Скорость воздуха в воздуховоде: способы определения и полезные советы

Материал и форма сечения

Первое, что делается еще на этапе подготовки к проектированию – это подбирается материал для воздухопроводов, их форма, ведь при трении газов о стенки канала создается сопротивление их движению. Каждый материал имеет разную шероховатость внутренней поверхности, и следовательно при выборе воздуховодов будут различными показатели сопротивления движению воздушного потока.

В зависимости от специфики монтажа, качества воздушной смеси, которое будет перемещаться по системе и бюджету на проведение работ, выбирают нержавеющие, пластиковые или стальные каналы с оцинкованным покрытием, круглого или прямоугольного сечения.

Прямоугольными трубами пользуются, чаще всего, для сохранения полезного пространства. Круглые, напротив, достаточно громоздки, но имеют лучшие аэродинамические показатели и как следствие, шумность конструкции. Для правильного построения вентиляционной сети важными параметрами являются: площадь сечения воздухопроводов, расход воздуха и его скорость при движении по каналу.

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.

Рекомендованные нормы скорости воздухообмена

Во время составления проекта здания выполняют расчет каждого отдельного участка. На производстве это цеха, в жилых домах – квартиры, в частном доме – поэтажные блоки или отдельные комнаты.

Перед установкой системы вентиляции известно, каковы маршруты и размеры главных магистралей, какой геометрии необходимы вентиляционные каналы, какой размер труб является оптимальным.

Не стоит удивляться габаритным размерам воздуховодов в заведениях общественного питания или других учреждениях – они рассчитаны на вывод большого количества использованного воздуха

Расчеты, связанные с передвижением воздушных потоков внутри жилых и производственных зданий, относят к разряду наиболее сложных, поэтому заниматься ими обязаны опытные квалифицированные специалисты.

Рекомендованная скорость воздуха в воздуховодах обозначена в СНиП — нормативной государственной документации, и при проектировании или сдаче объектов ориентируются именно на нее.

В таблице указаны параметры, которых следует придерживаться при устройстве вентиляционной системы. Числами указана скорость перемещения воздушных масс по местам установки каналов и решеток в общепринятых единицах – м/с

Считается, что внутри помещений скорость воздуха не должна превышать показатель 0,3 м/с.

Исключения составляют временные технические обстоятельства (например, ремонтные работы, установка строительной техники и др.), во время которых параметры могу превышать нормативы максимум на 30 %.

В больших по объему помещениях (гаражах, производственных цехах, складах, ангарах) часто вместо одной вентиляционной системы действуют две.

Нагрузка делится пополам, следовательно, и скорость воздуха подбирают так, чтобы она обеспечивала по 50 % общего расчетного объема перемещения воздуха (удаления загрязненного или подачи чистого).

При возникновении форс-мажорных обстоятельств возникает необходимость в резкой смене скорости воздуха или полной приостановке работы вентиляционной системы.

Например, по требованиям пожарной безопасности скорость движения воздуха снижают до минимума в целях предотвращения распространения по соседним помещениям огня и дыма во время возгорания.

С этой целью в воздуховодах и на переходных участках монтируют отсекатели и клапаны.

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.

Формы сечения

По форме сечения трубы для данной системы делятся на круглые и прямоугольные. Круглые применяются в основном на больших промышленных предприятиях. Так как для них требуется большая площадь помещения. Прямоугольные сечения хорошо подходят для жилых домов, детских садов, школ и поликлиник. По уровню шума трубы с круглым сечением находятся на первом месте, так как от них исходит минимум шумовых колебаний. От труб с прямоугольным сечением шумовых колебаний немного больше.

Изготавливаются трубы обоих сечений чаще всего из стали. Для труб круглого сечения сталь применяют менее твердую и упругую, для труб с прямоугольным сечением – наоборот, чем тверже сталь, тем прочнее труба.

В заключении хочется еще раз сказать о внимании к установке воздуховодов, к проводимым расчетам. Помните, насколько правильно вы все выполните, настолько желаемым будет функционирование системы в целом. И, конечно, нельзя забывать о безопасности. Детали для системы следует выбирать внимательно. Следует помнить главное правило: дешево – не значит качественно.

Скорость в воздуховоде

Какой должна быть скорость воздуха, что транспортируется по воздуховоду и как ее рассчитать?

Естественно, что скорость в воздуховоде, зависит в первую очередь от количества, воздуха перемещающегося внутри воздуховода за единицу времени, а также от площади поперечного сечения воздуховода. Чем больше расход воздуха и, конечно, чем меньше размеры воздуховода, тем выше значение скорости воздуха в нем.

Скорость в воздуховоде строго не регламентируется нормативными документами, но в справочниках проектировщиков можно найти рекомендуемые значение этого параметра. Различают рекомендуемую скорость движения воздуха в воздуховоде для гражданских и для промышленных зданий. Значение рекомендуемой скорости для гражданских зданий равно 5-6 м/с, в то же время для промышленных — от 6-12 м/с. Ниже приведены значения скоростей в различных типах (участках) воздуховодов.

Таблица 1 — Значения рекомендуемой скорости движения воздуха по воздуховодам.

Проектировщики определяют скорость в воздуховоде во время выполнения аэродинамического расчета системы вентиляции. Но нет необходимости производить аэродинамический расчет для того, чтобы только определить скорость воздуха в вентиляционном канале. Поэтому, приведем пример простого расчета скорости в воздуховоде.

Пример расчета скорости воздуха в воздуховоде

Исходными данными в этом случае послужат:

• расход воздуха на участке;
• рекомендуемая скорость движения воздуха, которую мы принимаем по таблице 1.

Алгоритм расчета скорости в воздуховоде:

• определение расчетной площади сечения воздуховода;
• по расчетной площади определяют фактическое значение скорости в воздуховоде.

Итак, начнем. Для примера возьмем гражданское здание. Допустим у нас есть расход на участке 1-2, который составляет 3000 м 3 /ч. Для удобства и наглядности занесем данные в таблицу:

Определим расчетную площадь F_р в м 2 по формуле:

где G — расход воздуха на участке, м 3 /ч;

V_p — рекомендуемая скорость воздуха на участке, м/с.

Расчетная площадь в нашем случае равна:

Внесем данные в таблицу:

Далее воспользуемся каталогом воздуховодов, чтобы заполнить ячейки «размеры» и «стандартная площадь».

По расчетной площади принимаем на наш участок, воздуховод размером 300х500 мм площадью сечения 0,15 м 2 . Данные заносим в нашу таблицу:

Теперь нам осталось посчитать только фактическую скорость, которая и будет скоростью движения воздуха по участку 1-2. Расчет ведется по такой формуле:

где G — расход воздуха на участке, м 3 /ч;

F_ст — стандартная (принятая по каталогу) площадь сечения воздуховода, м 2 ;

Для нашего участка:

Окончательный вариант таблицы:

Вот мы и определили скорость в воздуховоде, которая равна 5,56 м/с, а это значит, что фактическая скорость соответствует рекомендуемым значениям.

Как Вы могли бы заметить, расчет скорости воздуха в воздуховоде влечет за собой подбор размеров воздуховода. После установки воздуховодов проверяют фактическую скорость воздуха в них. Для этого используют специальные приборы — анемометры .

Заключение

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

Как правильно подобрать параметры воздушного канала?

Из трех параметров, принимающих участие в расчете, нормируется только один, это диаметр круглого воздуховода или габаритные размеры канала прямоугольного сечения. В Приложении Н СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование» представлена нормаль диаметров и размеров, которых следует придерживаться при разработке вентиляционных систем. Остальные два параметра (скорость и расход воздушных масс) не нормируются, потребности в количестве свежего воздуха для вентиляции могут быть разными, иногда и довольно большими, поэтому расход определяется отдельными требованиями и расчетами. Только в жилых зданиях, детских садах, школах и учреждениях здравоохранения для помещений различного назначения прописаны четкие нормы вытяжки и притока. Эти значения представлены в нормативной документации, касающейся этих видов зданий.

Схема правильной установки канального вентилятора.

Скорость движения воздушных масс в каналах не ограничивается и не нормируется, ее следует принимать по результатам расчета, руководствуясь соображениями экономической целесообразности. В справочной технической литературе существуют рекомендуемые величины скоростей, которые можно принимать при тех или иных конкретных условиях. Рекомендуемые значения скорости движения воздуха, в зависимости от назначения воздухопровода для вентиляционных систем с механическим побуждением, отражены в Таблице 1.

Таблица 1

При естественном побуждении рекомендуемая скорость движения потока в системе варьируется от 0,2 до 1 м/с, что также зависит от функционального назначения каждого воздухопровода. В некоторых вытяжных шахтах высотных домов или сооружений эта величина может достигать 2 м/с.

Порядок вычислений

Изначально формула расчета скорости воздушного потока в канале представлена в справочниках под редакцией И.Г. Староверова и Р.В. Щекина в следующем виде:

L = 3600 x F x ϑ, где:

• L – расход воздушных масс на данном участке трубопровода, м³/ч;
• F – площадь поперечного сечения канала, м²;
• ϑ – скорость воздушного потока на участке, м/с.

Таблица расчета вентиляции.

Для определения скорости потока формула принимает такой вид:

ϑ= L / 3600 x F

Именно по ней рассчитывается действительная скорость воздуха в канале. Это нужно делать как раз по причине нормируемых значений диаметра или размеров трубы по СНиП. Вначале принимается рекомендуемая скорость для того или иного назначения воздухопровода и просчитывается его сечение. Далее диаметр канала круглого сечения определяется обратным просчетом по формуле площади круга:

F = π x D2 / 4, здесь D – диаметр в метрах.

Размеры канала прямоугольного сечения находят подбором ширины и высоты, произведение которых даст площадь сечения, эквивалентного расчетному. После этих вычислений подбирают ближайшие по нормали размеры воздухопровода (обычно принимают тот, который больше) и в обратном порядке находят величину действительной скорости потока в будущем воздуховоде. Данная величина потребуется для определения динамического давления на стенки трубы и вычисления потерь давления на трение и в местных сопротивлениях вентиляционной системы.