Расчет площади воздуховодов: необходимость, методы, советы и алгоритмы

Как рассчитывается площадь воздуховодов с разным сечением?

Квадратура вентиляционных труб с разными типами сечения обладает своими особенностями. Это обязательно учитывается при расчете площади, так как расход воздушных масс у каждой вентиляционной системы может значительно отличаться. Это не зависит от скорости перемещения воздуха в трубах. Осуществляя расчет систем вентиляции большой протяженности и с множеством разветвлений, обязательно учитывается уровень влажности и температура окружающего пространства, если она более +20 градусов Цельсия. Нужно учесть также аэродинамические показатели самих воздуховодов и фасонных деталей. Параметры зависят от формы изделия и материала, из которого оно изготовлено. Расчет вентиляции осуществляется с применением поправочных коэффициентов и специальных формул

Важно знать, что параметры квадратуры вентиляционного канала и скорость перемещения воздушных масс имеют обратную пропорциональность. Если сказать иными словами, при большом сечении вентиляционной трубы требуется меньшая скорость транспортировки воздушных масс, которые нужны для обеспечения подачи необходимого объема

Расчет площади элкментов системы вентиляции осуществляется с учетом двух параметров, которые берутся из нормативно-правовой базы. Стоит отметить, что в фактическом плане такие параметры описывают кратность обмена воздушных масс. К ним относятся:

Расход воздушных масс (R). Параметр измеряется в м3/час.
Скорость движения воздушных масс (V). Параметр измеряется в м/с.

В формуле, применяемой при вычислении площади, используются показатели из нормативных документов. Она выглядит так:

S = R/k × V

Здесь k является коэффициентом, который равен 3600.

Есть большое количество и альтернативных формул, где оперируются другие коэффициенты, но ключевые параметры остаются неизменными. Пример:

S = R × 2,778/V

Если запланировано использовать воздуховоды с большим сечением, вы можете рассчитывать на значительное снижение шума при движении воздушных потоков. Также существенно снижаются затраты на электроэнергию, которая необходима для организации перемещения. В этом случае материалоемкость будет существенно больше, поэтому увеличивается итоговая стоимость комплектующих деталей для вентиляционных систем. На эффективность передвижения воздушных масс может повлиять и форма сечения воздуховодов. При прохождении прямоугольных конструкций воздушные потоки сталкиваются с большим сопротивлением, но монтировать такие воздуховоды значительно проще. Особенно это актуально при необходимости создания системы вентиляции в стесненных условиях, так как прямоугольные воздуховоды можно закрепить впритык со стенами и иными конструкциями. Круглые изделия отличаются оптимальными аэродинамическими качествами, но не всегда способны вписаться в интерьер помещения. Имеются в продаже конструкции с хорошими эстетическими свойствами, но их покупка приведет к значительным расходам. В качестве альтернативного варианта потребителям предлагаются воздуховоды с овальной формой. Именно они сочетают в себе оптимальную эффективность эксплуатации эргономичность.

Расчет вытесняющей вентиляции

При вытесняющей вентиляции в помещении оборудуются рассчитанные восходящие потоки воздуха в местах повышенного выделения тепла. Снизу подается прохладный чистый воздух, который постепенно поднимается и в верхней части помещения удаляется наружу вместе с избытком тепла или влаги.

При грамотном расчете вытесняющая вентиляция намного эффективнее перемешивающей в помещениях следующих типов:

залы для посетителей в заведениях общепита;
конференц-залы;
любые залы с высокими потолками;
ученические аудитории.

Рассчитанная вентиляция вытесняет менее эффективно если:

потолки ниже 2м 30 см;
главная проблема помещения – повышенное выделение тепла;
необходимо понизить температуру в помещениях с низкими потолками;
в зале мощные завихрения воздуха;
температура вредностей ниже, температуры воздуха в помещении.

https://torvent.ru/raschyot_ventilyacii/
https://otivent.com/raschet-ventiljacii-pomeshhenija
http://vent.vn.ua/propusknaya-sposobnost-ventilyatsionnykh-kanalov.html
https://plast-product.ru/vyibor-i-raschet-diametra-vozduhovoda/
https://strojdvor.ru/ventilyaciya/raschet-sistemy-ventilyacii-i-ee-otdelnyx-elementov-ploshhadi-diametrov-trub-parametrov-nagrevatelej-i-diffuzorov/

Как высчитать сечение воздуховода в квадратных метрах

Ошибка в вычислениях этого параметра вентиляционной системы может быть фатальной. Уменьшение необходимого показателя неизбежно приведёт к повышению давления в шахтах, а значит, появится посторонний гул, который довольно сильно раздражает. Это значит, что вычисления необходимо производить внимательно, не упуская ни малейшей детали, не округляя цифры. Расчёт квадратных метров производится по формуле:

S = L × k / w, где

S – площадь сечения, м²;
L – расход воздуха, м³/ч;
k – скорость, с которой движется воздушный поток, м/с;
w – коэффициент расчёта, который равен 2,778.

Схема приточной вентиляции – такую при наличии определённых знаний можно составить своими руками

Как рассчитать давление в вентиляционной сети

Для того чтобы определить предполагаемое давление для каждого отдельного участка, необходимо воспользоваться приведенной ниже формулой:

Н х g (РН – РВ) = DPE.

Теперь попытаемся разобраться, что обозначает каждая из этих аббревиатур. Итак:

Н в данном случае обозначает разницу в отметках шахтного устья и заборной решетки;
РВ и РН – это показатель плотности газа, как снаружи, так и изнутри вентиляционной сети, соответственно (измеряется в килограммах на кубический метр);
наконец, DPE – это показатель того, каким должно быть естественное располагаемое давление.

Продолжаем разбирать аэродинамический расчет воздуховодов. Для определения внутренней и наружной плотности необходимо воспользоваться справочной таблицей, при этом должен быть учтен и температурный показатель внутри/снаружи. Как правило, стандартная температура снаружи принимается как плюс 5 градусов, причем вне зависимости от того, в каком конкретном регионе страны планируются строительные работы. А если температура снаружи будет более низкой, то в результате увеличится нагнетание в вентиляционную систему, из-за чего, в свою очередь, объемы поступающих воздушных масс будут превышены. А если температура снаружи, напротив, будет более высокой, то давление в магистрали из-за этого снизится, хотя данную неприятность, к слову, вполне можно компенсировать посредством открывания форточек/окон.

Что же касается главной задачи любого описываемого расчета, то она заключается в выборе таких воздуховодов, где потери на отрезках (речь идет о значении ?(R*l*?+Z)) будут ниже текущего показателя DPE либо, как вариант, хотя бы равняться ему. Для пущей наглядности приведем описанный выше момент в виде небольшой формулы:

DPE ? ?(R*l*?+Z).

Теперь более детально рассмотрим, что обозначают использованные в данной формуле аббревиатуры. Начнем с конца:

Z в данном случае – это показатель, обозначающий снижение скорости движения воздуха вследствие местного сопротивления;
? – это значение, точнее, коэффициент того, какова шероховатость стенок в магистрали;
l – еще одно простое значение, которое обозначает длину выбранного участка (измеряется в метрах);
наконец, R – это показатель потерь на трение (измеряется в паскалях на один метр).

Что же, с этим разобрались, теперь еще выясним немного о показателе шероховатости (то есть ?). Этот показатель зависит только от того, какие материалы были использованы при изготовлении каналов. Стоит отметить, что скорость перемещения воздуха также может быть разной, поэтому следует учитывать и этот показатель.

Скорость – 0,4 метра за секунду

В таком случае показатель шероховатости будет следующим:

у штукатурки с применением армирующей сетки – 1,48;
у шлакогипса – около 1,08;
у обычного кирпича – 1,25;
а у шлакобетона, соответственно, 1,11.

С этим все понятно, идем дальше.

Скорость – 0,8 метра за секунду

Здесь описываемые показатели будут выглядеть следующим образом:

для штукатурки с применением армирующей сетки – 1,69;
для шлакогипса – 1,13;
для обыкновенного кирпича – 1,40;
наконец, для шлакобетона – 1,19.

Немного увеличим скорость воздушных масс.

Скорость – 1,20 метра за секунду

Для этого значения показатели шероховатости будут такими:

у штукатурки с применением армирующей сетки – 1,84;
у шлакогипса – 1,18;
у обычного кирпича – 1,50;
и, следовательно, у шлакобетона – где-то 1,31.

И последний показатель скорости.

Скорость – 1,60 метра за секунду

Здесь ситуация будет выглядеть следующим образом:

для штукатурки с применением армирующей сетки шероховатость будет составлять 1,95;
для шлакогипса – 1,22;
для обыкновенного кирпича – 1,58;
и, наконец, для шлакобетона – 1,31.

Обратите внимание! С шероховатостью разобрались, но стоит отметить еще один важный момент: при этом желательно учитывать и незначительный запас, колеблющийся в пределах десяти-пятнадцати процентов

Кратность воздухообмена

Этот критерий чаще всего используется для упрощенного расчета системы вентиляции. Под термином «кратность воздухообмена» (в английской терминологии air exchange rate) понимают обмен воздушных масс, выражающихся количеством за час. Причем в зависимости от способа эксплуатации помещения учитывается либо число обменов для помещения в целом, либо кратность с учетом площади (объема). Ниже приведена таблица с нормативными данными для помещений частного дома или общественного здания. При этом подразумевается, что приток воздуха идет естественным путем, а кратность считается для вытяжной вентиляции. Расчетная температура в холодный период указывается для того, чтобы при вычислениях компенсировать излишнюю сухость воздуха за счет действия отопительных приборов.

Таблица 1. Кратность воздухообмена по площади или назначению помещений.

При использовании таблицы важно обратить внимание: кратность указывается в расчете на площадь помещения, а в нашем онлайн-калькуляторе расчет ведется для объема. При этом пользователь теряется – какое значение кратности применить в калькуляторе вентиляции, если максимальное значение не соответствует норме для жилых помещений? Здесь придется делать поправку на пересчет кратности для объема или воспользоваться ориентировочными цифрами (СНиП 2.08.01-89) из таблицы ниже

При этом пользователь теряется – какое значение кратности применить в калькуляторе вентиляции, если максимальное значение не соответствует норме для жилых помещений? Здесь придется делать поправку на пересчет кратности для объема или воспользоваться ориентировочными цифрами (СНиП 2.08.01-89) из таблицы ниже

Таблица 2. Кратность воздухообмена для помещений общего или специального назначения.

Применяя показатель, соответствующий жилым комнатам или спальням, равный единице, получаем требуемую производительность вентиляционной системы (м.куб./час).

Основой расчета вентиляции онлайн является формула

здесь V — объем комнаты (произведение площади на высоту), м.куб.;

Kp — кратность воздухообмена согласно санитарно-гигиеническим нормам, 1/ч.

Для жилой комнаты с площадью 20 м.кв. и высотой 2,5 м требуемая мощность вентиляции составит

L = (20 х 2,5) х 1 =50 м.куб.

При использовании данных первой таблицы расчет ведется без учета высоты помещения, то есть

здесь S — площадь помещения, м.кв.;

Kp — кратность воздухообмена согласно нормам, 1/ч.

Для тех же размеров комнаты (20 м.кв.) необходимый объем воздуха в час

L = 20 х 3 = 60 м.куб.

Данный метод вычислений дает более высокие требования к системе вентиляции, поэтому предпочтительным считается предыдущий вариант вычислений. При указании в таблице объема воздуха на помещение именно эти цифры используют для дальнейшего подбора компонентов вентиляционной системы.

Классы плотности

Разбираясь с классами плотности воздуховодов, надо понимать, что эти транспортирующие элементы могут быть использованы в разных системах: вентиляции и кондиционирования, воздушного отопления и дымоотведения. То есть, в некоторых из этих категориях требуется повышенная плотность элементов и стопроцентная герметичность соединительных стыков, поэтому оцинкованные воздуховоды делятся на два класса.

Воздуховоды класса «П»

Система оцинкованных воздуховодов, обозначенных буквой «П», то есть плотные, устанавливаются в вентиляцию, где используется мощное насосное оборудование, создающее максимальное давление воздуха до 1,4 кПа. Воздуховоды класса «П» имеют определенные признаки:

плотность соединения – высокая, для чего используются герметики или другие уплотняющие материалы;
наличие в местах стыка двух воздуховодов герметичного замка.

Такие воздуховоды используются практически во всех системах, связанных с отводом воздуха и дыма, а также при транспортировке газов. К тому же СНиПами рекомендовано проводить монтаж данного вида в зданиях, которые относятся к категории взрыво- и пожароопасных.

Класса «Н»

Буква «Н» в маркировке оцинкованных воздуховодов обозначается слово нормальные. То есть, к их соединению предъявляются не самые строгие требования. Допускается определенная утечка. Поэтому воздуховоды класса «Н» можно использовать в помещениях категории пожароопасности «В» или «Г», то есть, с минимальными показателями.

Расчет воздуховодов

Расчет воздуховодов вентиляции является одним из важнейших этапов проектирования системы подачи воздуха. Перед тем как приступить к непосредственному подбору площади сечения проводов, необходимо определить производительность вентиляции по воздуху.

Воздуховоды из пластика — это качественный и надёжный товар с длительным эксплуатационным сроком

Расчет производительности по воздуху системы вентиляции

Для начала необходим план объекта, на котором указаны площади и назначение всех комнат. Подача воздуха предусматривается только в те помещения, в которых люди находятся длительное время (гостиная, спальня, кабинет). Не подается воздух в коридоры, поскольку попадает туда из жилых комнат, а далее – в кухни и санузлы. Оттуда воздушный поток выводится через вытяжную вентиляцию. Такая схема предотвращает распространение неприятных запахов по дому или квартире.

Количество подаваемого воздуха для каждого типа жилого помещения рассчитывается с использованием МГСН 3.01.01. и СНиП 41-01-2003. Стандартным объемом на 1 человека в каждой комнате является 60 м?/ч. Для спальни эта цифра может быть уменьшена в 2 раза до 30 м?/ч

Также стоит отметить, что при расчете принимают во внимание только люди, длительно находящихся в помещении

Следующим этапом является расчет воздухообмена по кратности. Кратность показывает, сколько раз в час происходит полное обновление воздуха в помещении. Минимальным значением является единица. Это значение предотвращает застой атмосферы в комнатах.

Перед монтажом труб системы вентиляции производятся необходимые замеры и составляется технический проект

Исходя из вышесказанного, для определения расхода воздуха требуется вычислить два параметра воздухообмена: по кратности и по количеству людей, из которых выбирается большее значение.

Расчет по количеству людей:

L = N х Lnorm, где

L – мощность приточной вентиляции, м?/ч;

N – число людей;

Lnorm – нормированное значение расхода воздуха на человека (типовое – 60 м?/ч, в состоянии сна – 30 м?/ч).

Расчет по кратности воздухообмена:

L = b х S х H, где

L – мощность приточной вентиляции, м?/ч;

b – кратность воздуха (жилые помещения – от 1 до 2, офисы – от 2 до 3);

S – площадь помещения, м?;

H – вертикальные размеры помещения (высота), м?.

После расчета воздухообмена для каждого помещения полученные значения суммируются для каждого метода. Большее и будет требуемой производительностью вентиляции. Например, типичными значениями являются:

комнаты и квартиры – 100-500 м?/ч;
коттеджи – 500-2000 м?/ч;
офисы – 1000-10000 м?/ч

Шланги для системы вентиляции имеют лёгкий вес и высокие параметры гибкости

Методика расчета сечения воздуховодов

Для расчета площади воздуховодов необходимо знать объем воздуха, который должен по ним протекать за промежуток времени (согласно предыдущему этапу расчета) и максимальную скорость потока. Расчетные значения сечения снижаются с увеличением скорости прохождения воздуха, однако при этом возрастает уровень шума. На практике, для коттеджей и квартир значение скорости выбирается в пределах 3-4 м/c.

Стоит отметить, что использовать низкоскоростные проводы с большими размерами не всегда представляется возможным ввиду сложности размещения в запотолочном пространстве. Уменьшить высоту конструкции можно используя прямоугольные воздуховоды, имеющие при аналогичной площади сечения меньшие габариты, по сравнению с круглой формой. Однако монтировать круглые гибкие каналы быстрее и легче.

Компьютерное моделирование внутренних инженерных сетей вентиляции

Расчет площади воздуховода производится по формуле:

Sc = L х 2,778 / V, где

Sc – расчетный размер сечения провода, см?;

L – расход воздуха, м?/ч;

V – скорость воздуха в проводе, м/с;

2,778 – константа для пересчета различных размерностей.

Расчет фактической поперечной площади воздуховода круглого сечения производится по формуле:

Расчет фактической площади пластиковых воздуховодов прямоугольного сечения производится по формуле:

S = A х B / 100, где

S – площадь воздуховода фактическая, см?;

A и B – поперечные размеры воздуховода прямоугольного сечения, мм.

От того, насколько верно будет рассчитана система вентиляции, зависит качество оттока загрязнённого воздуха

Расчеты начинают с магистрального канала и проводят для каждой ветки. Скорость воздуха в главном канале может быть увеличена до 6-8 м/c. Следует добавить, что в бытовых вентиляционных системах, как правило, применяют круглые каналы диаметром 100-250 мм или с аналогичной площадью сечения прямоугольные. Очень удобно использовать для выбора пластиковых воздуховодов для вентиляции каталоги Вентс.

Расчет потери напора воздуха в системе вентиляции

Назначение	Основное требование
Бесшумность	Мин. потери напора
Магистральные каналы	Главные каналы	Ответвления
Приток	Вытяжка	Приток	Вытяжка
Жилые помещения	3	5	4	3	3
Гостиницы	5	7.5	6.5	6	5
Учреждения	6	8	6.5	6	5
Рестораны	7	9	7	7	6
Магазины	8	9	7	7	6

Исходя из этих значений следует рассчитывать линейные параметры воздуховодов.

Расчет нужно начинать с составления схемы системы вентиляции с обязательным указанием пространственного расположения воздуховодов, длины каждого участка, вентиляционных решеток, дополнительного оборудования для очистки воздуха, технической арматуры и вентиляторов. Потери определяются вначале по каждой отдельной линии, а потом суммируются. По отдельному технологическому участку потери определяются с помощью формулы P = L×R+Z, где P – потери воздушного давления на расчетном участке, R – потери на погонном метре участка, L – общая длина воздуховодов на участке, Z – потери в дополнительной арматуре системы вентиляции.

Для расчета потерь давления в круглом воздуховоде используется формула Pтр. = (L/d×X) × (Y×V)/2g. X – табличный коэффициент трения воздуха, зависит от материала изготовления воздуховода, L – длина расчетного участка, d – диаметр воздуховода, V – требуемая скорость воздушного потока, Y – плотность воздуха с учетом температуры, g – ускорение падения (свободного). Если система вентиляции имеет квадратные воздуховоды, то для перевода круглых значений в квадратные следует пользоваться таблицей № 2.

Табл. № 2. Эквивалентные диаметры круглых воздуховодов для квадратных

Размеры	150	200	250	300	350	400	450	500
250	210	245	275
300	230	265	300	330
350	245	285	325	355	380
400	260	305	345	370	410	440
450	275	320	365	400	435	465	490
500	290	340	380	425	455	490	520	545
550	300	350	400	440	475	515	545	575
600	310	365	415	460	495	535	565	600
650	320	380	430	475	515	555	590	625
700	390	445	490	535	575	610	645
750	400	455	505	550	590	630	665
800	415	470	520	565	610	650	685
850	480	535	580	625	670	710
900	495	550	600	645	685	725
950	505	560	615	660	705	745
1000	520	575	625	675	720	760
1200	620	680	730	780	830
1400	725	780	835	880
1600	830	885	940
1800	870	935	990

По горизонтали указана высота квадратного воздуховода, а по вертикали ширина. Эквивалентное значение круглого сечения находится на пересечении линий.

Потери давления воздуха в изгибах берутся из таблицы № 3.

Табл. № 4. Потери давления в диффузорах

В таблице № 5 дается общая диаграмма потерь на прямолинейном участке.

Табл. № 5. Диаграмма потерь давления воздуха в прямолинейных воздуховодах

Все отдельные потери на данном участке воздуховода суммируются и корректируются с таблицей № 6. Табл. № 6. Расчет понижения давления потока в системах вентиляции

Во время проектирования и расчетов существующие нормативные акты рекомендуют, чтобы разница в величине потерь давления между отдельными участками не превышала 10%. Вентилятор нужно устанавливать в участке системы вентиляции с наиболее высоким сопротивлением, самые удаленные воздуховоды должны иметь минимальное сопротивление. Если эти условия не выполняются, то необходимо изменять план размещения воздуховодов и дополнительного оборудования с учетом требований положений.

Калькулятор

Производительность по воздуху

Расчет системы вентиляции начинается с определения производительности по воздуху (воздухообмена), измеряемой в кубометрах в час. Для расчетов нам потребуется план объекта, где указаны наименования (назначения) и площади всех помещений.

Подавать свежий воздух требуется только в те помещения, где люди могут находиться длительное время: спальни, гостиные, кабинетыи т. п. В коридоры воздух не подается, а из кухни и санузлов удаляется через вытяжные каналы. Таким образом, схема движения воздушных потоков будет выглядеть следующим образом: свежий воздух подается в жилые помещения, оттуда он (уже частично загрязненный) попадает в коридор, из коридора — в санузлы и на кухню, откуда удаляется через вытяжную вентиляцию, унося с собой неприятные запахи и загрязнители. Такая схема движения воздуха обеспечивает воздушный подпор «грязных» помещений, исключая возможность распространения неприятных запахов по квартире или коттеджу.

Для каждого жилого помещения определяется количество подаваемого воздуха. Расчет обычно ведется в соответствии со СНиП 41-01-2003и МГСН 3.01.01. Поскольку СНиП задает более жесткие требования, то в расчетах мы будем ориентироваться на этот документ. В нем говорится, что для жилых помещений без естественного проветривания (то есть там, где окна не открывают) расход воздуха должен составлять не менее 60 м³/ч на человека. Для спален иногда используют меньшее значение — 30 м³/ч на человека, поскольку в состоянии сна человек потребляет меньше кислорода (это допустимо по МГСН, а также по СНиП для помещений с естественным проветриванием). При расчете учитываются только люди, находящиеся в помещении длительное время. Например, если у вас в гостиной пару раз в году собирается большая компания, то увеличивать производительность вентиляции из-за них не нужно. Если же вы хотите, чтобы гости чувствовали себя комфортно, можно установить VAV-систему, которая позволяет регулировать расход воздуха раздельно в каждом помещении. С такой системой вы сможете увеличить воздухообмен в гостиной за счет его снижения в спальне и других помещениях.

После расчета воздухообмена по людям нам нужно рассчитать воздухообмен по кратности (этот параметр показывает, сколько раз в течение одного часа в помещении происходит полная смена воздуха). Чтобы воздух в помещении не застаивался, нужно обеспечить хотя бы однократный воздухообмен.

Таким образом, для определения требуемого расхода воздуха нам нужно рассчитать два значения воздухообмена: по количеству людейи по кратности и, после чего выбрать большее из этих двух значений:

Расчет воздухообмена по количеству людей: L = N * Lnorm, гдеL — требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;
N — количество людей;

Lnorm — норма расхода воздуха на одного человека:

в состоянии покоя (сна) — 30 м³/ч;
типовое значение (по СНиП) — 60 м³/ч;
Расчет воздухообмена по кратности:L = n * S * H, где
L — требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;

n — нормируемая кратность воздухообмена:

для жилых помещений – от 1 до 2, для офисов – от 2 до 3;

S — площадь помещения, м²;

H — высота помещения, м;

Рассчитав необходимый воздухообмен для каждого обслуживаемого помещения, и сложив полученные значения, мы узнаем общую производительность системы вентиляции. Для справки типовые значения производительности вентиляционных систем: