Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 0

Как рассчитать диаметр труб вентиляции?

Зачем нужен расчет диаметров воздухопроводов

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

Кратность обмена воздуха

Во время расчетов принимаются во внимание особенности технологии, химический состав выделяемых вредных соединений, и габариты помещения.
Шумность. Системы вентиляции не должны ухудшать условия труда по параметру шумности

Сечение и толщина подбирается таким образом, чтобы минимизировать шум воздушных потоков.
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.
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.

Пластиковая промышленная вентиляция

Это интересно: Гофра для вытяжки — простота монтажа и удобство в использовании

Требования к котельной частного дома

Основные требования описаны в СНиП 2.04.05–91. Для систем мощностью менее 30 кВт разрешена установка газовой модели на кухне, но при условии отсутствия плиты. Исключение – горелка закрытого типа, не используется кислород в кухне для создания тяги. Если мощность оборудования превышает 30 кВт, обустраивают отдельную пристройку или здание.

Требования:

  • Минимальная площадь – от 15 м².
  • Высота потолков – от 2,4 м. По нормативам она составляет 6 м. Если этот показатель меньше, используется поправочный коэффициент 0,25 на каждый метр ниже.
  • Два вида воздухообмена – естественная и принудительная.
  • Площадь окон – 300 см² на 1 м³ объема.
  • Отдельный вход. Если это пристройка, разрешено сделать дверь в жилую часть.
  • В зоне установки отопительного оборудования поверхность защищают металлическими или асбокартонными листами.

Если используется модель с открытой горелкой, длина дымохода не меньше 4 м. Число угловых поворотов – до 3 шт. Это необходимо для создания тяги.

Схема вентиляции котельной

Каналы для циркуляции делают на этапе строительства. Их диаметр – не менее 20 см. После окончательно расчета можно установить вентиляторы и решетки меньшего размера, использовав переходные гильзы.

Расчет воздуховодов вентиляции

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.

Подбор воздуховода

При определении размеров сечения необходимо учитывать и скорость движения воздуха. Вентиляционный трубопровод, расположенный в квартире, не должен быть источником постоянного шума, а скорость потока воздуха, поступающего в квартиру (касается и приточных, и вытяжных каналов) не должна стать обстоятельством дискомфорта.

По данной причине для различных участков вентиляционной системы вводятся свои рекомендованные показатели скорости движения воздуха, что очень сильно воздействует на воздухообмен. К примеру, вентиляционная труба 200 мм диаметром при скорости движения воздуха 1,0 м/с сможет обеспечить воздухообмен на уровне 113 м3/час. При повышении скорости до 1,5 м/с воздухообмен вырастет в 1,5 раза – до 169,5 м3/час.

Наряду с этим очень многое зависит от метода циркуляции воздуха (естественная либо принудительная). Так, для систем с естественной циркуляцией большая скорость воздушного потока может доходить до двух метров/с (в шахтах), в воздуховодах в квартирах воздушный поток движется с меньшей скоростью.

А вот в случае если вентиляционная труба в частном доме дополнена канальным вентилятором, то скорость потока возрастает.

  • на уровне приточной решетки скорость не должна быть больше 1 – 3 м/с;
  • вытяжная решетка – 1,5 – 3,0 м/с;
  • распределитель воздуха – 1,5 – 2,0 м/с;
  • боковой канал – 4,0 – 5,0 м/с;
  • магистральный вентканал – 6,0 – 8,0 м/с.

Порядок подбора сечения воздуховода

Инструкция по независимому подбору сечения состоит всего из нескольких пунктов:

  • вначале необходимо определиться с нормой воздухообмена в помещении;
  • после этого, задавшись определенной скоростью движения воздуха, рассчитывается площадь вентканала. Расчет ведется по формуле

Чтобы выяснить диаметр вентиляционной трубы употребляется формула.

так как при подборе типового размера пришлось полученный итог округлять, то необходимо проверить как изменилась скорость движения воздушного потока. Просто из прошлых формул необходимо вывести выражения для определения скорости

где а и b – размеры прямоугольного сечения, м.

Что касается воздухообмена, то возможно применять 2 подхода для его определения, но в то время, когда расчеты выполняются своими руками, то довольно часто нормой 30 м3/час на 1 человека. В общем случае вероятны такие варианты:

с учетом кратности замены воздуха в помещении, при таких условиях величина воздухообмена определяется по формуле

где V – количество помещения, м3/час;

n – норма кратности воздухообмена (в большинстве случаев, для жилых домов принимается в пределах 1-3).

с учетом нормы воздухообмена на 1-го человека в здании (величина воздухообмена в этом случае рассмотрена в начале статьи).

Пример подбора размеров воздуховода

Пускай необходимо подобрать размеры вентканала для обеспечения вытяжки в комнате размером 4х5х3 м. В комнате планируется нахождение лишь 1-го человека в течение продолжительного времени.

Расчет проводится в таковой последовательности:

  • определяется воздухообмен – в нашем случае возможно задаться значением 60 м3/час (из расчета 3,0 м3/час на любой 1,0 м2 площади);
  • принимается скорость движения воздуха в канале – возможно остановиться на значении 1,0 м/с;
  • определяется площадь сечения A = 60/(3600•1,0) = 166,67 см2;
  • подбирается соответствующий типоразмер. В нашем случае возможно выбрать или круглый воздуховод 140 мм (площадь сечения 154 см2), или прямоугольное сечение 100х200 мм (площадь 200 см2);

На что необходимо обратить внимание при выборе воздуховода

При выборе воздуховода необходимо учитывать не только расчетную часть, но и сходу задуматься об удобстве монтажа. В приведенном примере расчета подобран воздуховод с приблизительно однообразной производительностью, но в случае с круглым сечением его диаметр образовывает 160 мм, а в случае с прямоугольным высота сечения только 100 мм

В то время, когда будет выполняться монтаж вентиляционных труб, экономия 60 мм по высоте возможно крайне важной

Кроме этого, внимание стоит обратить на такие мелочи как:

защита от шума и утепление. Время от времени лучше купить воздуховоды с заводским шумо- и теплоизоляционным слоем;

Соединительные элементы — фитинги

Пластиковые фитинги помогут собрать магистраль нужной конфигурации. Для соединения труб или коробов, поворота магистрали под нужным углом используют следующие фитинги для вентиляции»

  1. Прямой угол под 90 градусов.
  2. Угол поворота на 45 градусов.
  3. Тройниковое ответвление под 90 или 45 градусов.
  4. Крестовина.
  5. Соединительная муфта.

В каталоге фитингов различных производителей имеются различные сборочные компоненты, позволяющие составить любую вентиляционную трассу. Например, для подключения вытяжки, расположенной над кухонной плитой, необходимо повернуть канал вентиляции под прямым углом, пользуясь угловым отводом. Далее прямой участок трубы нужно повернуть в сторону отверстия вытяжной шахты. Для этого используют поворотный соединительный элемент.

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

Тип зданияСкорость в магистралях, м/сСкорость в ответвлениях, м/с
Производстводо 11,0до 9,0
Общественныедо 6,0до 5,0
Жилыедо 5,0до 4,0

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).

Приток свежего воздуха при вентиляции дома

Эффективность вытяжной вентиляции зависит не только от правильной конструкции и размещения каналов. Даже хорошо спроектированные и построенные каналы не будут эффективно функционировать, если не будет обеспечен достаточный приток воздуха в различные помещения. Из-за недостаточного количества свежего воздуха (на практике это очень частое явление) тяга в вытяжных каналах бывает слишком слабой или (по край-ней мере, в одном из них) изменяется на противоположную. В этом случае воздух, вместо того чтобы выходить через вытяжные каналы, попадает через них в дом.

Единственным эффективным способом для подачи воздуха в вентиляцию является установка в окнах или в стенах устройств приточной вентиляции.

Убеждение, что воздух попадет в дом через щели в окнах или «дышащие» стены, ошибочно. Производимые сегодня окна оборудованы системой уплотнителей, которые эффективно предотвращают проникновение воздуха. Использования режима проветривания (приоткрытые окна на 2—3 мм) также недостаточно. Что же касается «дышащих» стен, то даже если поры их материала не закрашены, не закрыты штукатуркой или не забиты пылью и другой атмосферной взвесью, количество воздуха, которое способно через них проникнуть в помещение, ничтожно мало.

Отсутствие необходимого притока воздуха приводит к уменьшению эффективности работы вытяжной вентиляции и тем самым к увеличению концентрации загрязнений в воздухе: влаги, углекислого газа, микробов, вредных химических соединений. Из-за этого ухудшается самочувствие жильцов, обостряются хронические болезни, а в доме может появиться плесень. Также могут возникнуть проблемы с функционированием каминов, котлов, газовых плит.

Помните: для того чтобы каналы могли удалить необходимое количество воздуха, такое же количество воздуха должно попасть в здание. Не забудьте также о том, что приток воздуха должен быть обеспечен во все помещения, оборудованные вытяжными каналами.

Устройство вентиляции в помещениях

Во всех помещениях, в которых отсутствуют окна, — гардеробной, кладовой, хозяйственной части дома — нужно разместить каналы естественной вентиляции, заканчивающиеся вентиляционными решетками. Решетки следует устанавливать в верхней части помещения так, чтобы их верхний край находился не менее чем в 15 см от потолка. Если их расположить ниже, они не будут эффективно функционировать — в верхней части помещения, под потолком, будет собираться наиболее теплый и загрязненный воздух, вместо того чтобы отводиться через вытяжные вентиляционные каналы.

Приток воздуха должен происходить через щель между внутренней дверью, ведущей в помещение, и полом или через специальные отверстия в нижней части двери. В противном случае в таком помещении вследствие повышенной влажности и застоя воздуха могут возникнуть плесень и грибок.

Внутренние двери должны обеспечивать свободное движение воздуха между помещениями, даже когда они закрыты. Воздух должен проходить из помещений, где воздух менее загрязнен (комнаты), через помещения с более загрязненным воздухом (кухня, ванная, туалет), а оттуда выводиться по вентиляционным каналам. Для этого под дверями следует оставить щель или установить в них специальные решетки. Площадь отверстия в межкомнатных дверях должна составлять около 80 см2, а в дверях, ведущих на кухню или в ванную, — 200 см2. Но если воздух на пути к вентиляционной решетке проходит через две двери, сопротивление ему может быть очень сильным. Поэтому, если какое-либо помещение отделено от помещения с вентиляционным каналом (кухня, ванная, туалет) более чем двумя дверями, необходимо сделать в нем отдельный вентиляционный канал.

Установка вентилятора в ванной тоже не является хорошим решением. Зимой, по причине повышенной влажности воздуха в ванной, вентилятор может заиндеветь. Кроме того, поступающий извне холодный воздух охлаждает помещение. Лучше обеспечить приток воздуха в ванную косвенным путем — через отверстия или решетки в двери, отделяющей ее от смежных помещений.

Следует учесть, что подсоединение двух помещений к одному вентиляционному каналу будет вызывать вместо проветривания перемещение воздуха между комнатами. Такое решение особенно некомфортно, если оно касается смежных санитарно-гигиенических помещений (например, ванной и туалета). Объединение помещений одним каналом также будет способствовать ухудшению шумоизоляции.

Если на кухне есть только один вентиляционный канал и к нему подсоединена механическая вытяжка, это может привести к нарушению работы всей вентиляции. Когда вытяжка не включена, естественное движение воздуха будет затруднено или совсем невозможно. Значит, лучше сделать два отдельных вентиляционных канала: один — для подсоединения кухонной вытяжки, другой — для естественной вентиляции.

В комнате, где есть камин (как с открытой топкой, так и оснащенный каминным вкладышем), из соображений безопасности и комфорта следует построить отдельный вентиляционный канал. Во время работы камин потребляет значительное количество воздуха для горения. Если воздух будет поступать из помещения, то взамен должен поступать свежий воздух извне.

Часто (если окна герметичные) он поступает самым простым путем — через вентиляционные каналы. В этом случае может произойти засасывание дыма из выходного отверстия дымового канала или неприятных запахов из выведенных над крышей вентиляционных отверстий канализации. Поэтому лучше всего подвести воздух извне непосредственно в камин через утепленную трубу, проложенную под полом.

Расчет воздуховодов

Расчет воздуховодов или проектирование систем вентиляции

В создании оптимального микроклимата помещений наиболее важную роль играет вентиляция. Именно она в значительной степени обеспечивает уют и гарантирует здоровье находящихся в помещении людей. Созданная система вентиляции позволяет избавиться от множества проблем, возникающих в закрытом помещении: от загрязнения воздуха парами, вредными газами, пылью органического и неорганического происхождения, избыточным теплом. Однако предпосылки хорошей работы вентиляции и качественного воздухообмена закладываются задолго до сдачи объекта в эксплуатацию, а точнее, на стадии создания проекта вентиляции. Производительность систем вентиляции зависит от размеров воздуховодов, мощности вентиляторов, скорости движения воздуха и других параметров будущей магистрали. Для проектирования системы вентиляции необходимо осуществить большое количество инженерных расчетов, которые учтут не только площадь помещения, высоту его перекрытий, но и множество других нюансов.

Расчет площади сечения воздуховодов

После того, как вы определили производительность вентиляции, можно переходить к расчету размеров (площади сечения) воздуховодов.

Расчет площади воздуховодов определяется по данным о необходимом потоке, подаваемом в помещение и по максимально допустимой скорости потока воздуха в канале. Если допустимая скорость потока будет выше нормы, то это приведет к потере давления на местные сопротивления, а также по длине, что повлечет за собой увеличение затрат электроэнергии. Также правильный расчет площади сечения воздуховодов необходим для того, чтобы уровень аэродинамического шума и вибрация не превышали норму.

При расчете нужно учитывать, что если вы выберете большую площадь сечения воздуховода, то скорость воздушного потока снизится, что положительно повлияет и на снижение аэродинамического шума, а также на затраты по электроэнергии. Но нужно знать, что в этом случае стоимость самого воздуховода будет выше. Однако использовать «тихие» низкоскоростные воздуховоды большого сечения не всегда возможно, так как их сложно разместить в запотолочном пространстве. Уменьшить высоту запотолочного пространства позволяет применение прямоугольных воздуховодов, которые при одинаковой площади сечения имеют меньшую высоту, чем круглые (например, круглый воздуховод диаметром 160 мм имеет такую же площадь сечения, как и прямоугольный размером 200×100 мм). В то же время монтировать сеть из круглых гибких воздуховодов проще и быстрее.

Поэтому при выборе воздуховодов обычно подбирают вариант, наиболее подходящий и по удобству монтажа, и по экономической целесообразности.

Площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

— расчетная площадь сечения воздуховода, см²;

L — расход воздуха через воздуховод, м³/ч;

V — скорость воздуха в воздуховоде, м/с;

2,778 — коэффициент для согласования различных размерностей (часы и секунды, метры и сантиметры).

Итоговый результат мы получаем в квадратных сантиметрах, поскольку в таких единицах измерения он более удобен для восприятия.

Фактическая площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

S = π * D² / 400 — для круглых воздуховодов,

S = A * B / 100 — для прямоугольных воздуховодов, где

S — фактическая площадь сечения воздуховода, см²;

D — диаметр круглого воздуховода, мм;

A и B — ширина и высота прямоугольного воздуховода, мм.

Расчет сопротивления сети воздуховодов

После того как вы рассчитали площадь сечения воздуховодов, необходимо определить потери давления в вентиляционной сети (сопротивление водоотводной сети). При проектировании сети необходимо учесть потери давления в вентиляционном оборудовании. Когда воздух движется по воздуховодной магистрали, он испытывает сопротивление. Для того чтобы преодолеть это сопротивление, вентилятор должен создавать определенное давление, которое измеряется в Паскалях (Па). Для выбора приточной установки нам необходимо рассчитать это сопротивление сети.

Для расчета сопротивления участка сети используется формула:

Где R – удельные потери давления на трение на участках сети

L – длина участка воздуховода (8 м)

Еi – сумма коэффициентов местных потерь на участке воздуховода

V – скорость воздуха на участке воздуховода, (2,8 м/с)

Y – плотность воздуха (принимаем 1,2 кг/м3).

Значения R определяются по справочнику (R – по значению диаметра воздуховода на участке d=560 мм и V=3 м/с). Еi – в зависимости от типа местного сопротивления.

В качестве примера, результаты расчета воздуховода и сопротивления сети приведены в таблице:

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации