Создание комфортных условий пребывания в помещениях невозможно без аэродинамического расчета воздуховодов. На основе полученных данных определяется диаметр сечения труб, мощность вентиляторов, количество и особенности ответвлений. Дополнительно может рассчитываться мощность калориферов, параметры входных и выходных отверстий. В зависимости от конкретного назначения комнат учитывается максимально допустимая шумность, кратность обмена воздуха, направление и скорость потоков в помещении.

Современные требования к прописаны в Своде правил СП 60.13330.2012. Нормированные параметры показателей микроклимата в помещениях различного назначения даны в ГОСТ 30494, СанПиН 2.1.3.2630, СанПиН 2.4.1.1249 и СанПиН 2.1.2.2645. Во время расчета показателей вентиляционных систем все положения должны в обязательном порядке учитываться.

Аэродинамический расчет воздуховодов – алгоритм действий

Работы включают в себя несколько последовательных этапов, каждый из которых решает локальные задачи. Полученные данные форматируются в виде таблиц, на их основании составляются принципиальные схемы и графики. Работы разделяются на следующие этапы:

1. Разработка аксонометрической схемы распределения воздуха по системе. На основе схемы определяется конкретная методика расчетов с учетом особенностей и задач вентиляционной системы.
2. Выполняется аэродинамический расчет воздуховодов как по главным магистралям, так и по всем ответвлениям.
3. На основании полученных данных выбирается геометрическая форма и площадь сечения воздуховодов, определяются технические параметры вентиляторов и калориферов. Дополнительно принимается во внимание возможность установки датчиков пожаротушения, предупреждения распространения дыма, возможность автоматической регулировки мощности вентиляции с учетом составленной пользователями программы.

Разработка схемы системы вентиляции

В зависимости от линейных параметров схемы выбирается масштаб, на схеме указывается пространственное положение воздуховодов, точки присоединения дополнительных технических устройств, существующие ответвления, места подачи и забора воздуха.

На схеме указывается главная магистраль, ее расположение и параметры, места подключения и технические характеристики ответвлений. Особенности расположения воздуховодов учитывают архитектурные характеристики помещений и здания в целом. Во время составления приточной схемы порядок расчета начинается с самой удаленной от вентилятора точки или с помещения, для которого требуется обеспечить максимальную кратность обмена воздуха. Во время составления вытяжной вентиляции главным критерием принимаются максимальные значения по расходу воздушного потока. Общая линия во время расчетов разбивается на отдельные участки, при этом каждый участок должен иметь одинаковые сечения воздуховодов, стабильное потребление воздуха, одинаковые материалы изготовления и геометрию труб.

Отрезки нумеруются в последовательности от участка с наименьшим расходом и по возрастающей к наибольшему. Далее определяется фактическая длина каждого отдельного участка, суммируются отдельные участки и определяется общая длина системы вентиляции.

Во время планирования схемы вентиляции их допускается принимать общими для таких помещений:

• жилых или общественных в любых сочетаниях;
• производственных, если они по противопожарной категории относятся к группе А или Б и размещаются не более чем на трех этажах;
• одной из категорий производственных зданий категории В1 – В4;
• категории производственных зданий В1 м В2 разрешается подключать к одной системе вентиляции в любых сочетаниях.

Если в системах вентиляции полностью отсутствует возможность естественного проветривания, то схема должна предусматривать обязательное подключение аварийного оборудования. Мощности и место установки дополнительных вентиляторов рассчитываются по общим правилам. Для помещений, имеющих постоянно открытые или открывающиеся в случае надобности проемы, схема может составляться без возможности резервного аварийного подключения.

Системы отсосов загрязненного воздуха непосредственно из технологических или рабочих зон должны иметь один резервный вентилятор, включение устройства в работу может быть автоматическим или ручным. Требования касаются рабочих зон 1-го и 2-го классов опасности. Разрешается не предусматривать на схеме монтажа резервного вентилятора только в случаях:

1. Синхронной остановки вредных производственных процессов в случае нарушения функциональности системы вентиляции.
2. В производственных помещениях предусмотрена отдельная аварийная вентиляция со своими воздуховодами. Параметры такой вентиляции должны удалять не менее 10% объема воздуха, обеспечивающего стационарными системами.

Схема вентиляции должна предусматривать отдельную возможность душирования на рабочее место с повышенными показателями загрязненности воздуха. Все участки и места подключения указываются на схеме и включаются в общий алгоритм расчетов.

Запрещается размещение приемных воздушных устройств ближе восьми метров по линии горизонтали от мусорных свалок, мест автомобильной парковки, дорог с интенсивным движением, вытяжных труб и дымоходов. Приемные воздушные устройства подлежат защите специальными приспособлениями с наветренной стороны. Показатели сопротивления защитных устройств принимаются во внимание во время аэродинамических расчетов общей системы вентиляции.
Расчет потерь давления воздушного потока Аэродинамический расчет воздуховодов по потерям воздуха делается с целью правильного выбора сечений для обеспечения технических требований системы и выбора мощности вентиляторов. Потери определяются по формуле:

R yd — значение удельных потерь давления на всех участках воздуховода;

P gr – гравитационное давление воздуха в вертикальных каналах;

Σ l – сумма отдельных участков системы вентиляции.

Потери давления получают в Па, длина участков определяется в метрах. Если движение воздушных потоков в системах вентиляции происходит за счет естественной разницы давления, то расчетное снижение давления Σ = (Rln + Z) по каждому отдельному участку. Для расчета гравитационного напора нужно использовать формулу:

P gr – гравитационный напор, Па;

h – высота воздушного столба, м;

ρ н – плотность воздуха снаружи помещения, кг/м 3 ;

ρ в – плотность воздуха внутри помещения, кг/м 3 .

Дальнейшие вычисления для систем естественной вентиляции выполняются по формулам:

Определение поперечного сечения воздуховодов

Определение скорости движения воздушных масс в газоходах

Расчет на потери по местным сопротивлениям системы вентилирования

Определение потери на преодоление трения

Определение скорости воздушного потока в каналах
Расчет начинается с наиболее протяженного и удаленного участка системы вентиляции. В результате аэродинамических расчетов воздуховодов должен обеспечиваться требуемый режим вентиляции в помещении.

Площадь поперечного сечения определяется по формуле:

F P = L P /V T .

F P – площадь сечения воздушного канала;

L P – фактический расход воздуха на рассчитываемом участке вентиляционной системы;

V T – скорость движения воздушных потоков для обеспечения требуемой кратности обмена воздуха в нужном объеме.

С учетом полученных результатов определяется потери давления при принудительном перемещении воздушных масс по воздуховодам.

Для каждого материала изготовления воздуховодов применяются поправочные коэффициенты, зависящие от показателей шероховатости поверхностей и скорости перемещения воздушных потоков. Для облегчения аэродинамических расчетов воздуховодов можно пользоваться таблицами.

Табл. №1. Расчет металлических воздуховодов круглого профиля.

Таблица №2. Значения поправочных коэффициентов с учетом материала изготовления воздуховодов и скорости воздушного потока.

Используемые для расчетов коэффициенты шероховатости по каждому материалу зависят не только от его физических характеристик, но и от скорости движения воздушных потоков. Чем быстрее перемещается воздух, тем большее сопротивление он испытывает. Эту особенность обязательно нужно принимать во внимание во время подбора конкретного коэффициента.

Аэродинамический расчет по расходу воздуха в квадратных и круглых воздуховодах показывает различные показатели скорости передвижения потока при одинаковой площади сечения условного прохода. Объясняется это отличиями в природе завихрений, их значения и способности оказывать сопротивление движению.

Основное условие расчетов – скорость движения воздуха постоянно возрастает по мере приближения участка к вентилятору. С учетом этого предъявляются требования к диаметрам каналов. При этом обязательно учитываются параметры обмена воздуха в помещениях. Места расположения притока и выхода потоков подбираются с таким условием, чтобы пребывающие в помещении люди не ощущали сквозняков. Если прямым сечением не удается достичь регламентируемого результата, то в воздуховоды вставляются диафрагмы со сквозными отверстиями. За счет изменения диаметра отверстий достигается оптимальная регулировка воздушных потоков. Сопротивление диафрагмы рассчитывается по формуле:

Общий расчет вентиляционных систем должен учитывать:

1. Динамическое давление воздушного потока во время передвижения. Данные согласовываются с техническим заданием и служат главным критерием во время выбора конкретного вентилятора, места его расположения и принципа действия. При невозможности обеспечить планируемые режимы функционирования системы вентиляции одним агрегатом, предусматривается монтаж нескольких. Конкретное место их установки зависит от особенностей принципиальной схемы воздуховодов и допустимых параметров.
2. Объем (расход) перемещаемых воздушных масс в разрезе каждого ответвления и помещения в единицу времени. Исходные данные – требования санитарных органов по чистоте помещения и особенности технологического процесса промышленных предприятий.
3. Неизбежные потери давления, возникающие в результате вихревых явлений во время движения воздушных потоков на различных скоростях. Кроме этого параметра в расчет принимается во внимание фактическое сечение воздуховода и его геометрическая форма.
4. Оптимальная скорость передвижения воздуха в главном канале и отдельно по каждому ответвлению. Показатель влияет на выбор мощности вентиляторов и мест их установки.

Для облегчения производства расчетов допускается использовать упрощенную схему, она применяется для всех помещений с некритическими требованиями. Для гарантирования нужных параметров подбор вентиляторов по мощности и количеству делается с запасом до 15%. Упрощенный аэродинамический расчет систем вентиляции производится по следующему алгоритму:

1. Определение площади сечения канала в зависимости от оптимальной скорости движения потока воздуха.
2. Выбор приближенного к расчетному стандартного сечения канала. Конкретные показатели всегда следует подбирать в сторону увеличения. Воздушные каналы могут иметь увеличенные технические показатели, уменьшать их возможности запрещается. При невозможности подобрать стандартные каналы в технических условиях предусматривается их изготовление по индивидуальным эскизам.
3. Проверка показателей скорости движения воздуха с учетом реальных значений условного сечения основного канала и всех ответвлений.

Задача аэродинамического расчета воздуховодов – обеспечить планируемые показатели вентилирования помещений с минимальными потерями финансовых средств. При этом одновременно следует добиваться снижения трудоемкости и металлоемкости строительно-монтажных работ, обеспечения надежности функционирования установленного оборудования в различных режимах.

Специальное оборудование должно монтироваться в доступных местах, к нему обеспечивается беспрепятственный доступ для производства регламентных технических осмотров и иных работ для поддержания системы в рабочем состоянии.

Согласно положениям ГОСТ Р ЕН 13779-2007 для расчета эффективности вентиляции ε v нужно применять формулу:

с ЕНА – показатели концентрации вредных соединений и взвешенных веществ в удаляемом воздухе;

с IDA – концентрация вредных химических соединений и взвешенных веществ в помещении или рабочей зоне;

c sup – показатели загрязнений, поступающих с приточным воздухом.

Эффективность систем вентиляции зависит не только от мощности подключенных вытяжных или нагнетающих устройств, но и от места расположения источников загрязнения воздуха. Во время аэродинамического расчета должны приниматься во внимания минимальные показатели по эффективности функционирования системы.

Удельная мощность (P Sfp > Вт∙с / м 3) вентиляторов рассчитывается по формуле:

де Р – мощность электрического двигателя, установленного на вентиляторе, Вт;

q v – расход воздуха, подаваемого вентиляторов при оптимальном функционировании, м 3 /с;

∆ р – показатель перепада давления на входе и выходе воздуха из вентилятора;

η tot – общий коэффициент полезного действия для электрического двигателя, воздушного вентилятора и воздуховодов.

Во время расчетов имеются в виду следующие типы воздушных потоков согласно нумерации на схеме:

Схема 1. Типы потоков воздуха в системе вентиляции.

1. Наружный, поступает в систему кондиционирования помещений из внешней среды.
2. Приточный. Потоки воздуха, подающиеся в систему воздуховодов после предварительной подготовки (подогрева или очистки).
3. Воздух, находящийся в помещении.
4. Перетекающие воздушные потоки. Воздух, переходящий из одного в другое помещение.
5. Вытяжной. Воздух, отводящийся из помещения наружу или в систему.
6. Рециркуляционный. Часть потока, возвращаемого в систему для поддержания внутренней температуры в заданных значениях.
7. Удаляемый. Воздух, выводящийся из помещений бесповоротно.
8. Вторичный воздух. Возвращается обратно в помещение после очистки, нагрева, охлаждения и т. д.
9. Потери воздуха. Возможные утечки из-за негерметичности соединений воздуховодов.
10. Инфильтрация. Процесс поступления в воздух в помещения естественным путем.
11. Эксфильтрация. Естественная утечка воздуха из помещения.
12. Смесь воздуха. Одновременное пресечение нескольких потоков.

По каждому типу воздуха имеются свои государственные стандарты. Все расчеты вентиляционных систем должны их учитывать.

Основным параметром, характеризующим эффективность , является расход воздуха. Его определяют как сумму значений на отдельных участках воздуховодов со стабильным расходом, ограниченных ответвлениями или заслонками. На каждом таком участке осуществляется расчёт площади воздуховодов и фасонных изделий. При определении формы вентканалов и их квадратуры основным параметром является скорость воздушного потока. Её указывают в нормативах и строительных правилах (СП). Для магистральных трубопроводов она не должна превышать 8 м/с, для ответвлений – не более 5 м/с. А в месте поступления в помещение скорость ограничена до 3 м/с.

Читайте в статье

Зачем нужен расчёт площади воздуховодов и фасонных изделий?

Определение квадратуры воздуховодов необходимо для создания эффективно функционирующей и оптимизации её характеристик:

• объёмы перемещаемого воздуха;
• скорости воздушных масс;
• уровня шума;
• энергопотребления.

Кроме того, расчёт должен обеспечивать целый перечень дополнительных эксплуатационных характеристик. К примеру, надлежащий температурный режим в помещении. То есть должна удалять избыток тепла и влажности или минимизировать теплопотери. При этом максимальная/минимальная температура и скорость поступающего в помещение воздуха приводятся к соответствующим нормативам.

Регулируются и качественные параметры поступающего воздуха, а именно: его химический состав, количество взвешенных частиц, наличие и концентрация взрывоопасных элементов и т.п.

Какие данные нужны для расчёта эксплуатационных характеристик воздуховодов?

Прежде всего, во внимание принимаются основные параметры сооружения, такие как назначение самого здания, объём помещений, количество постоянно пребывающего персонала и посетителей, особенности производственного процесса (для промышленных зданий) и т.п.

Проектирование осуществляется в соответствии со следующими нормативными документами:

• СП 60.13330.2016 (актуальная редакция СНиП 41-01-2003);
• СП 7.13130.2013;
• ГОСТ 12.1.005-88 и некоторые другие.

Как рассчитать площадь воздуховода различных типов сечений?

Расчёт квадратуры воздуховодов разных сечений имеет свои особенности, так как расход воздуха у них будет значительно отличаться даже при одинаковых параметрах скорости перемещения воздушных масс и площади. Кроме того, при расчёте вентиляционных сетей большой протяжённости и/или разветвленности учитывается и температура воздуха (если она превышает +20°С). А также аэродинамическое сопротивление воздуховодов и фасонных изделий, зависящее от формы и материала изготовления (различные коэффициенты трения). Учёт этих параметров выражается в использовании различных поправочных коэффициентов в расчётных формулах.

Важная информация! Параметры квадратуры канала и скорость перемещения воздушных потоков обратно пропорциональны. То есть, при большом сечении воздуховода для обеспечения необходимого объёма перемещаемого воздуха достаточно меньшей скорости.

Расчёт квадратуры производится по двум параметрам, взятым из нормативов (фактически эти параметры описывают кратность воздухообмена):

1. расход воздуха – R (м³/час);
2. скорость воздушного потока – V (м/с).

Формула площади воздуховодов оперирует параметрами расхода воздуха, взятыми из нормативов:

S = R/k × V, где

K – коэффициент, равный 3600.

Существуют альтернативные формулы, оперирующие другими коэффициентами, к примеру:

S = R × 2,778/V.

При использовании воздуховодов большого сечения существенно снижается уровень шума воздушных потоков и затраты электроэнергии на их перемещение. Однако материалоёмкость таких конструкций значительно выше, что увеличивает их первоначальную стоимость.

Значительное влияние на эффективность перемещение воздушных потоков оказывает форма сечения. В прямоугольных воздуховодах воздушный поток получает большее сопротивление. Однако прямоугольная форма более удобна для монтажа, особенно при недостатке места, и может размещаться впритык к основным строительным конструкциям. Круглые воздуховоды имеют лучшую аэродинамичность, но не всегда вписываются в интерьер. А изделия с высокими эстетическими показателями имеют гораздо большую стоимость. Учитывая приведённые факты, в качестве альтернативы рекомендуется обратить внимание на овальные воздуховоды, сочетающее в себе эргономичность и эффективность.

Как посчитать площадь круглого воздуховода?

Для расчёта диаметра круглого вентканала используется нормативная площадь сечения:

Фактическую площадь получают из формулы:

Как рассчитать площадь воздуховода прямоугольного сечения?

Для прямоугольных коробов используются те же формулы, что и для круглых. Длину сторон вычисляют по формуле:

Dп – диагональ прямоугольника, вписанного в круг (фактически эквивалентный диаметр круга);

a, b – стороны.

Фактическая площадь узнаётся из формулы:

Также для вычисления основных параметров проектировщики используют таблицы.

Расчёт площади овального воздуховода

Диаметры овального воздуховода вычисляются по его площади. Используются следующие формулы:

Р – периметр окружности овалоида,

Площадь овального воздуховода вычисляется по формуле:

a, b – большой и малый диаметр овала, соответственно.

Расчёт площади фасонных частей воздуховодов

При создании разветвленных систем используются различные фасонные изделия:

• отводы – тройники с одинаковым или разным сечением;
• утка – отвод s-образной формы;
• зонт;
• переходники:

• между различными сечениями одной формы (как правило, разные диаметры);
• между различными типами сечений (к примеру, от прямоугольной, к круглой).

Каждое из представленных фасонных изделий рассчитывается по отдельным формулам, вследствие чего их общий расчёт является довольно сложным. Даже опытным проектировщикам требуется инженерная помощь в расчётах площади воздуховодов. Для этого они используют специальные программы.

Какие существуют программы для определения параметров фасонных частей воздуховодов?

Было разработано множество программ для расчёта площади фасонных частей воздуховодов:

• Vent-Calc v2.0 – универсальное средство проектирования и расчёта основных параметров . Как утверждают разработчики, ключевыми параметрами для расчёта являются расход воздуха и длина воздуховодов. Получив от оператора эти данные, программа самостоятельно с генерирует прототип вентиляционной сети с указанием аэродинамического сопротивления по каждой ветви, ограниченной фасонными изделиями. Сумма этих показателей является основой для подбора силовой вентилирующей установки. С недавнего времени этот программный комплекс стал бесплатным;
• MagiCAD – программное обеспечение для проектирования всех типов инженерных коммуникаций. Файлы проекта могут быть импортированы в ADT и AutoCAD;
• GIDRV 3.093 – калькулятор расчёта площади воздуховодов и фасонных изделий для естественного типа с учётом аспирации здания;
• Fans 400 – специализированное ПО для расчёта противодымной вентиляции;
• Ducter 2.5 – программа расчёта площади фасонных частей воздуховодов.

Существует несколько более простых программ и макросов, написанных на основе Microsoft Excel. В основном они выполняют расчёт аэродинамики воздуховодов различных сечений.

Также на некоторых сайтах можно встретить онлайн-калькуляторы площади поверхности воздуховодов, которые предлагают компании, занимающиеся оказанием соответствующих услуг.

Промышленная вентиляция проектируется с учетом нескольких фактов, на все существенное влияние оказывает сечение воздухопроводов.

1. Кратность обмена воздуха. Во время расчетов принимаются во внимание особенности технологии, химический состав выделяемых вредных соединений, и габариты помещения.
2. Шумность. Системы вентиляции не должны ухудшать условия труда по параметру шумности. Сечение и толщина подбирается таким образом, чтобы минимизировать шум воздушных потоков.
3. Эффективность общей системы вентиляции. К одному магистральному воздухопроводу могут присоединяться несколько помещений. В каждом из них должны выдерживаться свои параметры вентиляции, а это во многом зависит от правильности выбора диаметров. Они выбираются с таким расчетом, чтобы размеры и возможности одного общего вентилятора могли обеспечивать регламентируемые режимы системы.
4. Экономичность. Чем меньше размеры потерь энергии в воздуховодах, тем ниже потребление электрической энергии. Одновременно нужно принимать во внимание стоимость оборудования, выбирать экономически обоснованные габариты элементов.

Эффективная и экономичная система вентиляции требует сложных предварительных расчетов, заниматься этим могут только специалисты с высшим образованием. В настоящее время для промышленной вентиляции чаще всего используются пластиковые воздуховоды, они отвечают всем современным требованиям, дают возможность уменьшить не только габариты и себестоимость вентиляционной системы, но и затраты на ее обслуживание.

Расчет диаметра воздухопровода

Для расчетов габаритов нужно иметь исходные данные: максимально допустимую скорость движения воздушного потока и объем пропускаемого воздуха в единицу времени. Эти данные берутся из технических характеристик вентиляционной системы. Скорость движения воздуха оказывает влияние на шумность системы, а она строго контролируется санитарными государственными организациями. Объем пропускаемого воздуха должен отвечать параметрам вентиляторов и требуемой кратности обмена. Расчетная площадь воздухопровода определяется по формуле Sс = L × 2,778 / V, где:

Sс – площадь сечения воздуховода в квадратных сантиметрах; L – максимальная подача (расход) воздуха в м 3 /час;
V – расчетная рабочая скорость воздушного потока в метрах за секунду без пиковых значений;
2,778 – коэффициент для перевода различных метрических чисел к значениям диаметра в квадратных сантиметрах.

Проектировщики вентиляционных систем учитывают следующие важные зависимости:

1. При необходимости подачи одинакового объема воздуха уменьшение диаметра воздухопроводов приводит к возрастанию скорости воздушного потока. Такое явление имеет три негативных последствия. Первое – увеличение скорости движения воздуха увеличивает шумность, а этот параметр контролируются санитарными нормами и не может превышать допустимых значений. Второе – чем выше скорость движения воздуха, тем выше потери энергии, тем мощнее нужны вентиляторы для обеспечения заданных режимов функционирования системы, тем больше их размеры. Третье – небольшие габариты воздухопроводов не в состоянии правильно распределять потоки между различными помещениями.

1. Неоправданное увеличение диаметров воздуховодов повышает цену вентиляционной системы, создает сложности во время монтажных работ. Большие размеры оказывают негативное влияние на стоимость обслуживания системы и себестоимость изготавливаемой продукции.

Чем меньше диаметр воздухопровода, тем быстрее скорость движения воздуха. А это не только повышает шумность и вибрацию, но и увеличивает показатели сопротивления воздушного потока. Соответственно, для обеспечения необходимой расчетной кратности обмена требуется устанавливать мощные вентиляторы, что увеличивает их размеры и экономически невыгодно при современных ценах на электрическую энергию.

При увеличении диаметров вышеописанные проблемы исчезают, но появляются новые – сложность монтажа и высокая стоимость габаритного оборудования, включая различную запорную и регулирующую арматуру. Кроме того, воздуховоды большого диаметра требуют много свободного места для установки, под них приходится проделывать отверстия в капитальных стенах и перегородках. Еще одна проблема – если они используются для обогрева помещений, то большие размеры воздуховода требуют увеличенных затрат на мероприятия по теплозащите, из-за чего дополнительно возрастает сметная стоимость системы.

В упрощенных вариантах расчетов принимается во внимание, что оптимальная скорость воздушных потоков должна быть в пределах 12–15 м/с, за счет этого удается несколько уменьшить их диаметр и толщину. В связи с тем, что магистральные воздуховоды в большинстве случаев прокладываются в специальных технических каналах, уровнем шумности можно пренебрегать. В ответвлениях, заходящих непосредственно в помещения, скорость воздуха уменьшается до 5–6 м/с, за счет чего уменьшается шумность. Объем воздуха берется из таблиц СаНиПина для каждого помещения в зависимости от его назначения габаритов.

Проблемы возникают с магистральными воздуховодами значительной протяженности на больших предприятиях или в системах с множеством ответвлений. К примеру, при нормируемом расходе воздуха 35000 м 3 /ч и скорости воздушного потока 8 м/с диаметр воздухопровода должен быть не менее 1,5 м толщиной более двух миллиметров, при увеличении скорости воздушного потока до 13 м/с габариты воздуховодов уменьшаются до 1 м.

Таблица потери давления

Диаметр ответвлений воздухопроводов рассчитывается с учетом требований к каждому помещению. Допускается использовать для них одинаковые размеры, а для изменения параметров воздуха устанавливать различные регулируемые дроссельные заслонки. Такие варианты вентиляционных систем позволяют в автоматическом режиме изменять показатели работы с учетом фактической ситуации. В помещениях не должно быть сквозняков, вызванных работой вентиляции. Создание благоприятного микроклимата достигается за счет правильного выбора места монтажа вентиляционных решеток и их линейных размеров.

Сами системы рассчитываются методом постоянных скоростей и методом потери давления. Исходя из этих данных, подбираются размеры, тип и мощность вентиляторов, рассчитывается их количество, планируются места установки, определяются размеры воздуховода.

Расчёт сечения прямоугольного и/ли круглого воздуховода осуществляется с помощью двух известных параметров: воздухообмен по помещению и скорость потока воздуха.

Воздухообмен по помещению может быть заменён на производительность вентилятора. Производительность приточного или вытяжного вентиляторов указывается заводом изготовителем в паспортных данных изделия. При проектировании или предпроектной разработке, воздухообмен рассчитывается исходя из кратности. Кратность (количество раз замены полного объёма воздуха в помщении за 1 час) - это коэффициент из нормативной документации.

Скорость потока в воздуховоде необходимо измерить, если это . А если проект находится в стадии разработки, то скорость потока в воздуховоде задаётся самостоятельно. Скорость потока в воздуховоде не должна превышать 10 м/с.

Ниже приведены формулы и калькулятор на их основе, с помощью которых вы сможете рассчитать сечение прямоугольных и круглых воздуховодов.

Формула для расчёта круглого сечения (диаметра) воздуховода

Формула для расчёта прямоугольного сечения воздуховода

Калькулятор расчёта сечений прямоугольных и круглых воздуховодов через воздухообмен и скорость потока

Введите в поля параметры воздухообмена и требуемую скорость потока в воздуховоде

Для создания благоприятного микроклимата в производственных и жилых помещениях необходимо установка качественной вентиляционной системы . Особое внимание требуется обращать на длину и диаметр трубы для естественной вентиляции, так как от правильных расчетов зависит эффективность, производительность и надежность воздуховодов.

Какие предъявляются требования к вентиляционным трубам?

Основное назначение воздуховода для естественной вентиляции заключается в отводе отработанного воздуха из помещения.

При прокладке систем в домах, офисах и других объектах требуется учитывать следующие пункты:

• диаметр трубы для естественной вентиляции должен быть не меньше 15 см;
• при монтаже в жилых помещениях и на объектах пищевой промышленности важны антикоррозийные характеристики, в противном случае под воздействием повышенной влажности металлические поверхности поржавеют;
• чем меньше вес конструкции, тем легче монтаж и обслуживание;
• производительность зависит также от толщины воздуховода, чем тоньше, тем больше пропускная способность ;
• уровень пожарной безопасности – при горении не должно выделяться вредных веществ.

Если не соблюдать стандарты (нормы) при проектировании, монтаже и выборе материала изготовления и диаметра ПВХ труб вентиляции или из оцинкованной стали, то в помещениях воздух будет «тяжелым» из-за повышенной влажности и нехватки кислорода. В квартирах и домах с плохой вытяжкой часто запотевают окна, коптятся стены на кухне и образуется грибок.

Из какого материала выбрать воздуховод?

На рынке представлено несколько видов труб, отличающиеся между собой материалом изготовления:

Преимущества пластиковых труб:

• низкая себестоимость, если сравнивать с воздуховодами из других материалов;
• антикоррозийные поверхности не нуждаются в дополнительной защите или обработке;
• простота в обслуживании, при чистке можно использовать любые моющие средства;
• большой выбор диаметров труб ПВХ труб вентиляции;
• простая установка, также, при необходимости, легко проводится демонтаж конструкции;
• на поверхности не скапливаются загрязнения за счет гладкости;
• при нагревании не происходит выделения вредных и токсичных веществ для здоровья человека.

Металлические воздуховоды изготавливаются из оцинковки или нержавеющей стали, при рассмотрении характеристик можно выделить следующие достоинства:

• оцинкованные и нержавеющие трубы разрешается использовать на объектах с повышенной влажностью и частыми перепадами температур;
• влагостойкость – конструкции не подвержены образованию коррозии и ржавчины;
• высокие показатели термостойкости;
• относительно небольшой вес;
• простой монтаж – необходимы базовые знания.

В качестве материала для изготовления гофрированных воздуховодов применяется алюминиевая фольга. Основные плюсы:

• при установке образуется минимальное число соединений;
• легкость демонтажа;
• при необходимости трубопровод размещается под любым углом.

Преимущества тканевых конструкций:

• мобильность – легко устанавливаются и демонтируются;
• не возникает проблем при транспортировке;
• отсутствие конденсата при любых условиях эксплуатации;
• маленькая масса облегчает процесс крепежа;
• не нужно проводить дополнительную изоляцию.

Какие бывают формы воздуховодов?

В зависимости от сферы и направления использования выбирается не только диаметров труб ПВХ труб, но и форма:

1. Спиральные формы отличаются повышенными показателями жесткости и привлекательным внешним видом . При монтаже соединения выполняются с применением картонного или резинного уплотнителя и фланцев. Системы не нуждаются в изоляции.

Совет! Если нет опыта в этой сфере, то для экономии собственных средств и времени лучше сразу обратиться к специалистам, так как рассчитать диаметр трубы для вентиляции с учетом воздушного потока, и провести самостоятельно монтаж будет весьма проблематично.

1. Для жилых объектов (загородных и дачных домов) идеальным вариантом будут плоские формы за счет следующих достоинств:

• при необходимости круглые и плоские трубы легко комбинируются;
• если размеры не совпали, то параметры легко корректируются с использованием строительного ножа;
• конструкции отличаются относительно небольшой массой;
• в качестве соединительных элементов применяются тройники и фланцы.

1. Установка гибких конструкций происходит без дополнительных элементов для соединения (фланцев и т. д.), что в значительной степени упрощает монтажный процесс. Для материала изготовления используется ламинированная полиэфирная пленка, натканное полотно или фольга из алюминия.
2. Более востребованы круглые воздуховоды, спрос объясняется следующими достоинствами:

• минимальное число соединительных элементов;
• простая эксплуатация;
• хорошо распределяется воздух;
• высокие показатели жесткости;
• несложные установочные работы.

Материал изготовления и формы труб определяются еще на стадии разработки проектной документации , здесь учитывается большой перечень пунктов.

Как определяется диаметр вентиляционной трубы?

На территории России имеется ряд нормативных документов СНиП, где говорится, как рассчитать диаметр трубы для вентиляции естественного типа. Выбор основывается на кратности воздухообмена – определяющий показатель, какой объем и сколько раз за час заменяется воздух в помещении.

Сначала необходимо провести следующие действия:

• выполняются вычисления объема каждой комнаты в здании – требуется перемножить длину, высоту и ширину;
• объем воздуха вычисляется по формуле: L=n (нормируемая кратность воздухообмена)*V (объем помещения);
• полученные показатели L округляются в большую сторону до цифры кратной 5;
• составление баланса происходит так, чтобы вытяжные и приточные воздушные потоки совпадали в суммарном объеме;
• учитывается также максимальная скорость в центральном воздуховоде, показатели не должны быть больше 5 м/с, а на ответвленных участках сети не более 3 м/с.

Диаметр ПВХ труб вентиляции и из других материалов выбирается по полученным данным по представленной таблице:

При написании проекта кроме расчета диаметра трубы для естественной вентиляции важным пунктом считается определение длины наружной части воздуховода. В общую величину входит протяженность всех каналов в здании, по которым циркулирует воздух и выводится наружу.

Расчеты производятся по таблице:

При расчете учитываются следующие показатели:

• если используется плоский воздуховод на установке над крышей, то минимальная длина должна составлять 0,5 м;
• при установке трубы вентиляции рядом с дымовой высота делается одинаковой, чтобы предотвратить в сезон отопления попадания дыма в помещение.

Производительность, эффективность и бесперебойная работа вентиляционной системы во многом зависит от правильности расчетов и соблюдения требований монтажа. Лучше выбирать проверенные компании с положительной репутацией!

Комментариев:

• Для чего необходимо знать о площади воздуховодов?
• Как посчитать площадь используемого материала?
• Вычисление площади воздуховодов

Возможная концентрация в закрытых помещениях воздуха, загрязненного пылью, водными парами и газами, продуктами термической переработки пищи, заставляет устанавливать системы вентиляции. Чтобы эти системы были эффективными, приходится делать серьезные расчеты, в том числе и расчет площади воздуховодов.

Выяснив ряд характеристик строящегося объекта, в том числе площади и объемы отдельных помещений, особенности их эксплуатации и количество людей, которые будут там находиться, специалисты, применяя специальную формулу, могут установить проектную производительность вентиляции. После этого появляется возможность рассчитать площадь сечения воздуховода, которое обеспечит оптимальный уровень проветривания внутренних помещений.

Для чего необходимо знать о площади воздуховодов?

Вентиляция помещений - достаточно сложная система. Одной из важнейших частей воздухораспределительной сети является комплекс воздуховодов. От качественного расчета ее конфигурации и рабочей площади (как трубы, так и суммарного материала, необходимого для изготовления воздуховода) зависит не только правильное расположение в помещении или экономия средств, но самое главное - оптимальные параметры вентиляции, гарантирующие человеку комфортные условия жизнедеятельности.

Рисунок 1. Формула для определения диаметра рабочей магистрали.

В частности, посчитать площадь необходимо таким образом, чтобы в результате получилась конструкция, способная пропускать требуемый объем воздуха при соблюдении других требований, предъявляемых к современным системам вентиляции. Следует понимать, что правильный расчет площади ведет к устранению потерь воздушного давления, соблюдению санитарных норм по скорости и уровню шума воздуха, протекающего по каналам воздуховодов.

Вместе с тем, точное представление о занимаемой трубами площади дает возможность при проектировании отводить под систему проветривания самое подходящее место в помещении.

Вернуться к оглавлению

Как посчитать площадь используемого материала?

Расчет оптимальной площади воздуховода находится в прямой зависимости от таких факторов, как объем воздуха, подаваемого в одну или несколько комнат, скорость его движения и потери давления воздуха.

В то же время расчет количества материала, необходимого для его изготовления, зависит как от площади сечения (габаритов канала вентиляции), так и от количества помещений, в которые необходимо нагнетать , и от особенностей конструкции системы проветривания.

Проводя расчеты величины сечения, следует иметь в виду, что чем оно больше, тем меньшей будет скорость прохождения воздуха по трубам воздуховода.

Одновременно в такой магистрали будет меньше аэродинамического шума, для работы систем принудительной вентиляции потребуются меньшие затраты электроэнергии. Чтобы высчитать площадь воздуховодов, необходимо применить специальную формулу.

Для расчета суммарной площади материала, который необходимо взять для сборки воздуховодов, нужно знать конфигурацию и базовые габариты проектируемой системы. В частности, для вычисления по круглым воздухораспределительным трубам потребуются такие величины, как диаметр и общая длина всей магистрали. В то же время объем используемого материала по прямоугольным конструкциям исчисляется на основе ширины, высоты и суммарной длины воздуховода.

При общих подсчетах потребности материала для всей магистрали необходимо учитывать также отводы и полуотводы различной конфигурации. Так, правильные расчеты круглого элемента невозможны без знания его диаметра и угла поворота. В вычислении площади материала для отвода прямоугольной формы участвуют такие составляющие, как ширина, высота и угол поворота отвода.

Стоит отметить, что для каждого такого расчета используется своя формула. Чаще всего трубы и фасонные элементы изготавливаются из оцинкованной стали согласно техническим требованиям СНиП 41-01-2003 (приложение Н).

Вернуться к оглавлению

Вычисление площади воздуховодов

На размер трубы вентиляции влияют такие характеристики, как массив воздуха, нагнетаемого внутрь помещений, скорость движения потока и уровень его давления на стенки и другие элементы магистрали.

Достаточно, не рассчитав всех последствий, уменьшить диаметр магистрали, как сразу же возрастет скорость воздушного потока, что приведет к увеличению давления по всей протяженности системы и в местах сопротивления. Кроме появления излишнего шума и неприятной вибрации трубы, электрические зафиксируют также рост расхода электроэнергии.

Однако далеко не всегда в погоне за устранением указанных недостатков можно и нужно увеличивать сечение вентиляционной магистрали. Прежде всего, этому могут воспрепятствовать ограниченные габариты помещений. Поэтому следует особенно тщательно подойти к процессу расчета площади трубы.

Особенности современных конструкций

Изготовление отдельных деталей и сборочных единиц вентиляционных и кондиционирующих систем (стандартизированные по диаметру и длине воздушные трубы или каналы) осуществляется или на промышленных предприятиях или в условиях ремонтно-строительных организаций, осуществляющих монтаж воздуховодов вентиляции по индивидуальному проекту, привязанному к конкретному возведенному объекту. При этом проектанты стремятся к максимальному использованию стандартизированных элементов, чтобы снизить ассортимент и количество оригинальных деталей, трудоемкость и стоимость изготовления которых гораздо выше, чем у изделий, выпускаемых серийно.

По конструкции и способу монтажа воздуховоды для вентиляции делятся на:

• встроенные канальные трубопроводы (шахты);
• внешние воздушные трубопроводы.

Первая категория трубопроводов обычно предусматривается в конструкции здания при разработке архитектурно-строительного проекта. Они прокладываются внутри кирпичных или бетонных стен , а также могут быть встроены как отдельный элемент в сэндвич-панели сборных индивидуальных домов, складских помещений и торговых павильонов.

Внешние трубопроводы обустраиваются при реконструкции и капитальном ремонте зданий, а также при перепрофилировании производственных помещений под выпуск другой номенклатуры продукции. Внешние трубопроводы для подачи воздуха выполняются в виде подвесных или навешиваемых на стену коробов или труб, состоящих из сборных прямолинейных и фасонных участков, соединенных специальной фурнитурой или при помощи фланцевых соединений.

Внешние воздуховоды классифицируются и по материалу изготовления. Сегодня для бытовых целей, в промышленности, складском хозяйстве и торговой деятельности широко используются следующие виды воздушных трубопроводов:

• металлические коробчатые конструкции, изготавливаемые из оцинкованной или нержавеющей стали и алюминия;
• пластиковые конструкции, при изготовлении которых используется полипропилен или армированный поливинилхлорид;
• гибкие (гофрированные) трубопроводы, изготавливаемые из алюминиевой, профилированной ленты или армированного термопластика.

В современном строительстве, при ремонте и реконструкции промышленных сооружений широкое распространение получили пластиковые воздуховоды для вентиляции, которые по сравнению с металлическими конструкциями имеют меньшую стоимость, вес и трудоемкость монтажа.

Расчет воздуховодов

На первом этапе выполнения расчетных работ составляется общая схема вентиляционной системы с указанием на ней длины прямолинейных участков, наличия и типа поворотных частей, а также мест изменения сечения трубопроводов. Исходя из санитарно-гигиенических требований к помещению и специфики производственного процесса назначается необходимый воздухообмен (кратность воздухообмена). После этого рассчитывается скорость движения воздуха внутри трубопровода, которая зависит от типа вентиляции – естественная или принудительная.

Хотя для существует множество программ, многие параметры все еще определяются по старинке, с помощью формул. Расчет нагрузки на вентиляцию, площади, мощности и параметров отдельных элементов производят после составления схемы и распределения оборудования.

Это сложная задача, которая под силу лишь профессионалам. Но если необходимо подсчитать площадь некоторых элементов вентиляции или сечение воздуховодов для небольшого коттеджа, реально справиться самостоятельно.

Расчет воздухообмена

Если в помещении нет ядовитых выделений или их объем находится в допустимых пределах, воздухообмен или нагрузка на вентиляцию рассчитывается по формуле:

R = n * R 1,

здесь R1 - потребность в воздухе одного сотрудника, в куб.м\час, n - количество постоянных сотрудников в помещении.

Если объем помещения на одного сотрудника составляет больше 40 кубометров и работает естественная вентиляция, не нужно рассчитывать воздухообмен.

Для помещений бытового, санитарного и подсобного назначения расчет вентиляции по вредностям производится на основании утвержденных норм кратности воздухообмена:

• для административных зданий (вытяжка) - 1,5;
• холлы (подача) - 2;
• конференц-залы до 100 человек вместимостью (по подаче и вытяжке) - 3;
• комнаты отдыха: приток 5, вытяжка 4.

Для производственных помещений, в которых постоянно или периодически в воздух выделяются опасные вещества, расчет вентиляции производится по вредностям.

Воздухообмен по вредностям (парам и газам) определяют по формуле:

Q = K \(k 2- k 1),

здесь К - количество пара или газа, появляющееся в здании, в мг\ч, k2 - содержание пара или газа в оттоке, обычно величина равна ПДК, k1 - содержание газа или пара в приточке.

Разрешается концентрация вредностей в приточке до 1\3 от ПДК.

Для помещений с выделением избыточного тепла воздухообмен рассчитывается по формуле:

Q = G изб\ c (tyx - tn ),

здесь Gизб - избыточное тепло, вытягиваемое наружу, измеряется в Вт, с - удельная теплоемкость по массе, с=1 кДж, tyx - температура удаляемого из помещения воздуха, tn - температура приточки.

Расчет тепловой нагрузки

Расчет тепловой нагрузки на вентиляцию осуществляется по формуле:

Q в= V н * k * p * C р(t вн - t нро),

в формуле расчета тепловой нагрузки на вентиляцию Vн - внешний объем строения в кубометрах, k - кратность воздухообмена, tвн - температура в здании средняя, в градусах Цельсия, tнро - температура воздуха снаружи, используемая при расчетах отопления, в градусах Цельсия, р - плотность воздуха, в кг\кубометр, Ср - теплоемкость воздуха, в кДж\кубометр Цельсия.

Если температура воздуха ниже tнро снижается кратность обмена воздуха, а показатель расхода тепла считается равной Qв , постоянной величиной.

Если при расчете тепловой нагрузки на вентиляцию невозможно уменьшить кратность воздухообмена, расход тепла рассчитывают по температуре отопления.

Расход тепла на вентиляцию

Удельный годовой расход тепла на вентиляцию рассчитывается так:

Q= * b * (1-E),

в формуле для расчета расхода тепла на вентиляцию Qo - общие теплопотери строения за сезон отопления, Qb - поступления тепла бытовые, Qs - поступления тепла снаружи (солнце), n - коэффициент тепловой инерции стен и перекрытий, E - понижающий коэффициент. Для индивидуальных отопительных систем 0,15 , для центральных 0,1 , b - коэффициент теплопотерь:

• 1,11 - для башенных строений;
• 1,13 - для строений многосекционных и многоподъездных;
• 1,07 - для строений с теплыми чердаками и подвалами.

Расчет диаметра воздуховодов

Диаметры и сечения рассчитывают после того, как составлена общая схема системы. При расчетах диаметров воздуховодов вентиляции учитывают следующие показатели:

• Объем воздуха (приточного или вытяжного), который должен пройти через трубу за заданный промежуток времени, куб.м\ч;
• Скорость движения воздуха. Если при расчетах вентиляционных труб скорость движения потока занижена, установят воздуховоды слишком большого сечения , что влечет дополнительные расходы. Завышенная скорость приводит к появлению вибраций, усилению аэродинамического гула и повышению мощности оборудования. Скорость движения на притоке 1,5 - 8 м\сек, она меняется в зависимости от участка;
• Материал вентиляционной трубы. При расчете диаметра этот показатель влияет на сопротивление стенок. Например, наиболее высокое сопротивление оказывает черная сталь с шероховатыми стенками. Поэтому расчетный диаметр воздуховода вентиляции придется немного увеличить по сравнению с нормами для пластика или нержавейки.

Таблица 1 . Оптимальная скорость воздушного потока в трубах вентиляции.

Когда известна пропускная способность будущих воздуховодов, можно рассчитать сечение воздуховода вентиляции:

S = R \3600 v ,

здесь v - скорость движения воздушного потока, в м\с, R - расход воздуха, кубометры\ч.

Число 3600 - временной коэффициент.

здесь: D - диаметр вентиляционной трубы, м.

Расчет площади элементов вентиляции

Расчет площади вентиляции необходим в том случае, когда элементы изготавливаются из листового металла и нужно определить количество и стоимость материала.

Площадь вентиляции рассчитывают электронные калькуляторы или специальные программы , их во множестве можно найти в интернете.

Мы приведем несколько табличных значений наиболее популярных элементов вентиляции.

Диаметр, мм	Длина, м
	1	1,5	2	2,5
100	0,3	0,5	0,6	0,8
125	0,4	0,6	0,8	1
160	0,5	0,8	1	1,3
200	0,6	0,9	1,3	1,6
250	0,8	1,2	1,6	2
280	0,9	1,3	1,8	2,2
315	1	1,5	2	2,5

Таблица 2 . Площадь прямых воздуховодов круглого сечения.

Значение площади в м. кв. на пересечении горизонтальной и вертикальной строчки.

Диаметр, мм		Угол, град
	15	30	45	60	90
100	0,04	0,05	0,06	0,06	0,08
125	0,05	0,06	0,08	0,09	0,12
160	0,07	0,09	0,11	0,13	0,18
200	0,1	0,13	0,16	0,19	0,26
250	0,13	0,18	0,23	0,28	0,39
280	0,15	0,22	0,28	0,35	0,47
315	0,18	0,26	0,34	0,42	0,59

Таблица 3 . Расчет площади отводов и полуотводов круглого сечения.

Расчет диффузоров и решеток

Диффузоры используются для подачи или удаления воздуха из помещения. От правильности расчета количества и расположения диффузоров вентиляции зависит чистота и температура воздуха в каждом уголке помещения. Если установить диффузоров больше, увеличится давление в системе, а скорость падает.

Количество диффузоров вентиляции рассчитывается так:

N = R \(2820 * v * D * D ),

здесь R - пропускная способность, в куб.м\час, v - скорость воздуха, м\с, D - диаметр одного диффузора в метрах.

Количество вентиляционных решеток можно рассчитать по формуле:

N = R \(3600 * v * S ),

здесь R - расход воздуха в куб.м\час, v - скорость воздуха в системе, м\с, S - площадь сечения одной решетки, кв.м.

Расчет канального нагревателя

Расчет калорифера вентиляции электрического типа производится так:

P = v * 0,36 * ∆ T

здесь v - объем пропускаемого через калорифер воздуха в куб.м.\час, ∆T - разница между температурой воздуха снаружи и внутри, которую необходимо обеспечить калориферу.

Этот показатель варьирует в пределах 10 - 20, точная цифра устанавливается клиентом.

Расчет нагревателя для вентиляции начинается с вычисления фронтальной площади сечения:

Аф= R * p \3600 * Vp ,

здесь R - объем расхода приточки, куб.м.\ч, p - плотность атмосферного воздуха, кг\куб.м, Vp - массовая скорость воздуха на участке.

Размер сечения необходим для определения габаритов нагревателя вентиляции. Если по расчету площадь сечения получается чересчур большой, необходимо рассмотреть вариант из каскада теплобменников с суммарной расчетной площадью.

Показатель массовой скорости определяется через фронтальную площадь теплообменников:

Vp = R * p \3600 * A ф.факт

Для дальнейшего расчета калорифера вентиляции определяем нужное для согрева потока воздуха количества теплоты:

Q =0,278 * W * c (T п- T у),

здесь W - расход теплого воздуха , кг\час, Тп - температура приточного воздуха , градусы Цельсия, Ту - температура уличного воздуха, градусы Цельсия, c - удельная теплоемкость воздуха, постоянная величина 1,005.