Подсчет воздуховодов гибких в м2. Расчет воздуховодов вентиляции

Вентиляция играет важнейшую роль в создании оптимального микроклимата в жилище. Правильно сконструированная вентиляционная система обеспечивает вывод за пределы помещения загрязненного воздуха, вредных газов, паров и пыли, которые влияют на здоровье людей, находящихся в жилом помещении. При проектировании вентиляционных систем производится огромное количество расчетов, в которых учитывается множество факторов и переменных.

В производительности вентиляционной системы не последнюю роль играю воздуховоды, а именно их длина, сечение и форма. Крайне важно чтобы расчет сечения воздуховодов был произведен правильно, так как именно от этого будет зависеть, сможет ли система воздуховодов пропускать достаточное количество воздуха, скорость воздушного потока и бесперебойная работа вентиляционной системы в целом. Благодаря грамотному расчету площади воздушных каналов, вибрация и аэродинамические шумы, производимые воздушными потоками, будут находиться в пределах допустимой нормы.

• Обратиться к профессионалам. Расчет будет произведен качественно, но дорого.
• Сделать самостоятельный расчет, используя формулы расчета удельных потерь воздуха, гравитационного подпора, поперечного сечения воздуховодов, формулу скорости движения воздушных масс в газоходах, определение потерь на трение и сопротивление.
• Воспользоваться онлайн-калькулятором.

Расчет сечения воздуховода

Производительность системы вентиляции напрямую зависит от правильности ее проектирования. Важнейшую роль в этом играет верный расчет площади воздуховодов. От него зависит:

• Беспрепятственное движение воздушного потока в нужных объемах, его скорость;
• Герметичность системы;
• Уровень шума;
• Расход электроэнергии.

Для того чтобы узнать все нужные значения, можно обратиться в соответствующую компанию или же воспользоваться специальными программами (их можно легко отыскать в интернете). Однако, при необходимости, найти все необходимые параметры возможно и самостоятельно. Для этого существуют формулы.

Использование их довольно просто. Вам также достаточно вписать параметры вместо соответствующих букв и найти результат. Формулы помогут вам отыскать точные значения, с учетом всех индивидуальных факторов. Обычно они применяются при инженерных работах по проектированию системы вентиляции.

Как найти верные значения

Для того чтобы произвести расчет площади сечения нам потребуется информация:

• О минимально необходимом воздушном потоке;
• О предельно возможной скорости воздушного потока.

Для чего нужен правильный расчет площади:

• Если скорость потока будет выше положенного предела, то это станет причиной падения давления. Эти факторы, в свою очередь, повысят расход электроэнергии;
• Аэродинамический шум и вибрации, если все выполнено верно, будут в пределах нормы;
• Обеспечение нужного уровня герметичности.

Это также позволит повысить эффективность системы, поможет сделать ее долговечной и практичной. Нахождение оптимальных параметров сети – принципиально важный момент в проектировании. Только в этом случае система вентиляции прослужит долго, отлично справляясь со всеми своими функциями. Особенно это актуально для больших помещений общественного и производственного значения.

Чем большим будет сечение, тем ниже будет скорость воздушного потока. Это также уменьшит аэродинамический шум и расход электроэнергии. Но есть и минусы: стоимость таких воздуховодов будет выше, и конструкции не всегда можно установить в пространство над навесным потолком. Однако это возможно с прямоугольными изделиями, высота которых меньше. В то же время изделия круглой формы проще устанавливаются и обладают важными эксплуатационными преимуществами.

Что именно выбрать, зависит от ваших требований, приоритета экономии электроэнергии, самих особенностей помещения. Если вы желаете сэкономить электроэнергию, сделать шум минимальным и у вас есть возможность установить крупную сеть, выбирайте систему прямоугольной формы. Если же приоритетом является простота установки или в помещении сложно установить конструкции прямоугольного типа, вы можете выбрать изделия круглого сечения.

Расчет площади выполняется по следующей формуле:

Sc = L * 2, 778/V

Sc здесь – площадь сечения;
L – расход воздушного потока в метрах в кубе/час;
V – скорость воздушного потока в воздуховоде в метрах в секунду;
2,778 – необходимый коэффициент.

После того, как расчет площади выполнен, вы получите результат в квадратных сантиметрах.

Фактическую площадь воздуховодов помогут определить следующие формулы:

Для круглых: S = Пи * D в квадрате /400
Для прямоугольных: S = A * B /100
S здесь – фактическая площадь сечения;
D – диаметр конструкции;
A и B – высота и ширина конструкций.

Как определить потери давления

Расчет сопротивления сети позволяет принять во внимание потери давления. Поток воздуха, во время движения, испытывает определенное сопротивление. Для его преодоления важно соответствующее давление. Давление это измеряется в Па.

Для того чтобы узнать нужный параметр, потребуется следующая формула:

P = R * L + Ei * V2 * Y/2

R здесь – удельные сокращения давления на трение в сети;
L – протяженность воздуховодов;
Ei – коэффициент местных потерь в сети в сумме;
V – скорость воздуха на рассматриваемом участке сети;
Y – плотность воздуха.
R можно узнать в соответствующем справочнике. Ei зависит от местного сопротивления.

Как узнать оптимальную мощность нагревателя воздуха

Для того чтобы узнать оптимальную мощность нагревателя воздуха, требуются показатели нужной температуры воздуха и самой минимальной температуры снаружи помещения.

Минимальная температура в системе вентиляции – 18 градусов. Температура снаружи помещения зависит от климатических условий. Для квартир оптимальная мощность нагревателя обычно составляет от 1 до 5 кВт, для офисных помещений – 5-50 кВт.

Точный расчет мощности нагревателя в сети позволит выполнить следующая формула:

P = T * L * Cv /1000

P здесь – мощность нагревателя в кВт;
T – разность температуры воздуха внутри и снаружи помещения. Это значение можно найти в СНиП;
L – производительность системы вентиляции;
Cv – теплоемкость, равная 0,336 Вт*ч/метры квадратные/градус по Цельсию.

Дополнительная информация

Для того чтобы узнать нужные параметры фасонных изделий и самой конструкции, не обязательно самостоятельно выполнять расчет частей сети вентиляции. Для нахождения всех значений существуют специальные программы. Вам достаточно ввести требуемые числа, и вы получите результат за доли секунды.

Рассчитываются значения креплений, фасонных частей, воздуховодов обычно инженерами, занимающимися проектированием систем вентиляции. Но и они применяют таблицы, в которых имеются все требуемые коэффициенты, формулы, значения.

Также существует специальная таблица эквивалентных диаметров воздуховодов. Это таблица диаметров воздуходувов круглой формы, в которых снижение давления на трение равна снижению давления в конструкциях прямоугольной формы. Эквивалентный диаметр конструкции воздуходува требуется тогда, когда необходимо произвести расчет прямоугольных воздуходувов, и при этом применяется таблица для изделий круглой формы.

Известно три способа узнать эквивалентное значение:

• Ориентируясь на скорость;
• По поперечному сечению;
• По расходу.

Все эти значения связаны с шириной и другими значениями воздуховодов. Для каждого из параметров применяется своя методика пользования таблицами. Итоговый результат – значение потери давления на трение. Вне зависимости от того, какую методику вы применили, результат получается одинаковым.

В интернете вы легко сможете найти таблицы, программы, справочники, необходимые для подсчета площади и иных параметров самих конструкций, креплений. Самое простое – воспользоваться специальными программами. В этом случае от вас требуется только ввод нужных значений. При этом результаты вы получите довольно точные.

Главным фактором, влияющим на производительность системы вентиляции, является её правильное проектирование. Чтобы система функционировала должным образом, необходимо сделать чёткие расчёты площади воздуховодов. Правильно выполненный расчёт воздуховодов отвечает за:

• уровень создаваемого шума;
• количество потребляемой электроэнергии;
• герметичность системы;
• беспрепятственное прохождение воздуха с необходимой скоростью и в нужных объемах.

Упростить процесс вычисления можно при помощи специализированных программ (калькуляторов) или же обратившись в одну из соответствующих компаний. Для самостоятельного поиска необходимых параметров существуют формулы расчета, которые, однако, будут непонятны человеку без должного образования. Наиболее востребованы формулы вычисления при каких-либо инженерных работах, связанных с проектированием вентиляционных систем.

Для выполнения расчётов с помощью формул необходимо внести требуемые значения вместо букв и выполнить подсчёт. Точность конечного результата зависит исключительно от чёткости первоначальных параметров полученные в процессе измерения.

Поиск правильных значений

Изначально, чтобы вычислить площадь, нужно получить информацию:

• о наименьших требованиях к потоку воздуха;
• о наибольшей скорости потока воздуха.
• От правильных измерений и расчётов зависит:
• уровень вибрации и воздушного шума, предел которых зависит от точности расчётов;
• скорость прохождения воздуха, которая может стать как причиной повышенного энергопотребления, так и увеличения давления;
• уровень герметичности – только при правильных расчётах система вентиляции будет герметичной.

Во время проектирования вентиляционной системы крайне важно уделить внимание всевозможным аспектам так, как при таком подходе система получится практичной и не менее долговечной. Кроме того, только правильно спроектированная вентиляция без проблем справиться со своими первоначальными задачами. В особенности важно уделить внимание расчётам при монтаже системы вентиляции в большие производственные и общественные помещения.

От значения сечения площади зависит скорость потока воздуха – чем оно больше, тем быстрее движется воздух. Также величина этого значения сильно снизит уровень энергопотребления и аэродинамические шумы системы. Вследствие больших размеров сечения общая стоимость системы вентиляции увеличивается. Помимо этого, такую вентиляцию невозможно установить в помещения с навесным потолком. Решить проблему можно используя прямоугольные воздуховоды, но жертвуя, при этом, весомыми эксплуатационными преимуществами круглых изделий.

В конечном счёте исключительно пользовательские предпочтения определяют то, какую систему лучше всего выбрать. Если необходима наибольшая экономия электроэнергии и полное отсутствие аэродинамических шумов идеально подойдёт квадратная вентиляционная система. Однако, такая вентиляция занимает много места. Если в приоритете лишь лёгкость монтажа или в помещении невозможно установить громоздкую прямоугольную систему, стоит уделить внимание изделиям с круглым сечением.

При должном внимании процессу проектирования, можно с лёгкостью добиться идеальной системы вентиляции.

Подсчёты по формулам

При выполнении подсчётов нужно руководствоваться формулой, предназначенной для этих целей:

Sc = L * 2.778/V ,

Здесь Sc – площадь сечения; L – расход воздуха (м2/ч); V – скорость воздуха в определённом месте конструкции (м/с); 2.778 – фиксированный коэффициент.

После всех требуемых подсчётов результатом будет число в квадратных сантиметрах.

Чтобы узнать реальную площадь вентиляции следует использовать соответствующие формулы:

• круглые изделия – S = Пи * D в квадрате /400;
• прямоугольные изделия – S = A * B /100.

Условные обозначения, здесь S – площадь; D – диаметр; A и B – размеры воздуховода.

Только по окончании всех вычислений и перепроверки результата можно приступать к реальным монтажным работам. К этому времени весь проект системы вентиляции должен быть завершён.

Потери давления

Находясь в воздуховоде вентиляционной системы воздух испытывает некоторое сопротивление. Чтобы его можно было преодолеть, в системе должен быть соответствующий уровень давления. Общепринято, что давление воздуха измеряется в собственных единицах - Па.

Все необходимы расчёты проводятся с помощью специализированной формулы:

P = R * L + Ei * V2 * Y/2 ,

Здесь P – давление; R – частичные изменения уровня давления; L – общие размеры всего воздуховода (длина); Ei – коэффициент всевозможных потерь (суммировано); V – скорость воздуха в сети; Y – плотность воздушных потоков.

Ознакомится со всевозможными условными обозначениями, встречающимися в формулах, возможно при помощи специальной литературы (справочников). При этом, значение Ei уникально в каждом отдельном случае из-за зависимости от определённого типа вентиляции.

Прочую всевозможную помощь можно получить на специализированных форумах в интернете. Однако, мнение каждого специалиста по-своему уникально.

Мощность нагревательного прибора

Для определения наиболее подходящей мощности нагревательного прибора, необходимо учитывать:

• значения требуемой температуры;
• показатель минимально возможной температуры снаружи помещения.

Специалистами принято, что минимальный уровень температуры внутри систем вентиляции не превышает 18 градусов по Цельсию. Внутренние температурные условия зависят исключительно от внешнего климата. Для обыкновенных квартир больше всего подходит нагреватель с мощностью 1–5 кВт. Общественным (в том числе офисным) помещениям требуется более производительный прибор, чья мощность равна 5–50 кВт.

Чтобы выполнить наиболее точные подсчёты требуемой мощности нагревателя можно воспользоваться следующей формулой:

P = T * L * Cv /1000 ,

Здесь P – мощность обогревательного прибора (кВт); T – разность основных температур (в помещении и за его пределами); L – КПД вентиляционной системы; Cv – теплоёмкость (0.336 Вт * ч/метры квадратные/градус по Цельсию).

Сделав необходимые вычисления можно без проблем подобрать подходящий нагреватель воздуха, полностью соответствующий предпочтениям пользователя. Кроме того, точность результатов повлияет на последующую работу системы вентиляции.

Фасонные изделия

Для вычисления необходимых параметров как фасонных изделий, так и самой вентиляции, нет необходимости самостоятельно пользоваться формулами. Чтобы упростить весь процесс проектирования инженерами были созданы специализированные программы (калькуляторы), которые способны сами произвести расчёт. Единственное, что требуется от пользователя – ввести запрашиваемые значения.

Самостоятельно произвести расчёт значения для креплений фасонных изделий может исключительно инженер. Однако, даже профессионалы не способны обойтись без специальных таблиц, значений и формул с необходимыми коэффициентами. Человеку без достаточных познаний в соответствующих областях не под силу самостоятельно выполнить проектирование.

При расчёте диаметра воздуховода необходимо использовать таблицу равнозначных диаметров. Эта таблица учитывает воздуховоды с большим сечением, где понижение давления на трение равносильно сниженному давлению прямоугольных конструкций. Равнозначные диаметры необходимы только если нужно выполнить подсчет прямоугольных фасадов, используя таблицы для конструкций с большим сечением (круглых).

В обоих случаях необходим профессиональный подход к вычислениям. Если какие-либо параметры не соответствуют действительности, систему вентиляции установить не получится.

Эквивалентное (равнозначное) значение возможно узнать одним из трёх способов:

• по расходу воздуха;
• по скорости потока воздуха;
• по поперечному сечению воздуховода.

Каждое из этих значений полностью связано с каким-либо параметром системы вентиляции. Чтобы определить каждый параметр потребуется использовать индивидуальную таблицу вычисления. В качестве итогового результата получится значение потери давления на трение. Если все измерения были верными, независимо от способа вычисления результат будет полностью идентичен. Ошибки в вычислениях могут возникнуть вследствие нарушения предписаний по измерениям.

Дополнительно

Более подробную информацию о проектировании (таблицы, формулы, справочники и т. п.) можно без проблем найти в интернете на различных тематических форумах. От правильно подобранных средств измерения полностью зависит конечный результат (прочность как самой конструкции, так и её креплений). Легче всего сделать требуемые измерения с помощью специальных калькуляторов и прочих инженерных программ. В этом случае не потребуется выполнять расчёты самостоятельно – нужно всего лишь ввести запрашиваемые числа.

В случае с онлайн-калькуляторами результат будет более точным, нежели при ручных подсчётах. Связано это с тем, что программа сама, в автоматическом режиме, стремится округлять результат к более точному и понятному значению.

При устройстве системы вентиляции важно правильно подобрать и определить параметры всех элементов системы. Необходимо найти требуемое количество воздуха, подобрать оборудование, рассчитать воздуховоды, фасонные элементы и другие комплектующие вентиляционной сети. Как проводится расчет воздуховодов вентиляции? Что влияет на их размер и сечение? Разберем этот вопрос подробнее.

Воздуховоды необходимо рассчитывать с двух точек зрения. Во-первых, подбирается необходимое сечение и форма. При этом необходимо учитывать количество воздуха и другие параметры сети. Также уже при изготовлении рассчитывается количество материала, например, жести, для изготовления труб и фасонных элементов. Такой расчет площади воздуховодов позволяет заранее определить количество и стоимость материала.

Типы воздуховодов

Для начала пару слов скажем и материалах и типах воздуховодов. Это важно из-за того, что в зависимости от формы воздуховодов существуют особенности его расчета и выбора площади поперечного сечения. Также важно ориентироваться и на материал, так как от него зависит особенности движения воздуха и взаимодействие потока со стенками.

Если коротко, то воздуховоды бывают:

• Металлические из оцинкованной или черной стали, нержавейки.
• Гибкие из алюминиевой или пластиковой пленки.
• Жесткие пластиковые.
• Тканевые.

По форме воздуховоды изготовливаются круглого сечения, прямоугольного и овального. Наиболее часто используются круглые и прямоугольные трубы.

Большая часть из описанных воздуховодов изготовливаются в заводских условиях, например, гибкие из пластика или тканевые, и изготовить их на объекте или в небольшой мастерской сложно. Большая часть изделий, которым требуется расчет, производят из оцинкованной стали или нержавейки.

Из оцинкованной стали изготовляются как прямоугольные, так и круглые воздуховоды, причем для производства не требуется особо дорогостоящее оборудование. В большинстве случаев достаточно гибочного станка и устройства для изготовления круглых труб. Не считая мелкого ручного инструмента.

Расчет поперечного сечения воздуховода

Основная задача, которая возникает при расчете воздуховодов - это выбор поперечного сечения и формы изделия. Этот процесс проходит при проектировании системы как в специализированных компаниях, так и при самостоятельном изготовлении. Необходимо провести расчет диаметра воздуховода или сторон прямоугольника, выбрать оптимальное значение площади поперечного сечения.

Расчет поперечного сечения проводят двумя способами:

• допустимых скоростей;
• постоянной потери давления.

Метод допустимых скоростей проще для неспециалистов, поэтому рассмотрим в общих чертах его.

Расчет сечения воздуховодов методом допустимых скоростей

Расчет сечения воздуховода вентиляции методом допустимых скоростей базируется на нормированной максимальной скорости. Скорость выбирается для каждого типа помещения и участка воздуховода в зависимости от рекомендуемых значений. Для каждого типа здания существуют максимально допустимые скорости в магистральных воздуховодах и ответвлениях, выше которых использование системы затруднено из-за шума и сильных потерь давления.

Рис. 1 (Схема сети для расчета)

В любом случае, перед началом расчета необходимо составить план системы. Для начала необходимо рассчитать требуемое количество воздуха, которое нужно подать и удалить из помещения. На этом расчете будет базироваться дальнейшая работа.

Сам процесс расчета сечения методом допустимых скоростей упрощенно состоит из таких этапов:

1. Создается схема воздуховодов, на которой отмечаются участки и расчетное количество воздуха, которое будет по ним транспортироваться. Лучше на ней же указать все решетки, диффузоры, изменения сечения, повороты и клапаны.
2. По подобранной максимальной скорости и количеству воздуха рассчитывается сечение воздуховода, его диаметр или размер сторон прямоугольника.
3. После того, как известны все параметры системы, можно подобрать вентилятор необходимой производительности и напора. Подбор вентилятора базируется на расчете падения давления в сети. Это существенно сложнее, чем просто подобрать сечение воздуховода на каждом участке. Этот вопрос мы рассмотрим в общих чертах. Так как иногда просто подбирают вентилятор с небольшим запасом.

Для расчета необходимо знать параметры максимальной скорости воздуха. Их берут из справочников и нормативной литературы. В таблице приведены значения для некоторых зданий и участков системы.

Нормативная скорость

Значения приблизительные, но позволяют создать систему с минимальным уровнем шума.

Рис, 2 (Номограмма круглого жестяного воздуховода)

Как использовать этих значения? Их необходимо подставить в формулу или использовать номограммы (схемы) для разных форм и типов воздуховодов.

Номограммы обычно даются в нормативной литературе или в инструкции и описании воздуховодов конкретного производителя. Например, такими схемами комплектуются все гибкие воздуховоды. Для труб из жести данные можно найти в документах и на сайте производителя.

В принципе, можно не использовать номограмму, а найти требуемую площадь сечения, исходя из скорости воздуха. А площади подобрать по диаметру или ширине и длине прямоугольного сечения.

Пример

Рассмотрим пример. На рисунке приведена номограмма для круглого воздуховода из жести. Номограмма полезна еще и тем, что на ней можно уточнить потери давления на участке воздуховода при заданной скорости. Эти данные потребуются в дальнейшем для подбора вентилятора.

Итак, какой воздуховод подобрать на участке сети (ответвлении) от решетки до магистрали, по которому будет прокачиваться 100 м³/ч? На номограмме находим пересечения заданного количества воздуха с линией максимальной скорости для ответвления 4 м/с. Также недалеко от этой точки находим ближайший (больший) диаметр. Это труба диаметром 100 мм.

Таким же образом находим сечение для каждого участка. Все подобрано. Теперь осталось провести подбор вентилятора и расчет воздуховодов и фасонных частей (если это необходимо для производства).

Подбор вентилятора

Составляющей частью метода допустимых скоростей является расчет потерь давления в сети воздуховодов для подбора вентилятора необходимой производительности и напора.

Потери давления на прямых участках

В принципе, требуемую производительность вентилятора можно узнать путем сложения необходимого количества воздуха для всех помещений здания и подбором подходящей модели в каталоге производителя. Но проблема в том, что максимальное количество воздуха, указанное в документации к вентилятору, он способен подать лишь без сети воздуховодов. А при подключении трубы его производительность будет падать в зависимости от потери давления в сети.

Для этого в документации каждому вентилятору дается диаграмма производительности в зависимости от падения давления в сети. А как же рассчитать это падение? Для этого необходимо определить:

• падение давления на ровных участках воздуховодов;
• потери на решетках, поворотах, тройниках и других фасонных элементах и препятствиях в сети (местных сопротивлениях).

Потери давления на участках воздуховодов рассчитываются по той же приведенной номограмме. От точки пересечения линии скорости движения воздуха в подобранном воздуховоде и его диаметра находим потери давления в паскалях на метр. Далее высчитываем полные потери давления на участке определенного диаметра умножением удельной потери на длину.

Для нашего примера с воздуховодом 100 мм и скоростью около 4 м/с потери давления будут составлять около 2 Па/м.

Потери давления на местных сопротивлениях

Расчет потерь давления на поворотах, изгибах, тройниках, изменения сечения и переходах существенно сложнее чем на прямых участках. Для такого на той же приведенной выше схеме указываются все элементы, которые могут препятствовать движению.

Рис 3 (Некоторые к. м. с.)

Далее необходимо для каждого такого местного сопротивления в нормативной литературе найти коэффициент местного сопротивления (к. м. с), который обозначается буквой ζ (дзетта). Потеря давления на каждом таком элементе находится по формуле:

Pм. с.=ζ×Pд

где Pд=V2×ρ/2 - динамическое давление (V - скорость, ρ - плотность воздуха).

Например, если на уже рассматриваемом нами участке диаметром 100 мм со скоростью движения воздуха 4 м/с будет находиться круглый отвод (поворот 90 градусов) к. м. с. которого 0,21 (по таблице), потери давления на нем будут составлять

• Pм. с.=0,21 · 42·(1,2/2) = 2,0 Па.

Средняя плотность воздуха при температуре 20 градусов составляет 1,2 кг/м3.

Рис 4 (Пример таблицы)

По найденным параметрам подбирается вентилятор.

Расчет материала для воздуховодов и фасонных элементов

Расчет площади воздуховодов и фасонных изделий необходим при их производстве. Он делается для того, чтобы определить количество материала (жести) для изготовления участка трубы или какого-либо фасонного элемента.

Для расчета необходимо использовать лишь формулы из геометрии. Например, для круглого воздуховода находим диаметр окружности, умножением которого на длину участка получим площадь наружной поверхности трубы.

Для изготовления 1 метра трубопровода диаметром 100 мм потребуется: π·D·1=3.14·0.1·1=0.314 м² жести. Также необходимо учитывать от 10-15 мм запаса на соединение. Также рассчитывается и прямоугольный воздуховод.

Расчет фасонных частей воздуховодов осложнен тем, что для него не существует определенных формул, как для круглого или прямоугольного сечения. Для каждого элемента необходимо проводить раскрой и рассчитывать необходимое количество материалов. Это делается на производстве или в жестяных мастерских.