Содержание
- 1 Какие данные нужны для расчёта эксплуатационных характеристик воздуховодов?
- 2 Как рассчитать площадь воздуховода различных типов сечений?
- 3 Расчёт сечения воздуховодов
- 4 Алгоритм расчета сечения воздуховодов
- 5 Таблица сечений воздуховодов
- 6 Пример расчёта воздуховода
- 7 Расчет площади воздуховодов и фасонных изделий
- 8 Расчёт площади фасонных частей воздуховода
- 9 Расчёт квадратных метров (площади сечения) воздуховода
- 10 Что такое эквивалентный диаметр воздуховода
- 11 Расчет эквивалентного диаметра воздуховодов
- 12 Расчёт материалов для воздуховодов и фасонных частей
- 13 Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов и некоторые выводы
- 14 Расчёт мощности нагревания в сети
- 15 Расчёт скорости воздуха в воздуховоде
- 16 Потери давления на местных сопротивлениях
- 17 Формула расчёта площади воздуховодов
- 18 Рекомендуемые значения скорости воздуха в системе вентиляции, м/с
- 19 Заключение
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 систем вентиляции 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 влажность 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):
- расход воздуха – R (м³/час);
- 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.
Круглый воздуховод декоративного типа на подвесных держателях
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.
Вентиляционные каналы на предприятии
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.
Таблица основных параметров площади и формы сечений
Расчёт площади овального воздуховода
Диаметры овального воздуховода вычисляются по его площади. Используются следующие формулы:
Диаметр:
Р – периметр окружности овалоида,
Площадь овального воздуховода вычисляется по формуле:
a, b – большой и малый диаметр овала, соответственно.
Овальные воздушные каналы сочетают в себе преимущества прямоугольных и круглых
Расчёт сечения воздуховодов
Задача расчёта сечения воздуховодов вентиляции может звучать по-разному:
- расчёт воздуховодов вентиляции
- расчёт воздуха в воздуховоде
- расчёт сечения воздуховодов
- формула расчёта воздуховодов
- расчёт диаметра воздуховода
Следует понимать, что все вышеперечисленные расчёты — по сути, одна и та же задача, которая сводится к определению площади сечения воздуховода, по которому протекает расход воздуха G [м3/час].
Алгоритм расчета сечения воздуховодов
Расчет сечения воздуховодов подразумевает определение размеров воздуховодов в зависимости от расхода пропускаемого воздуха. Он выполняется в 4 этапа:
- Пересчет расхода воздуха в м3/с
- Выбор скорости воздуха в воздуховоде
- Определение площади сечения воздуховода
- Определение диаметра круглого или ширины и высоты прямоугольного воздуховода.
На первом этапе расчёта воздуховода расход воздуха G, выраженный, как правило, в м3/час, переводится в м3/с. Для этого его необходимо разделить на 3600:
- G [м3/c] = G [м3/час] / 3600
На втором этапе следует задать скорость движения воздуха в воздуховоде. Скорость следует именно задать, а не рассчитать. То есть выбрать ту скорость движения воздуха, которая представляется оптимальной.
Высокая скорость воздуха в воздуховоде позволяет использовать воздуховоды малого сечения. Однако при этом поток воздуха будет шуметь, а аэродинамическое сопротивление воздуховода сильно возрастёт.
Малая скорость воздуха в воздуховоде обеспечивает тихий режим работы системы вентиляции и малое аэродинамическое сопротивление, но делает воздуховоды очень громоздкими.
Для систем общеобменной вентиляции оптимальной скоростью воздуха в воздуховоде считается 4 м/с. Для больших воздуховодов (600×600 мм и более) скорость воздуха может быть повышена до 6 м/с. В системах дымоудаления скорость воздуха может достигать и превышать 10 м/с.
Итак, на втором этапе расчета воздуховодов задаётся скорость движения воздуха v [м/с].
На третьем этапе определяется требуемая площадь сечения воздуховода путем деления расхода воздуха на его скорость:
- S [м2] = G [м3/c] / v [м/с]
На четвёртом, заключительном, этапе под полученную площадь сечения воздуховода подбирается его диаметр или длины сторон прямоугольного сечения.
Таблица сечений воздуховодов
В помощь проектировщикам разработано несколько таблиц сечений воздуховодов, которые позволяют быстро подобрать сечение в зависимости от полученной площади.
Пример расчёта воздуховода
В качестве примера рассчитаем сечение воздуховода с расходом воздуха 1000 м3/час:
- G = 1000/3600 = 0,28 м3/c
- v = 4 м/с
- S = 0,28 / 4 = 0,07 м2
- В случае круглого воздуховода его диаметр составил бы D = корень (4·S/ π) ≈ 0,3 м = 300мм. Ближайший стандартный диаметр воздуховода — 315 мм.
В случае прямоугольного воздуховода необходимо подобрать такие А и В, чтобы их произведение было равно примерно 0,07. При этом рекомендуется, чтобы А и В не отличались друг от друга более чем в три раза, то есть воздуховод 700×100 — не лучший вариант. Более хорошие варианты: 300×250, 350×200.
Расчет площади воздуховодов и фасонных изделий
Прямой участок воздуховода
 |
|
||||||
|
 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Расчёт площади фасонных частей воздуховода
Человеку, не связанному с математическими формулами, будет сложно выполнить подсчёты правильно, ошибка в одном показателе повлияет на эксплуатационные характеристики вентиляционной системы, соответственно,и на качество очистки воздуха.
Для упрощения процесса расчёта площади поверхности воздуховода можно использовать онлайн-калькулятор и специальные программы, которые выполняют все алгоритмы, для этого потребуется лишь ввести первичные показатели.
Программа подсчёта и подбора элементов
Какие существуют программы для нахождения параметров фасонных частей воздуховода
В помощь инженерным работникам для исключения ошибок, связанных с человеческим фактором, а также для ускорения процесса были созданы специальные программы, с помощью которых можно не только выполнить грамотно расчёты, но и 3D моделирование будущей конструкции.
| Программа | Краткое описание |
| Vent-Calc | Программа рассчитывает площадь сечения, тягу, сопротивление на разных отрезках. |
| GIDRV 3.093 | Программа выполнит новый и контрольный подсчётданных воздуховода. |
| Ducter 2.5 | В программе можно подобрать элементы вентсистемы, рассчитать площади сечений конструкции. |
| CADvent | Данный комплекс создан на базе AutoCAD, имеет самую подробную библиотеку элементов и возможностей. |
Программный расчёт и проектирование вентиляции
Расчёт квадратных метров (площади сечения) воздуховода
На размер вентиляционной трубы влияет много факторов:скорость потока,напор на стенки, объём воздуха. Если выполнить расчёты с ошибкой, например, уменьшить сечение магистральной сети, возрастёт скорость воздушных масс, появится шум, увеличится давление и потребление электроэнергии.
Расчёт площади сечения воздуховода рассчитывается по следующей формуле:
S = L × κ / ω, где:
- L – расход воздуха, м³/ч;
- ω – скорость движения воздушных потоков, м/с;
- κ – расчётный коэффициент, равный 2,778.
Что такое эквивалентный диаметр воздуховода
Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода — это диаметр воображаемого круглого воздуховода, в котором потеря давления на трение была бы равна потере давления на трение в исходном прямоугольном воздуховоде при одинаковой длине обоих воздуховодов.
В книгах и учебниках В. Н. Богословского такой диаметр называется «Эквивалентный по скорости диаметр», в литературе П. Н. Каменева — «Равновеликий диаметр по потерям на трение».
Расчет эквивалентного диаметра воздуховодов
Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода вычисляется по формуле:
- Dэкв_пр = 2·А·В / (А+В), где А и В — ширина и высота прямоугольного воздуховода.
Например, эквивалентный диаметр воздуховода 500×300 равен 2·500·300 / (500+300) = 375 мм. Это означает, что круглый воздуховод диаметром 375 мм будет иметь такое же аэродинамическое сопротивление, что и прямоугольный воздуховод 500×300 мм.
Эквивалентный диаметр квадратного воздуховода равен стороне квадрата:
- Dэкв_кв = 2·А·А / (А+А) = А.
И этот факт весьма интересен, ведь обычно чем больше площадь сечения воздуховода, тем ниже его сопротивление. Однако круглая форма сечения воздуховода имеет наилучшие аэродинамические показатели. Именно поэтому сопротивление квадратного и круглого воздуховодов равны, хотя площадь сечния квадратного воздуховода на 27% больше площади сечения круглого воздуховода.
В общем случае формула для эквивалентного диаметра воздуховода выглядит следующим образом:
- Dэкв = 4·S / П, где S и П — соответственно, площадь и периметр воздуховода.
Используя эту формулу можно подтвердить правильность вышеприведённых формул для прямоугольного и квадратного воздуховодов, а также убедиться в том, что эквивалентный диаметр круглого воздуховода равен диаметру этого воздуховода:
- Dкругл = 4·π·R2 / 2·π·R = 2R = D.
Кроме того, для расчета может помочь таблица эквивалентного диаметра воздуховодов
Расчёт материалов для воздуховодов и фасонных частей
Имея площадь прямых участков, количество и тип фасонных изделий можем легко определить объём материала, который будет использован при их изготовлении. К примеру, для изготовления секции воздуховода круглого сечения диаметром 100 мм и длиной 1 м будет необходимо 0.314 м² жести.
Это легко вычислить по формуле:
π × D (100 мм = 0,1 м) × L (1 м) = 3,14 × 0,1 × 1 = 0,314 м².
Аналогичным образом вычисляется количество материала для прямых участков воздуховодов прямоугольного сечения.
Для расчёта фасонных изделий не существует определённых формул. Точнее, они есть: для каждой части фасонного изделия определённой формы отдельная формула. Но осуществлять их ручной расчёт нецелесообразно. Как правило, требуемое количество материала вычисляется эмпирически после изготовления лекал раскроя.
Процесс создания воздуховода круглого сечения методом намотки стальной спиральной ленты
Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов и некоторые выводы
В качестве примера определим эквивалентный диаметр воздуховода 600×300:
Dэкв_600_300 = 2·600·300 / (600+300) = 400 мм.
Интересно отметить, что площадь сечения круглого воздуховодам диаметром 400 мм составляет 0,126 м2, а площадь сечения воздуховода 600×300 составляет 0,18 м2, что на 42% больше. Расход стали на 1 метр круглого воздуховода сечением 400 мм составляет 1,25 м2, а на 1 метр воздуховода сечением 600×300 — 1,8 м2, что на 44% больше.
Таким образом, любой аналогичный круглому прямоугольный воздуховод значительно проигрывает ему как в компактности, так и в металлоемкости.
Рассмотрим ещё один пример — определим эквивалентный диаметр воздуховода 500×100 мм:
Dэкв_500_100 = 2·500·100 / (500+100) = 167 мм.
Здесь разница в площади сечения и в металлоемкости достигает 2,5 раз. Таким образом, формула эквивалентного диаметра для прямоугольного воздуховода объясняет тот факт, что чем больше «расплющен» воздуховод (чем больше разница между значениями А и В), тем менее эффективен этот воздуховод с аэродинамической точки зрения.
Это одна из причин, по которой в вентиляционной технике не рекомендуется применять воздуховоды, в сечении которых одна сторона превышает другую более чем в три раза.
Расчёт мощности нагревания в сети
Температура воздуха, поступающего в помещения, строго регламентируется. К примеру, для жилых сооружений минимальное значение составляет +18°С. Для расчёта мощности используемого нагревательного оборудования необходимо из нормативов узнать минимальное значение температуры той климатической зоны, где расположено здание. Разница этих температур является основным фактором определения мощности нагревательного устройства. При этом, совсем не обязательно использовать максимально мощный калорифер, способный обеспечить нагрев помещения при минимальной внешней температуре. Если вентиляция имеет систему регулировки производительности, то во время максимальной нагрузки на калорифер просто снижается интенсивность подачи воздуха.
Расчёт мощности нагревательного устройства осуществляется по формуле:
Р — расчётная мощность устройства нагрева (рекуператор или калорифер), (кВт);
Δt — разница значений температуры воздуха на входе в систему вентиляции и на подаче в помещение, (°С);
Q — производительность вентиляционной системы, (м³/ч);
τv— объёмная теплоёмкость воздуха, зависит от совокупности значений влажности, температуры и давления, но принимается в качестве коэффициента 0,336 Вт × (ч/м³/°С).
Примеры использования воздуховодов в качестве декоративного элемента помещений
Расчёт скорости воздуха в воздуховоде
При расчёте системы вентиляции один из основных показателей – кратность воздухообмена. Иными словами,какое количество воздушных масс необходимо для комфортного проветривания 1 м³ комнаты за 1 час. В данном случае также можно обратиться к разработочным таблицам, но следует знать, что все показатели в них округлены, поэтому более точные данные получаются при самостоятельных расчётах. Рассчитать кратность воздухообмена можно по формуле:
N = V / W, где
- V – количество свежих воздушных масс, которые поступают в помещение за 60 минут (м³/час);
- W – объём комнаты, м³.
Это следует знать! Комфортная скорость воздухообмена для большинства вентсистем бытового характера равна 3−4 м/с.
Провести аэродинамические расчёты и вычислить скорость перемещения воздуха можно по следующей формуле:
ω = L / 3600 × S, где
- L – объём используемого воздуха за 1 час;
- S – площадь сечения воздуховода.
Нормы воздухообмена для квартиры
Потери давления на местных сопротивлениях
В сети воздуховодов есть места наибольшего сопротивления потоку воздуха: повороты, изгибы, тройники, места изменения сечения на переходниках. Расчёт их аэродинамических потерь производится отдельно, так как каждый тип фасонного изделия имеет индивидуальные коэффициенты сопротивления.
Таблица коэффициентов местного сопротивления (КМС) для различных фасонных изделий
Формула потери давления на каждом участке местного сопротивления с учётом коэффициентов:
где S – скорость, ρ – плотность воздуха.
Важно! Плотность воздуха зависит от его температуры. К примеру, при 20°С плотность воздуха будет составлять 1,2 кг/м³. Данный параметр также берётся из таблиц в соответствующих нормативных источниках.
Общая формула потери давления в фасонных изделиях:
Σξ – сумма параметров местных сопротивлений.
Звуко- и теплоизоляция вентиляционных коробов
Формула расчёта площади воздуховодов
Площадь воздуховодов определяется путём перемножения периметра сечения воздуховода на длину воздуховода:
- S = П·L, где П и L — соответственно, периметр и длина воздуховода в метрах.
Важно помнить о размерности величин в формуле, приведённой выше. Обычно сечение воздуховода задаётся в миллиметрах (например, диаметр 250 или сечение 500×250), а длина — в метрах (например, 5 метров). Но в формулу необходимо подставлять все величины, выраженные в метрах. Причем, предварительно следует вычислить длину периметра сечения воздуховода.
Для упрощения задачи по расчету площади воздуховодов применяют готовые формулы для круглых и прямоугольных воздуховодов.
Рекомендуемые значения скорости воздуха в системе вентиляции, м/с
| Квартиры | Офисы | Производственные помещения | |
| Приточные решетки | 2.0-2.5 | 2.0-2.5 | 2.5-6.0 |
| Магистральные воздуховоды | 3.5-5.0 | 3.5-6.0 | 6.0-11.0 |
| Ответвления | 3.0-5.0 | 3.0-6.5 | 4.0-9.0 |
| Воздушные фильтры | 1.2-1.5 | 1.5-1.8 | 1.5-1.8 |
| Теплообменники | 2.2-2.5 | 2.5-3.0 | 2.5-3.0 |
Заключение
При необходимости можно разобраться во всех расчётах, однако, с помощью программы исключается возможность ошибки, которая в процессе эксплуатации будет стоить довольно дорого. В программу достаточно только ввести первичные параметры и через доли секунд анализировать полученные показатели. А также можно обратиться за инженерной помощью в расчёте площади воздуховодов в профессиональные проектные мастерские.
Мы постарались максимально подробно описать весь процесс самостоятельного расчёта, а также рассказали о программных продуктах. В комментариях можно уточнить непонятные моменты, команда нашего журнала с удовольствием на них ответит.
С принципом работы вентиляции можно ознакомиться на видео
Watch this video on YouTube
[spoiler title=»Источники»]
- https://HouseChief.ru/raschyot-ploshchadi-vozduhovodov-i-fasonnyh-konstrukcij.html
- https://mir-klimata.info/raschjot-vozduhovodov-sistem-ventilyacii/
- https://ProKlimat.pro/calkulyator
- https://homius.ru/raschyot-ploshhadi-vozduhovodov-i-fasonnyih-izdeliy.html
- https://kalk.pro/ventilation/raschet-vozduhovodov/
[/spoiler]
Загрузка...
