Розрахунок площі повітропроводів і фасонних виробів: правила обчислень і приклади

Запорукою бездоганною і ефективної роботи вентиляції є грамотний розрахунок площі повітропроводів і фасонних виробів, від якого залежить підбір як окремих елементів, так і обладнання. Мета розрахунку - забезпечення оптимальної кратності зміни повітря в приміщеннях відповідно до їх призначення.

У статті ми детально розібрали кожен з обов'язкових етапів обчислень: визначення перетину і фактичної площі повітропроводів, розрахунок швидкості повітря і підбір параметрів фасонних виробів. Крім того, ми позначили головні вимоги, що пред'являються до величини вентканалов, а також навели приклад розрахунку трубопроводів для приватного будинку.

Мета виконання розрахунків

Особливості розрахунку та вибору повітропроводів залежать від їх типу і матеріалу, з якого вони виготовлені. Остання характеристика обумовлює нюанси, що виникають при русі повітря і особливості взаємодії лавини повітря зі стінками.

Повітроводи бувають:

• металевими - це може бути чорна сталь, оцинкована, нержавіюча;
• алюмінієвими гнучкими гофрованими;
• пластикові вентканали - гнучкі і жорсткі;
• тканинними.

За геометрії перетину виготовляють повітроводи круглі, прямокутні, овальні. Останні не настільки популярні, як два перших.

Навіть якщо є найправильніший проект вентиляційної системи, помилка в підборі перетинів повітроводів може привести до порушення циркуляції повітря.

Наслідком помилок в розрахунках буде підвищена вологість, а далі цвіль і грибок в приміщенні. Без правильного розрахунку площі всіх деталей неможливо підібрати відповідні елементи вентиляційного комплексу

Від цього параметра залежить:

• швидкість протікання повітряної маси і її обсяг;
• ступінь герметичності з'єднань;
• гучність вентиляційної системи;
• електроспоживання.

Обчислення, виконані правильно, дадуть можливість заощадити кошти, оскільки кількість матеріалу буде визначено точно. Але крім економічних питань, головними є все-таки параметри вентиляції, що забезпечують комфортні умови життєдіяльності людей.

Загальні відомості для обчислення площі перетину

Площа труб для воздуховода розраховують по різним значенням:

1. На відповідність санітарно-гігієнічним параметрами (СанПіН).
2. За кількістю проживаючих.
3. За площею кімнат.

Результат можна отримати як для окремого приміщення, так і для будинку в цілому. Для розрахунку є спеціальні програми з закладеними в них алгоритмами. Ще один варіант розрахунку - використання формул.

Площа перетину повітроводів при їх проектуванні вибирається так, щоб повітря по всіх довжині рухався з приблизно однаковою швидкістю. По всій протяжності системи кількість повітря різний, тому площа перерізу воздуховода повинна змінюватися в більшу сторону з ростом обсягу повітряної маси.

Якщо розглядати витяжну вентиляцію, то квадратура перетину зростає в міру наближення до вентилятора. Тільки так можна гарантувати більш-менш однакову швидкість маси повітря на всьому протязі воздухопровода

З ростом круглого перетину зменшується швидкість потоку повітря. Знизиться при цьому і аеродинамічний шум. Мінус таких повітропроводів в громіздкість конструкції, через що неможлива їх установка в простір між чорновим і підвісною стелею, а також в збільшеній вартості.

Якщо такої можливості немає, можна віддати перевагу прямокутної геометрії, оскільки висота прямокутного перетину менше. З іншого боку круглі вироби легше встановлювати, та й свої експлуатаційні переваги у них є.

Оскільки круглі повітроводи не завжди можна вписати в інтер'єр, а більш естетичні прямокутні дорогі, як альтернативу, варто розглянути овальні вироби. Вони і ергономічні, і ефективні

Вибір того чи іншого варіанту залежить від пріоритетів користувача. Якщо на чолі кута економія електроенергії, мінімальний шум і є всі можливості монтажу габаритної мережі, кращий вибір - кругла форма воздуховода.

Етапи виконання розрахунку

Розрахункові роботи складаються з декількох етапів:

1. Складання загальної схеми системи вентиляції. Тут повинні бути відзначені довжини прямих ділянок, поворотні частини і їх тип, місця зміни перетину.
2. Вибору кратності повітрообміну, ідентичного санітарно-гігієнічним вимогам.
3. Розрахунку швидкості руху мас повітря по трубопроводу. Залежить цей параметр від виду вентиляції, а вона може бути природною або примусовою.
4. Розрахунку площі повітропроводів та інших параметрів.

Існує багато програм для виконання подібних розрахунків.

Обчислення за допомогою формул для складної системи - завдання непросте. Для будинку невеликих габаритів підрахунок площі окремих елементів, перетину повітроводів цілком можливий

Розрахунок перетину воздуховода

Вираз, що використовується для розрахунку квадратури фасонних елементів та повітропроводів, виглядає так:

Sc = (L х 2.778): V,

де:

• Sc - площа в поперечному розрізі;
• L - витрата потоку повітря, що циркулює в системі;
• 2.778 - коефіцієнт, що погоджує різні розмірності;
• V - швидкість повітряного лавини в конкретному місці, вимірюється в метрах за секунду.

Підсумком розрахунку буде величина, що вимірюється в см².

Є й альтернативна формула:

S = L: k × V,

Коефіцієнт К в цьому випадку дорівнює 3600.

Визначення фактичної площі воздуховода

Регулярну площа вентиляції для круглих вентиляційних каналів вираховують за формулою:

S = (π x D2): 400,

де:

• S - фактична площа;
• D - діаметр.

Для трубопроводів прямокутного перетину:

S = (А х В): 100,

де:

• S - фактична площа;
• D - діаметр;
• А - висота воздуховода;
• В - ширина конструкції.

Площа перетину для труби з овальним перетином вираховують за формулою:

S = π × А × В: 4,

де:

• А - більший діаметр овалу;
• В - менший діаметр відповідно.

Є й інші формули для вираховування площі воздуховода.

Використовуючи такий нормативний документ, як СНиП, можна порівняти розміри перетинів повітроводів з необхідними показниками. Таким чином, відповідний розмір повітряного трубопроводу визначається ще простіше.

Деякі виробники в описі повітропроводів дають номограми. Є вони і в нормативній літературі.

Номограма для металевого воздуховода з перетином у формі кола. Значення з неї підставляють в формулу. Всі гнучкі повітроводи доповнюють такими схемами (+)

З номограмм можна взяти значення площі перетину. Воно приблизне, але для створення системи з мінімальним рівнем шуму підходять.

Щоб знайти розміри воздуховода для певного відгалуження трубопроводу, по якому транспортується заданий обсяг повітря, потрібно виконати наступні дії:

1. Визначити на номограмі точку перетину обсягу повітря, що переміщується за 1 годину і лінії максимальної швидкості для розрахункового ділянки.
2. Поруч з цією точкою знайти значення найбільш відповідного діаметру.

Крім цього, маючи номограмму, можна не тільки полегшити розрахунок перетину повітроводів і фасонних частин, а й конкретизувати втрати тиску на відрізку повітряної магістралі при встановленій швидкості.

Номограмму застосовувати необов'язково, можна визначити потрібну площу перерізу в залежності від швидкості повітряної маси.

Розрахунок швидкості повітря

Використовуючи формули або спеціальні таблиці, обчислюють швидкість воздуховода. Ключовим параметром тут є показник кратності, що визначає об'єм повітря, при якому відбувається повноцінне провітрювання приміщення обсягом 1 м ³ протягом 1 години.

Фахівці рекомендують для визначення показника кратності досліджувати конкретні умови на діючих промислових об'єктах, щодо яких є фактичні дані про виділення газів, токсичних парів і ін. Найкраще робити самостійний розрахунок із застосуванням формул.

Для спрощення розрахунків існують спеціальні таблиці, звідки можна взяти готове значення показника кратності, але потрібно мати на увазі, що в них призводять округлені параметри

Формула для обчислення кратності виглядає так:

N = V: W,

де:

• N - шукана кратність;
• V - об'єм свіжої повітряної маси, що надходить в приміщення протягом години;
• W - обсяг кімнати.

Одиниця кратності - число раз / год, V вимірюється в мᶾ / ч, об'єм - в мᶾ.

Розглянемо конкретний приклад визначення необхідної кількості повітря по кратності.

Є житлова кімната об'ємом 22 мᶾ. Для неї буде потрібно повітря: L = 22 х 6 = 132 м ^3, тут 6 - кратність повітрообміну, взята з таблиці.

Швидкість переміщення маси (V) вимірюють в м / с і визначають за формулою:

V = L 3600 х S,

де:

• L - використовуваний повітря (мᶾ / ч);
• S - площа воздуховода в розрізі (мᶾ).

Додатково ще 2 параметра впливають на швидкість переміщення повітря: рівень шуму, коефіцієнт вібрації. При проектуванні системи їх потрібно обов'язково враховувати.

Приклад розрахунку для невеликого котеджу

Для розрахунку взято котедж з внутрішньою площею 108, 8 м ² і висотою від підлоги до перекриття 3 м. Усередині є вітальня, спальня, дитяча, кухня, санвузол. Показник кратності приймаємо рівним 1.

Вентиляційна система дозволяє позбавити приміщення від домішок, що приносять шкоду здоров'ю - потенційно небезпечних і провокують алергічні реакції, погіршити самопочуття

Спочатку розраховують кількість вилученого і поступаемого повітря в цілому на будівлю.

Застосовують для цього методику СНиП:

1. Оскільки спальня і вітальня однакові за площею, кількість вилученого повітря з них одно 21 х 3 х 1 = 63 мᶾ / ч.
2. Для дитячої - 24 х 3 х 1 = 72 мᶾ / ч.
3. Для кухні - 22 х 3 х 1 + 100 = 166 мᶾ / ч.
4. Для санвузла - 10 х 3 х 1 = 30 мᶾ / ч.
5. У підсумку: 63 х 2 + 48 + 166 + 30 = 394 мᶾ / ч.

Коридор і передпокій в розрахунок не брали. 100 мᶾ - це той обсяг, що йде через витяжку на кухні.

Правильний розподіл потоків повітря в будинку також дуже важливий момент. У будівлях такого типу зазвичай влаштовують систему природної вентиляції. Примусовий елемент тут все-таки присутня - кухонна витяжка.

Далі визначають діаметри вентиляційних каналів. Так як 100 м ³ видаляє витяжка примусово, то залишається розподілити залишилися 294 м ^3. Вони підуть природним чином через 2 шахти. На кожну доведеться: 294: 2 = 147 мᶾ.

Оскільки в шахтах природної вентиляції швидкість повітря коливається в межах від 0, 5 до 1, 5 м / с, зазвичай в розрахунках беруть середнє значення - 1 м / с. Підставивши відомі величини в формулу S = L: k × V, знаходять: S = 147 3600 х 1 = 0, 0408 м².

Тепер з'явилася можливість визначити діаметр воздуховода з колом в перерізі за формулою: S = (π x D2): 400 або 0, 0408 = (3, 14 х D2): 400.

Вирішивши це рівняння з одним невідомим, шляхом нескладних обчислень, знаходять, що діаметр воздуховода дорівнює 2, 28 мм. Під це значення підбирають найближчий більший стандартний розмір труби.

За допомогою цієї перекладної таблиці можна вибрати еквівалентний діаметр воздуховода з перетином у формі кола. Це значно спрощує розрахунок

Коли монтують повітропровід прямокутного перетину, вибирають його розмір по таблиці, орієнтуючись на площу. Найближче більше значення - 200 х 250 мм.

За такою ж схемою визначають площу перетину відведення під кухонну витяжку з тією різницею, що швидкість повітря тут дорівнює 3 м / с. S = 100 3600 х 3 = 0, 083 м² або діаметр 107 мм.

Перекладна таблиця необхідна тоді, коли потрібно виконати розрахунок повітроводів з прямокутним перетином і застосувати при цьому таблицю для круглих виробів. Тут представлені діаметри повітроводів з колом в перерізі, в яких зниження тиску за рахунок тертя дорівнює аналогічному значенню в прямокутної конструкції.

Існує три способи визначення еквівалентного значення:

• за швидкістю;
• по поперечному розрізу;
• по витраті.

Ці величини пов'язані з різними параметрами воздуховода. Для кожного з них є індивідуальна методика використання таблиць. Головне, щоб незалежно від застосованої методики, величина втрати тиску на тертя вийшла однаковою.

На закінчення проводиться перевірка швидкості: V = 147: (3600 х 0, 0408) = 1, 0 м / с. Це відповідає допустимому межі.

Фасонні вироби та їх розрахунок

При монтажі повітропроводів прямі ділянки різних розмірів з'єднують за допомогою фасонних виробів.

При виробництві та повітропроводів, і фасонних виробів необхідний підрахунок їх площі. Без цього неможливо визначити правильно потрібну кількість матеріалу для виготовлення деталей

До фасонним виробам відносяться:

1. Відводи. Їх використовують для зміни напрямку повітряного трубопроводу під всіляким кутом. Бувають як круглими, так і прямокутними, овальними.
2. Переходи. З їх допомогою з'єднують повітроводи різного перетину. Геометрія будь-яка - від круглої до комбінованої.
3. Муфти, ніпелі. З'єднують прямі відрізки магістралі.
4. Трійники. Сочленяющаяся розгалуження або дві гілки воздуховода.
5. Заглушки. Перекривають повітряний потік.
6. Хрестовини. Розділяють або з'єднують повітряні потоки.
7. Качки. Забезпечують різнорівневу перехід воздуховода.

Щоб розрахувати потрібні параметри фасонних виробів, необхідні математичні навички.

Будь-якому фасонного виробу відведена своя особлива роль у вентиляційній системі. Виробники кожне з них проектують окремо. Поставляються вони спільно з основними елементами

Помилка, допущена в одному показнику, спричинить за собою погіршення експлуатаційних характеристик системи. Готових формул для таких розрахунків не існує.

У таблиці представлені стандартні типорозміри повітропроводів. Навіть професіонали замість складних обчислень застосовують такі і подібні спеціальні таблиці

Багато проектувальники користуються спеціальними програмами, онлайн-калькуляторами. Буде потрібно тільки ввести первинні величини і отримати на виході готові параметри.

Програми дозволяють не тільки визначити потрібні величини всіх деталей, але і зробити їх розгортку. Така розгортка, віддрукована на 3D-принтері, дозволяє виконати ідеальну підгонку вентиляційних каналів.

Основні вимоги до розрахунку

При визначенні підсумкових параметрів повітроводів необхідно врахувати, що визначення площі повітропроводів повинно гарантувати, що:

1. Забезпечується температурний режим в приміщенні. Там, де існує надлишок тепла, передбачено його видалення, а там, де спостерігається нестача, зведені до мінімуму його втрати.
2. Швидкість переміщення повітря ніяким чином не знижує рівень комфорту людей, що знаходяться в приміщенні. У районах робочих зон обов'язково присутній очищення повітря.
3. Шкідливі хімсоедіненія і зважені частинки, присутні в повітрі, знаходяться в обсязі, відповідному ГОСТу 12.1.005-88.

Для окремих приміщень обов'язковою умовою підбору площі повітропроводів є постійна підтримка підпору і виключення подачі повітря зовні.

При розрахунку опору магістралі приймають до обліку втрати тиску. Щоб під час руху потік повітряної маси зміг подолати опір, необхідне відповідне тиск

До категорії приміщень, де необхідний підпір, відносяться підвали, а також приміщення, в яких можуть накопичуватися шкідливі речовини.

Висновки і корисне відео по темі

Онлайн-програма в допомогу інженеру-проектувальнику:

Сюжет про організацію вентиляції приватного будинку в цілому:

Площа перетину, форма, довжина воздуховода - одні з параметрів, що визначають продуктивність вентсистеми. Правильний розрахунок вкрай важливий, тому що від нього залежить воздухопропускной здатність, а також швидкість потоку і ефективна робота конструкції в цілому.

При використанні онлайн-калькулятора, ступінь точності розрахунку буде вище, ніж при підрахунку ручному. Такий результат пояснюється тим, що програма автоматично сама округлює величини до більш точним.

У вас є особистий досвід проектування, облаштування та розрахунку системи повітропроводів? Хочете поділитися накопиченими знаннями або задати питання по темі? Будь ласка, залишайте коментарі та беріть участь в обговореннях - форма для відгуків розташована нижче.