Какой должна быть скорость воздуха в воздуховоде вентиляции по техническим нормам

Алгоритм выполнения расчетов

При проектировании, настройке или модификации уже действующей вентиляционной системы обязательно выполняются расчеты воздуховода. Это необходимо для того, чтобы правильно определить его параметры с учетом оптимальных характеристик производительности и шума в актуальных условиях.

При выполнении расчетов большое значение имеют результаты замеров расхода и скорости движения воздуха в воздушном канале.

Расход воздуха – объем воздушной массы, поступающий в систему вентиляции за единицу времени. Как правило, этот показатель измеряется в м³/ч.

Скорость движения – величина, которая показывает, насколько быстро воздух перемещается в системе вентиляции. Этот показатель измеряется в м/с.

Если известны эти два показателя, можно рассчитать площадь круглых и прямоугольных сечений, а также давление, необходимое для преодоления локального сопротивления или трения.

Составляя схему, нужно выбрать угол зрения с того фасада здания, который расположен в нижней части планировки. Воздуховоды отображаются сплошными толстыми линиями

Чаще всего используется следующий алгоритм проведения вычислений:

1. Составление аксонометрической схемы, в которой перечисляются все элементы.
2. На базе этой схемы рассчитывается длина каждого канала.
3. Измеряется расход воздуха.
4. Определяется скорость потока и давление на каждом участке системы.
5. Выполняется расчет потерь на трение.
6. С использованием нужного коэффициента выполняется расчет потерь давления при преодолении локального сопротивления.

При выполнении расчетов на каждом участке сети воздухораспределения получаются разные результаты. Все данные нужно уравнять посредством диафрагм с веткой наибольшего сопротивления.

Вычисление площади сечения и диаметра

Правильный расчет площади круглых и прямоугольных сечений очень важен. Неподходящий размер сечения не позволит обеспечить нужный воздушный баланс.

Слишком большой воздуховод займет много места и уменьшит эффективную площадь помещения. Если выбрать слишком маленький размер каналов, будут появляться сквозняки, так как увеличится давление потока.

Для того, чтобы рассчитать необходимую площадь сечения (S), нужно знать значения расхода и скорости движения воздуха.

Для вычислений используется следующая формула:

S = L/3600*V,

при этом L – расход воздуха (м³/ч), а V – его скорость (м/с);

Используя следующую формулу, можно посчитать диаметр воздуховода (D):

D = 1000*√(4*S/π), где

S – площадь сечения (м²);

π – 3,14.

Если планируется установка прямоугольных, а не круглых воздуховодов, вместо диаметра определяют необходимую длину/ширину воздушного канала.

Все полученные значения сопоставляют со стандартами ГОСТ и выбирают изделия, наиболее близкие по диаметру или площади сечения

При выборе такого воздуховода в расчет берется примерное сечение. Используется принцип a*b ≈ S, где a – длина, b – ширина, а S – площадь сечения.

Согласно нормативам, соотношение ширины и длины не должно быть выше 1:3. Также следует пользоваться таблицей типовых размеров, предоставляемой заводом-изготовителем.

Чаще всего встречаются такие размеры прямоугольных каналов: минимальные габариты – 0,1 м х 0,15 м, максимальные – 2 м х 2 м. Преимущество круглых воздуховодов в том, что они отличаются меньшим сопротивлением и, соответственно, создают меньше шума при работе.

Расчет потери давления на сопротивление

По мере продвижения воздуха по магистрали создается сопротивление. Для его преодоления вентилятор приточной установки создает давление, которое измеряют в Паскалях (Па).

Потерю давления можно снизить, увеличив сечение воздуховода. При этом может быть обеспечена примерно одинаковая скорость потока в сети

Для того, чтобы подобрать подходящую приточную установку с вентилятором нужной производительности, необходимо рассчитать потерю давления на преодоление локального сопротивления.

Применяется эта формула:

P=R*L+Ei*V2*Y/2, где

R – удельная потеря давления на трение на определенном участке воздуховода;

L – длина участка (м);

Еi – суммарный коэффициент локальной потери;

V – скорость воздуха (м/с);

Y – плотность воздуха (кг/м3).

Значения R определяются по нормативам. Также этот показатель можно рассчитать.

Если сечение воздуховода круглое, потери давления на трение (R) рассчитываются следующим образом:

R = (X*D/В) * (V*V*Y)/2g, где

X – коэфф. сопротивления трения;

L – длина (м);

D – диаметр (м);

V – скорость воздуха (м/с), а Y – его плотность (кг/ м³);

g – 9,8 м/с².

Если же сечение не круглое, а прямоугольное, в формулу необходимо подставить альтернативный диаметр, равный D = 2АВ/(А + В), где А и В – стороны.

Расчет скорости воздуха в воздуховоде по сечению: таблицы, формулы

При расчете и установке вентиляции большое внимание уделяется количеству свежего воздуха, поступающего по этим каналам. Для вычислений используются стандартные формулы, которые хорошо отражают зависимость между габаритами вытяжных устройств, скоростью движения и расходом воздуха. Некоторые нормы прописаны в СНиПах, но в большинстве своем имеют рекомендательный характер

Некоторые нормы прописаны в СНиПах, но в большинстве своем имеют рекомендательный характер.

Общие принципы расчета

Воздуховоды могут быть изготовлены из различных материалов (пластик, металл) и иметь разные формы (круглые, прямоугольные). СНиП регулирует только габариты вытяжных устройств, но не нормирует количество притяжного воздуха, т. к. его потребление в зависимости от типа и назначения помещения может сильно различаться. Этот параметр высчитывается по специальным формулам, которые подбираются отдельно.

Нормы установлены только для социальных объектов: больниц, школ, дошкольных учреждений. Они прописаны в СНиПах для таких зданий. При этом отсутствуют четкие правила по скорости движения воздуха в воздуховоде. Есть только рекомендуемые значения и нормы для принудительной и естественной вентиляции в зависимости от ее типа и назначения, их можно посмотреть в соответствующих СНиПах. Это отражено в таблице, приведенной ниже.

Скорость движения воздуха измеряется в м/с.

Рекомендуемые скорости воздуха

Дополнить данные в таблице можно следующим образом: при естественной вентиляции скорость движения воздуха не может превышать 2 м/с независимо от ее назначения, минимальная допустимая – 0,2 м/с. В противном случае обновление газовой смеси в помещении будет недостаточным. При принудительной вытяжке максимально допустимым считается значение 8 -11 м/с для магистральных воздуховодов. Превышать данные нормы не следует, т. к. это создаст слишком большое давление и сопротивление в системе.

Формулы для расчета

Для проведения всех необходимых вычислений необходимо обладать некоторыми данными. Чтобы вычислить скорость воздуха, понадобится следующая формула:

ϑ= L / 3600*F, где

ϑ – скорость потока воздуха в трубопроводе вентиляционного устройства, измеряется в м/с;

L – расход воздушных масс (данная величина измеряется в м3/ч) на том участке вытяжной шахты, для которого производится вычисление;

F – площадь поперечного сечения трубопровода, измеряется в м2.

По данной формуле и производится расчет скорости воздуха в воздуховоде, причем его фактическое значение.

Из этой же формулы можно вывести и все остальные недостающие данные. Например, чтобы рассчитать расход воздуха, формулу необходимо преобразовать следующим образом:

L = 3600 x F x ϑ.

В некоторых случаях подобные вычисления производить сложно или не хватает времени. В этом случае можно использовать специальный калькулятор. Встречается множество подобных программ в интернете. Для инженерных бюро лучше установить специальные калькуляторы, которые обладают большей точностью (вычитают толщину стенки трубы при расчете ее площади поперечного сечения, ставят большее количество знаков в число пи, высчитывают более точный расход воздуха и т. д.).

Знать скорость движения воздуха необходимо для того, чтобы вычислить не только объем подачи газовой смеси, но и для определения динамического давления на стенки каналов, потерь на трение и сопротивление и т.д.

Несколько полезных советов и замечаний

Как можно понять из формулы (или при проведении практических расчетов на калькуляторах), скорость воздуха увеличивается при уменьшении размеров трубы. Их этого факта можно извлечь ряд преимуществ:

• не возникнет потерь или необходимости в прокладке дополнительного вентиляционного трубопровода для обеспечения необходимого расхода воздуха, если габариты помещения не позволяют провести каналы больших размеров;
• можно прокладывать трубопроводы меньших размеров, что в большинстве случаев проще и удобней;
• чем меньше диаметр канала, тем дешевле его стоимость, снизится цена и на доборные элементы (заслонки, клапаны);
• меньший размер труб расширяет возможности монтажа, их можно расположить так, как нужно, практически не подстраиваясь под внешние стесняющие факторы.

Однако при прокладке воздуховодов меньшего диаметра необходимо помнить, что при повышении скорости воздуха повышается динамическое давление на стенки труб, увеличивается и сопротивление системы, соответственно потребуется более мощный вентилятор и дополнительные расходы. Поэтому до монтажа необходимо тщательно провести все расчеты, чтобы экономия не обернулась большими затратами или даже убытками, т.к. постройку, не соответствующую нормам СНиП могут не допустить до эксплуатации.

Расчет естественной вытяжной вентиляции

Потом, в связи от участка открытия верхних и нижних соответственно, приточных и вытяжных фрамуг в помещении приблизительно в центре высоты сооружения получается степень одинаковых давлений, в этом месте влияние точно также нулю. В соответствии, влияние в степени сосредоточении нижних просветов станет равняться:

• где ср– равна средней температуре плотности воздушных масс в помещении, кг/м3;
• h1– высoта oт плоскости одинаковых давлений до нижних просветов, м.

На уровне центров верхних просветов, выше плоскости одинаковых давлений образуется избыточное напряжение, Па, равняющееся:

Именно это давление и оказывает воздействие на вытяжку воздуха. Общее напряжение, располагающее для обмена воздушных потоков в комнате:

Исходные данные для вычислений

Когда известна схема вентиляционной системы, размеры всех воздухопроводов подобраны и определено дополнительное оборудование, схему изображают во фронтальной изометрической проекции, то есть аксонометрии. Если ее выполнить в соответствии с действующими стандартами, то на чертежах (или эскизах) будет видна вся информация, необходимая для расчета.

1. С помощью поэтажных планировок можно определить длины горизонтальных участков воздухопроводов. Если же на аксонометрической схеме проставлены отметки высот, на которых проходят каналы, то протяженность горизонтальных участков тоже станет известна. В противном случае потребуются разрезы здания с проложенными трассами воздухопроводов. И в крайнем случае, когда информации недостаточно, эти длины придется определять с помощью замеров по месту прокладки.
2. На схеме должно быть изображено с помощью условных обозначений все дополнительное оборудование, установленное в каналах. Это могут быть диафрагмы, заслонки с электроприводом, противопожарные клапаны, а также устройства для раздачи или вытяжки воздуха (решетки, панели, зонты, диффузоры). Каждая единица этого оборудования создает сопротивление на пути воздушного потока, которое необходимо учитывать при расчете.
3. В соответствии с нормативами на схеме возле условных изображений воздуховодов должны быть проставлены расходы воздуха и размеры каналов. Это определяющие параметры для вычислений.
4. Все фасонные и разветвляющие элементы тоже должны быть отражены на схеме.

Если такой схемы на бумаге или в электронном виде не существует, то придется ее начертить хотя бы в черновом варианте, при вычислениях без нее не обойтись.

Расчёт скорости воздуха в воздуховоде — Мир Климата и Холода

Расчёт скорости воздуха в воздуховоде — это задача по определению скорости воздуха при известных расходе и сечении воздуховода.

Расчёт скорости воздуха в воздуховоде онлайн

Курс МП1 — расчет воздуховодов и воздухообмена

Для расчета скорости воздуха в воздуховоде онлайн рекомендуем воспользоваться представленным выше калькулятором. Исходными данными для расчета являются:

• Расход воздуха
• Сечение воздуховода (диаметр для круглых воздуховодов, ширина и высота для прямоугольных).

Важным отличием нашего калькулятора является тот факт, что в результате расчета вы узнаете не только фактическую скорость воздуха, но и падение давления на 1 метр длины — эта величина поможет вам определить аэродинамическое сопротивление вентиляционной сети.

Зачем выполнять расчёт скорости воздуха в воздуховоде

Задача расчёта скорости воздуха в воздуховоде обычно возникает при проверке проекта вентиляции, в котором указан расход и выбрано сечение воздуховода.

Цель расчёта — понять, правильно ли выбрано сечение воздуховода для данного расхода воздуха. Кроме того, скорость воздуха в воздуховоде должна быть указана на аксонометрической схеме системы вентиляции.

Формула расчёта скорости воздуха в воздуховоде

В общем случае скорость воздуха в воздуховоде определяется по формуле:

v = G/S, где G и S — соответственно, расход воздуха в воздуховоде и площадь его сечения.

При использовании этой формулы следует учитывать размерности расхода и площади. Чаще всего расход выражен в м3/час, а размеры воздуховода — в миллиметрах, то есть площадь сечения будет в мм2. Подстановка чисел в м3/час и мм2 недопустима. Для получения скорости воздуха в м/с следует пересчитать расход воздуха в кубических метрах в секунду (м3/с), а площадь сечения в квадратных метрах (м2).

Пример расчёта скорости воздуха в воздуховоде

Например, для воздуховода 600×300 с расходом воздуха 2000 м3/час получим:

1. Размеры воздуховода переводим в метры, имеем 0,6 и 0,3 м.
2. Площадь сечения S = 0,6·0,3 = 0,18 м2
3. Расход воздуха G = 2000 м3/час = 2000/3600 м3/с = 0,56 м3/с
4. Скорость воздуха v = G/S = 0,56/0,18 = 3,1 м/с.

Рекомендуемая скорость воздуха в воздуховодах

Рекомендуемая скорость воздуха в воздуховодах составляет:

• До 4 м/с — для общеобменных систем вентиляции с сечением воздуховодов до 600×600
• До 6 м/с — для систем вентиляции с сечением воздуховодов более 600×600
• До 10 м/с — для систем дымоудаления и специфических систем вентиляции.

Расчёт скорости воздуха в круглом воздуховоде

Формула расчёта скорости воздуха в воздуховоде может быть адаптирована для круглых воздуховодов с учётом привычных размерностей входящих в неё величин:

Например, для расхода воздуха 550 м3/час в воздуховоде диаметром 200 мм получим:

v = 354·550/2002 = 4,9 м/с

В общеобменных системах вентиляции не рекомендуется превышать скорость 4 м/с во избежание шума в воздуховодах и повышенного аэродинамического сопротивления. Поэтому в данном примере рекомендуется применить воздуховод диаметром 250 мм (v = 354·550/2502 = 3,1 м/с)

Расчёт скорости воздуха в прямоугольном воздуховоде

Для прямоугольного воздуховода формула расчёта скорости воздуха преображается следующим образом:

v = 278·G/(A·B), где G — расход воздуха в м3/час, A и B — стороны сечения воздуховода в миллиметрах.

Для вышеприведённого примера (2000 м3/час в воздуховоде 600×300) получим:

v = 278·2000/(600·300) = 3,1 м/с, как и было найдено выше.

Таблицы скорости воздуха

Для определения скорости воздуха в воздуховоде в ходе проверки проекта удобно пользоваться готовыми таблицами. Они составляются отдельно для круглых и прямоугольных воздуховодов. В них по вертикали указаны сечения воздуховодов, а в ячейках — расход воздуха. Искомая скорость указана в столбцах.

Ниже представлены таблицы скоростей воздуха для круглых и прямоугольных воздуховодов.

В качестве примера примем, что по круглому воздуховоду диаметром 200 мм прокачивается 420 м3/ч воздуха.

Так как 420 гораздо ближе к 452, чем к 339, то можно сделать вывод, что скорость воздуха — «почти 4 м/с». Это допустимая скорость для общеобменных систем вентиляции, значит, сечение воздуховода в проекте подобрано верно.

Этап первый

Сюда входит аэродинамический расчёт механических систем кондиционирования или вентиляции, который включает ряд последовательных операций.Составляется схема в аксонометрии, которая включает вентиляцию: как приточную, так и вытяжную, и подготавливается к расчёту.

Размеры площади сечений воздуховодов определяются в зависимости от их типа: круглого или прямоугольного.

Формирование схемы

Схема составляется в аксонометрии с масштабом 1:100. На ней указываются пункты с расположенными вентиляционными устройствами и потреблением воздуха, проходящего через них.

Здесь следует определиться с магистралью – основной линией исходя из которой проводятся все операции. Она представляет собой цепь последовательно соединённых отрезков, с наибольшей нагрузкой и максимальной протяжённостью.

Выстраивая магистраль, следует обратить внимание на то какая система проектируется: приточная или вытяжная

Приточная

Здесь линия расчёта выстраивается от самого удалённого распределителя воздуха с наибольшим потреблением. Она проходит через такие приточные элементы, как воздуховоды и вентиляционная установка вплоть до места где происходит забор воздуха. Если же система должна обслуживать несколько этажей, то распределитель воздуха располагают на последнем.

Вытяжная

Строится линия от самого удалённого вытяжного устройства, максимально расходующего воздушный поток, через магистраль до установки вытяжки и дальше до шахты, через которую осуществляется выброс воздуха.

Если планируется вентиляция для нескольких уровней и установка вытяжки располагается на кровле или чердаке, то линия расчёта должна начинаться с воздухораспределительного устройства самого нижнего этажа или подвала, который тоже входит в систему. Если установка вытяжки находится в подвальном помещении, то от воздухораспределительного устройства последнего этажа.

Вся линия расчёта разбивается на отрезки, каждый из них представляет собой участок воздуховода со следующими характеристиками:

• воздуховод единого размера сечения;
• из одного материала;
• с постоянным потреблением воздуха.

Следующим шагом является нумерация отрезков. Начинается она с наиболее удалённого вытяжного устройства или распределителя воздуха, каждому присваивается отдельный номер. Основное направление – магистраль выделяется жирной линией.

Далее, на основе аксонометрической схемы для каждого отрезка определяется его протяжённость с учётом масштаба и потребления воздуха. Последний представляет собой сумму всех величин потребляемого воздушного потока, протекающего через ответвления, которые примыкают к магистрали. Значение показателя, который получается в результате последовательного суммирования, должно постепенно возрастать.

Определение размерных величин сечений воздуховодов

Производится исходя из таких показателей, как:

• потребление воздуха на отрезке;
• нормативные рекомендуемые значения скорости движения воздушного потока составляют: на магистралях — 6м/с, на шахтах где происходит забор воздуха – 5м/с.

Рассчитывается предварительное размерная величина воздуховода на отрезке, которая приводится к ближайшему стандартному. Если выбирается прямоугольный воздуховод, то значения подбираются на основе размеров сторон, отношение между которыми составляет не более чем 1 к 3.

С чего начинать?

Диаграмма потери напора на каждый метр воздуховода.

Очень часто приходится сталкиваться с достаточно простыми схемами вентиляции, в которых присутствует воздухопровод одного диаметра и нет никакого дополнительного оборудования. Такие схемы просчитываются достаточно просто, но что делать, если схема сложная с множеством ответвлений? Согласно методике просчета потерь давления в воздуховодах, которая изложена во многих справочных изданиях, нужно определить самую длинную ветвь системы либо ветку с наибольшим сопротивлением. Выяснить таковую по сопротивлению на глаз удается редко, поэтому принято вести расчет по самой протяженной ветви. После этого пользуясь величинами расходов воздуха, проставленных на схеме, всю ветку делят на участки по этому признаку. Как правило, расходы меняются после разветвлений (тройников) и при делении лучше всего ориентироваться на них. Бывают и другие варианты, например, приточные или вытяжные решетки, встроенные прямо в магистральный воздуховод. Если на схеме это не показано, а такая решетка имеется, потребуется расход после нее высчитать. Участки нумеруют начиная от самого удаленного от вентилятора.

Особенности выбора вентилятора

В выборе вентилятора надо руководствоваться следующими требованиями:

Схема определения шумовых характеристик канальных вентиляторов.

1. У устройства должен быть минимальный удельный уровень мощности звука и узкий спектр звуковых волн, соответствующий предъявляемым условиям эксплуатации.
2. Мощность вентилятора выбирается в соответствии с суммарными потерям при движении воздуха по каналам сети.
3. Не рекомендуется применять крыльчатку с числом лопастей меньше 12. Такие конфигурации зачастую создают дополнительные тона аэродинамического шума при прохождении воздушной среды через крыльчатку. Усиление шумов определяется отдельным устройством вентилятора, отклонением воздушных масс при попадании на крыльчатку и дальнейшим взаимодействием потока с внутренней поверхностью воздуховодов.
4. В сетях, где расход регулируется, отдельно учитывают воздействие изменения аэродинамических характеристик на громкость работы вентилятора. Снижение расхода при изменении угла установки лопастей может существенно усилить создаваемый шум.
5. Дополнительно отрегулировать громкость работы агрегата позволит понижение частоты оборотов рабочего колеса в диапазоне регулирования при неизменной мощности.
6. Штуцеры вентилятора и подключаемые участки воздуховода лучше соединять через гибкие вставки, гасящие вибрации, которые передает корпус агрегата на остальные участки.

Виды и размеры

Способ изготовления предопределяет деление круглых вентканалов на:

• Прямошовные.
• Спирально-сварные.
• Спирально-навивные.

По жёсткости изделия подразделяются на жёсткие, полужёсткие и гибкие (гофрорукава). Гибкие в свою очередь делятся на каркасные и бескаркасные.

По коэффициенту плотности воздуховоды классифицируются как плотные (маркировка «П») и нормальные («Н»). Данная классификация предопределяет возможность использования вентканала в системе вентиляции с принудительной циркуляцией.

По способу соединения выделяют фланцевые и бесфланцевые модели:

• Фланцевый способ предполагает стыковку отдельных элементов трубопровода посредством болтов и уплотнительных прокладок.
• Бесфланцевые воздуховоды соединяются по типу бандажа.

Прямошовные (промышленные)

Особенность прямошовных воздуховодов – дополнительная жёсткость конструкции, придаваемая сварным или замковым швом. Сварка обеспечивает вентиляционной магистрали наибольшую прочность и герметичность.

Длина прямошовных вентканалов стандартизирована и, как правило, не превышает 1,25 м. Это усложняет конструкцию вентиляционного контура и требует монтажа креплений на каждом стыковочном блоке.

Диапазон же диаметров прямошовных воздуховодов круглого сечения достаточно широк: от 10 сантиметров до 2 метров.

Спирально сварные и спирально навивные (замковые)

Воздуховоды спирального типа бывают только круглыми. Они признаются наиболее эффективными, т.к. идущие по спирали швы обеспечивают прочность вентканалам и увеличивают аэродинамические характеристики воздушного потока.

Заключение

Этот несложный расчет является частью аэродинамического расчета системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Такие расчеты выполняются в специализированных программах или, например, в Excel.

Источники

• https://sovet-ingenera.com/vent/raschety/skorost-vozduxa-v-vozduxovode.html
• https://mir-klimata.info/raschjot-skorosti-vozduha-v-vozduhovode/
• https://1poclimaty.ru/raschet/dopustimye-skorosti-vozduxa-v-vozduxovodax.html
• https://OmShantiDom.ru/sistemy/kak-rasschitat-rashod-vozduha.html
• https://oventilyacii.ru/ventilyaciya/skorost-vozduha-v-vozduhovode.html
• https://kaminguru.com/kommunikacii/skorost-vozduha-v-vozduhovode.html
• http://airducts.ru/skorost-v-vozduxovode/