

Это самый простой расчет. Для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м3/час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения, независимо от количества людей.

Расчет по санитарно-гигиеническим нормам

По санитарным нормам для общественных и административно-бытовых зданий на одного постоянно пребывающего в помещении человека необходимо 60 м3/час свежего воздуха, а на одного временного 20 м3/час.

В случае жилого помещения можно ориентироваться на то, в каком помещении сколько времени проводят жильцы. Например, для спальни рекомендуется принять, что хозяева находятся там постоянно (8 часов подряд), а для кабинета можно принять 1 человек — постоянно, и 1-2 временно.

Расчет по кратностям

В документе (СНиП * Жилые здания, Приложение 4) приведена таблица с кратностями воздухообмена по типам помещений (табл.1):

Таблица 1. Кратности воздухообмена в помещениях жилых зданий.
Помещения Расчетная температура зимой,ºС  Требования к воздухообмену
Приток Вытяжка
Общая комната, спальня, кабинет 20 1-кратный
Кухня 18 По воздушному балансу квартиры, но не менее, м3/час 90
Кухня-столовая 20 1-кратный
Ванная 25 25
Уборная 20 50
Совмещенный санузел 25 50
Помещение для стиральной машины в квартире 18 0,5-кратный
Гардеробная для чистки и глажения одежды 18 1,5-кратный
Вестибюль, общий коридор, лестничная клетка, прихожая квартиры 16
Электрощитовая 5 0,5-кратный

Здесь приведена сокращенная версия таблицы, если вы не нашли свой тип помещения — обратитесь к исходному документу (СНиП-у).

Кратность воздухообмена — это величина, которая означает, сколько раз в течение часа воздух в помещении полностью заменяется на новый. Она напрямую зависит от объема помещения. То есть, однократный воздухообмен это когда в течение часа в помещение подали и удалили объем воздуха, равный объему помещения; 0,5 кранный воздухообмен – половине объема помещения и т.д. В этой таблице в двух последних колонках указаны кратности и требования к воздухообмену в помещениях по притоку и вытяжке воздуха соответственно.

Формула расчета вентиляции, включающая нужное количество воздуха выглядит так:

L=n*V (м3/час) , где

n – нормируемая кратность воздухообмена, час-1;

V – объём помещения, м3.

Когда мы считаем воздухообмен для группы помещений в пределах одного здания (к примеру, жилая квартира) или для здания в целом (коттедж), их нужно рассматривать как единый воздушный объём. Этот объём должен отвечать условию ∑ Lпр = ∑ Lвыт То есть, какое количество воздуха мы подаём, такое же должны и удалить.

Таким образом, последовательность расчета вентиляции по кратностям следующая:

  1. Считаем объем каждого помещения в доме (объем=высота * длина * ширина).
  2. Подсчитываем для каждого помещения требуемый воздухообмен по формуле L=n*V.

Для этого выбираем из таблицы 1 норму по кратности воздухообмена. Для большинства помещений нормируется только приток или только вытяжка. Для некоторых (например кухня-столовая) и то, и другое. Прочерк означает, что для данного помещения нормы не установлены.

Читайте также:  Вентиляция в доме из бруса грамотная установка своими руками

Для тех помещений, для которых вместо кратности 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 будем увеличивать до требуемой величины.

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.

  1. 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
  2. Составляем уравнение баланса ∑ Lпр = ∑ Lвыт.

Если ∑ Lпр > ∑ Lвыт , то для увеличения ∑ Lвыт до значения ∑ Lпр увеличиваем значения воздухообмена для тех помещений, для которых мы во 2 пункте приняли воздухообмен равным минимально допустимому значению.

Расчет системы вентиляции

Онлайн-калькулятор расчета производительности вентиляции

Расчет вентиляции, как правило, начинается с подбора оборудования, подходящего по таким параметрам, как производительность по прокачиваемому объему воздуха и измеряемому в кубометрах в час. Важным показателем в системе является кратность воздухообмена. Кратность воздухообмена показывает, сколько раз происходит полная замена воздуха в помещении в течение часа. Кратность воздухообмена определяется СНиП и зависит от:

  • назначения помещения
  • количества оборудования
  • выделяющего тепло,
  • количества людей в помещении.

В сумме все значения по кратности воздухообмена для всех помещений составляют производительность по воздуху.

Расчет производительности по кратности воздухообмена

Методика расчета вентиляции по кратности:

L = n * S * Н, где:

L — необходимая производительность м 3 /ч; n — кратность воздухообмена; S — площадь помещения; Н — высота помещения, м.

Расчет производительности вентиляции по количеству людей

Методика расчета производительности вентиляции по количеству людей:

L = N * Lнорм, где:

L — производительность м 3 /ч; N — число людей в помещении; Lн — нормативный показатель потребления воздуха на одного человека составляющий: при отдыхе — 20 м 3 /ч; при офисной работе — 40 м 3 /ч; при активной работе — 60 м 3 /ч.

Онлайн-калькулятор расчета системы вентиляции

Следующий этап в расчете вентиляции – проектирование воздухораспределительной сети, состоящей из следующих компонентов: воздуховоды, распределители воздуха, фасонные изделия (переходники, повороты, разветвители.)

Сначала разрабатывается схема воздуховодов вентиляции, по которой производится расчет уровня шума, напора по сети и скорости потока воздуха. Напор по сети напрямую зависит от того, какова мощность используемого вентилятора и рассчитывается с учетом диаметров воздуховодов, количества переходов с одного диаметра на другой, и количества поворотов. Напор по сети должен возрастать с увеличением длины воздуховодов и количества поворотов и переходов.

Расчет количества диффузоров

Методика расчета количества диффузоров

N = L / ( 2820 * V * d * d ), где

N — количество диффузоров, шт; L — расход воздуха, м 3 /час; V — скорость движения воздуха, м/сек; d — диаметр диффузора, м.

Расчет количества решеток

Методика расчета количества решеток

N = L / ( 3600 * V * S ), где

N— количество решеток; L — расход воздуха, м 3 /час; V — скорость движения воздуха, м/сек; S — площадь живого сечения решетки, м2.

Проектируя системы вентиляции, необходимо находить оптимальное соотношение между мощностью вентилятора, уровнем шума и диаметром воздуховодов. Расчет мощности калорифера производится с учетом необходимой температуры в помещении и нижним уровнем температуры воздуха снаружи.

Как определить скорость в вентиляционных каналах?

Как можно судить из всего, сказанного выше, в качестве главной магистрали необходимо выбирать ту цепь последовательных отрезков сети, которая является самой протяженной; при этом нумерация должна начинаться исключительно с самого удаленного участка. Что же касается параметров каждого из участков (а к таковым относится расход воздуха, длина участка, его порядковый номер и проч.), то их также следует занести в таблицу проведения расчетов. Затем, когда с внесением будет покончено, подбирается форма поперечного сечения и определяются его – сечения – габариты.

А чтобы рассчитать площадь поперечного отрезка сети вентиляции, необходимо использовать приведенную ниже формулу расчетов:

LP/VT = FP.

Что обозначают эти аббревиатуры? Попытаемся разобраться. Итак, в нашей формуле:

  • LP – это конкретный расход воздуха на выбранном участке;
  • VT – это скорость, с которой воздушные массы по этому участку движутся (измеряется в метрах за секунду);
  • FP – это и есть нужная нам площадь поперечного сечения канала.
Читайте также:  Как утеплить трубу вентиляции на холодном чердаке

Что характерно, во время определения скорости движения необходимо руководствоваться, в первую очередь, соображениями экономии и шумности всей вентиляционной сети.

Обратите внимание! По полученному таким образом показателю (речь идет о поперечном сечении) необходимо подобрать воздуховод со стандартными величинами, а фактическое его сечение (обозначается аббревиатурой FФ) должно быть максимально близким к рассчитанному ранее.

Идем дальше. Ориентируясь на фактическую площадь, необходимо определить, с какой скоростью воздушные массы должны перемещаться по выбранному участку. Для этого следует использовать следующую формулу:

LP/ FФ = VФ.

Получив показатель требуемой скорости, необходимо рассчитать, насколько будет уменьшаться давление в системе вследствие трения о стенки каналов (для этого необходимо использовать специальную таблицу). Что же касается локального сопротивления для каждого из участков, то их следует рассчитывать по отдельности, после чего суммировать в общий показатель. Затем, суммировав локальное сопротивление и потери по причине трения, можно получить общий показатель потерь в системе кондиционирования воздуха. В дальнейшем это значение будет использоваться для того, чтобы вычислить требуемое количество газовых масс в каналах вентиляции.

Воздушно-отопительный агрегат

Ранее мы рассказывали о том что из себя представляет воздушно-отопительный агрегат, говорили о его приемуществах и сферах применения, в дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с данной информацией читайте об этом тут

Особенности перемещения газов

Как уже говорилось выше, в расчетах, проводимых при построении вентиляции, участвуют три параметра: расход и скорость воздушных масс, а также площадь сечения воздухопроводов. Из этих параметров только один нормируется – это площадь сечения. Кроме жилых помещений и детских учреждений, допустимую скорость воздуха в воздуховоде СНиП не регламентирует.

Особенности перемещения газов
Особенности перемещения газов

В справочной литературе существуют рекомендации по перемещению газов, протекающих по вентиляционным сетям. Величины рекомендованы исходя из назначения, конкретных условий, возможных потерь давления и показателей шума. Таблица отражает рекомендованные данные для принудительных систем вентиляции.

Особенности перемещения газов
Особенности перемещения газов

Особенности перемещения газов
Особенности перемещения газов

Для естественного проветривания, движения газов принимается со значениями 0,2 – 1 м/с.

Особенности перемещения газов
Особенности перемещения газов

Особенности перемещения газов
Особенности перемещения газов

Исходные данные для вычислений

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

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

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

Вычисление потерь на трение

Прежде всего следует учитывать следует учитывать форму воздухопровода и материал, из которого он изготовлен.

  • Для круглых изделий, формула расчета выглядит так:

Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g

где

Х – табличный коэффициент трения (зависит от материала);

I – длина воздухопровода;

D – диаметр канала;

V – темп движения газов на определенном участке сети;

Y

G – 9,8 м/с 2

Важно! Если в воздухораспределительной системе используются прямоугольные каналы, то в формулу необходимо подставить эквивалентный сторонам прямоугольника (сечения воздуховода) диаметр. Вычисления можно произвести по формуле: dэкв = 2АВ/(А + В). Для перевода можно использовать и таблицу, представленную ниже.

  • Потери на местные сопротивления рассчитываются по формуле:

z = Q* (v*v*y)/2g

где

Q — сумма коэффициентов потерь на местные сопротивления;

V — скорость движения воздушных потоков на участке сети;

Читайте также:  Вытяжка для газовой плиты: виды, правила выбора и установка

Y – плотность перемещаемых газов (определяется по таблицам);

G – 9,8 м/с 2

Важно! При построении воздухораспределительных сетей, очень важную роль играет правильный выбор дополнительных элементов, к которым относятся: решетки, фильтры, клапаны и пр. Эти элементы создают сопротивление перемещению воздушных масс. При создании проекта следует обратить внимание и на правильный подбор оборудования, ведь лопасти вентилятора и работа осушителей, увлажнителей, помимо сопротивления, создают и наибольший шум и сопротивление воздушным потокам.

Рассчитав потери воздухораспределительной системы, зная требуемые параметры движения газов на каждом ее участке, можно переходить к подбору вентиляционного оборудования и монтажу системы.

Расчет длины воздуховодов

Для эффективной работы системы отвода воздуха необходимо грамотно рассчитать длину наружной части воздуховода. Этот канал объединяет все потоки вентиляционной системы и служит для отвода воздуха из помещения во внешнюю среду.

Расчет длины воздуховодов

Высота наружной вентиляционной трубы определяется исходя из требований, установленных СНиП:

  • на плоской крыше высота трубы должна быть 300 мм и более;
  • на скатной крыше минимальная высота воздуховода должна быть не меньше 500 мм;
  • если вытяжная труба установлена на одной линии с дымоходом на расстоянии до 3 м, их высоты должны совпадать;
  • воздуховод должен быть выше конька крыши минимум на 0,5 м, если он удален на расстояние до 0,5 м (от конька);
  • если дистанция между коньком и воздуховодом от 1,5 м до 3 м, высота вытяжки должна быть не меньше высоты конька.

Расчет длины воздуховодов

Важно знать! При проектировании наружной части воздуховода нужно учитывать его устойчивость к ветру.

Определить точную высоту вентиляционной трубы над крышей можно при помощи таблицы. Для этого достаточно знать диаметр. Верхняя строка содержит значения высоты труб, в левой колонке указана ширина, а в ячейках – эквивалентные диаметры в мм.

Расчет длины воздуховодов

Тонкости выбора воздуховода

Зная результаты аэродинамических расчетов, можно правильно подобрать параметры воздуховодов, а точнее – диаметр круглых и габариты прямоугольных сечений.

Кроме того, параллельно можно выбрать прибор принудительной подачи воздуха (вентилятор) и определить потери давления в процессе передвижения воздуха по каналу.

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

Для этого берется формула, обратная формуле для подсчета расхода воздуха: S = L/3600*V.

Используя результат, можно посчитать диаметр:

D = 1000*√(4*S/π)

Где:

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

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

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

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

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.

Пример расчета и обустройства вентиляции

За основу возьмем планировку частного дома внутренней площадью 91.5 м² и перекрытиями высотой 3 м, представленного выше на чертеже. Как рассчитать количество вытяжки / притока на здание целиком согласно методике СНиП:

  1. Объем удаленного воздуха из гостиной и спальни, имеющей равную квадратуру, составит х 3 х 1 = м³/ч.
  2. В детской комнате: 21 х 3 х 1 = 63 м³/ч.
  3. Кухня: 21 х 3 х 1 + 100 = 163 м³/ч.
  4. Санузел – 25 м³/ч.
  5. Итого + + 63 + 163 + 25 = 345.5 м³/ч.

Примечание. Воздушный обмен в прихожей и коридоре не нормируется.

Теперь проверим результаты на соответствие второму нормативному документу. Поскольку в доме проживает семья из 4 человек (2 взрослых + 2 детей), в гостиной, спальне и детской долго находятся по 2 чел. Пересчитаем воздухообмен в указанных комнатах по количеству людей: 2 х 30 = 60 м³/ч (в каждом помещении).