Расчёт площади воздушных каналов и фасонных изделий, аэродинамических и прочих критериев

На чтение: 6 минут Не хватает времени?

Главным параметром, характеризующим результативность системы вентиляции, считается расход воздуха. Его формируют как сумму значений на отдельных участках воздушных каналов со стабильным расходом, ограниченных ответвлениями или заслонками. На каждом таком участке выполняется расчёт площади воздушных каналов и фасонных изделий. При подсчете формы вентиляционных каналов и их квадратуры главным параметром считается скорость потока воздуха. Её указывают в нормативах и строительных правилах (СП). Для трубопроводов для магистралей она не должна быть больше 8 м/с, для отводов – не более пяти метров/с. А в месте поступления в пространство помещения скорость ограничена до трех метров/с.

Читайте в публикации

Для чего необходим расчёт площади воздушных каналов и фасонных изделий?

Обозначение квадратуры воздушных каналов нужно для создания прекрасно функционирующей системы вентиляции и оптимизации её параметров:

• объёмы перемещаемого воздуха;
• скорости масс воздуха;
• параметра шума;
• потребления энергии.

Более того, расчёт должен давать весь список дополнительных рабочих свойств. Например, надлежащий режим температур в помещении. Другими словами система вентиляции должна удалять излишек тепла и влаге или уменьшить потери тепла. При этом самая большая/самая маленькая температура и скорость поступающего в пространство помещения воздуха приводятся к соответствующим нормативам.

Регулируются и качественные параметры поступающего воздуха, а конкретно: его состав, кол-во взвешенных частиц, наличие и концентрация взрывоопасных компонентов и т.п.

Решётка вентиляции короба квадратного сечения

Какие данные необходимы для расчёта рабочих свойств воздушных каналов?

В первую очередь, во внимание принимаются важные параметры сооружения, например назначение самого строения, объём помещений, кол-во регулярно пребывающего персонала и посетителей, характерности процесса производства (для зданий промышленного назначения) и т.п.

Проектирование вентиляциоенных систем выполняется в согласии с такими нормами:

• СП 60.13330.2016 (важная редакция СНиП 41-01-2003);
• СП 7.13130.2013;
• ГОСТ 12.1.005-88 и некоторые прочие.

Как высчитать площадь воздушного канала разных типов сечений?

Расчёт квадратуры воздушных каналов различных сечений имеет собственные характерности, так как расход воздуха у них будет сильно разниться даже при похожих параметрах скорости перемещения масс воздуха и площади. Также, при расчёте сетей вентиляции большой протяжённости и/или разветвленности принимается во внимание влажность и температура окружающей среды (если она превосходит +20°С). А еще аэродинамическое сопротивление воздушных каналов и фасонных изделий, зависящее от формы и материала изготовления (разные коэффициенты трения). Учёт таких параметров выражается в применении разных поправочных коэффициентов в расчётных формулах.

Значимая информация! Параметры квадратуры канала и скорость перемещения потоков воздуха обратно пропорциональны. Другими словами, при большом сечении воздушного канала для обеспечения достаточного объёма перемещаемого воздуха достаточно меньшей скорости.

Расчёт квадратуры выполняется по двум показателям, взятым из норм (практически такие параметры описывают кратность обмена воздуха):

1. расход воздуха – R (м?/час);
2. скорость потока воздуха – V (м/с).

Формула площади воздушных каналов оперирует параметрами расхода воздуха, взятыми из норм:

S = R/k ? V, где

K – показатель, равный 3600.

Есть альтернативные формулы, оперирующие иными коэффициентами, например:

S = R ? 2,778/V.

Во время использования воздушных каналов большого сечения значительно уменьшается уровень шума потоков воздуха и расходы электрической энергии на их перемещение. Впрочем материалоёмкость подобных конструкций намного выше, что повышает их первоначальную стоимость.

Серьезное воздействие на результативность перемещение потоков воздуха оказывает форма сечения. В прямоугольных воздуховодах поток воздуха получает большее сопротивление. Впрочем четырехугольная форма более удобная для установки, особенно в случае дефицита места, и может находится очень близко к ключевым строительным конструкциям. Круглые воздушные каналы имеют лучшую аэродинамичность, однако не всегда подходят в интерьер. А изделия с большими художественными критериями имеют намного высокую цену. Если учитывать приведённые факты, в виде замены рекомендуется обратить собственное внимание на овальные воздушные каналы, сочетающее в себе эргономичность и результативность.

Каналы вентиляции на предприятии

Как сосчитать площадь круглого воздушного канала?

Для расчёта диаметра круглого вентиляционного канала применяется нормативная площадь сечения:

Фактическую площадь получают из формулы:

Как высчитать площадь воздушного канала сечения с прямыми углами?

Для прямоугольных коробов применяются те же формулы, что и для круглых. Длину сторон вычисляют по формуле:

Dп – диагональ прямоугольника, вписанного в круг (практически эквивалентный диаметр круга);

Практическая площадь узнаётся из формулы:

Также для вычисления ключевых показателей проектировщики применяют таблицы.

Расчёт площади округлого воздушного канала

Диаметры округлого воздушного канала вычисляются по его площади. Применяются следующие формулы:

Р – периметр окружности овалоида,

Площадь округлого воздушного канала вычисляется по формуле:

a, b – большой и небольшой диаметр овала, исходя из этого.

Овальные воздуховоды в себе сочетают преимущества прямоугольных и круглых

Расчёт площади фасонных частей воздушных каналов

При разработке разветвленных вентиляциоенных систем применяются разные фасонные изделия:

• расширения – тройники с одинаковым или различным сечением;
• утка – отвод s-образной формы;
• зонтик;
• переходники:

• между разными сечениями одной формы (в основном, различные диаметры);
• между разными типами сечений (например, от квадратной, к круглой).

Каждое из представленных фасонных изделий рассчитывается по индивидуальным формулам, благодаря чему их общий расчёт считается очень сложным. Даже профессиональным проектировщикам требуется инженерная помощь в расчётах площади воздушных каналов. Для этого они применяют специализированные программы.

Какие есть программы для определения показателей фасонных частей воздушных каналов?

Было разработано много программ для расчёта площади фасонных частей воздушных каналов:

• Vent-Calc v2.0 – универсальное средство проектирования и расчёта ключевых показателей вентиляциоенных систем. Как говорят разработчики, основными параметрами для расчёта являются расход воздуха и длина воздушных каналов. Получив от оператора эти сведения, программа собственными силами с вырабует образец вентиляционной сети с указыванием аэродинамического сопротивления по каждой ветки, ограниченной фасонными изделиями. Сумма данных показателей служит основой для выбора силовой вентилирующей установки. С недавних пор этот программный комплекс стал бесплатным;
• MagiCAD – ПО для проектирования различных типов технических коммуникаций. Файлы проекта могут быть импортированы в ADT и AutoCAD;
• GIDRV 3.093 – калькулятор расчёта площади воздушных каналов и фасонных изделий для естественного типа вентиляции с учитыванием аспирации строения;
• Fans 400 – специальное ПО для расчёта противодымной вентиляции;
• Ducter 2.5 – программа расчёта площади фасонных частей воздушных каналов.

Есть несколько более обычных программ и макросов, написанных на основе Микрософт Excel. Как правило они выполняют расчёт аэродинамики воздушных каналов разных сечений.

Также на некоторых сайтах можно повстречать онлайн-калькуляторы поверхностной площади воздушных каналов, которые рекомендуют компании, занимающиеся оказанием необходимых услуг.

Интерфейс программы Vent-calc v2.0.6.2011, закладка расчёта тепловой нагрузки калорифера

Калькулятор расчета нужного сечения воздушного канала

Расчёт скорости воздуха в воздушном канале

Расчёт делается на основе данных по обмену воздуха, взятых из документации нормативной базы. Такой параметр выражается в кратности – количестве раз полного замещения воздуха в помещении за один час. В данном случае формула определения необходимого объема станет иметь вид:

V = K ? W, где

V – объём поступившего воздуха (м?/час);

K – кратность (в час);

W – объём помещения.

Аналогичным образом, получив требуемый объём воздуха для помещения, определяем скорость, с которой он должен поступить, по формуле:

S – скорость перемещения масс воздуха (м/с);

V – объём применяемого воздуха (м?/ч);

P – площадь сечения трубы (см?).

Для домашних систем вентиляции скорость движения потоков воздуха не должна быть больше 3-4 м/с. В другом случае нужно повышать площадь воздушного канала для устранения возникновения шума.

Внешний заводской вентилятор с рекуператором для вентиляциоенных систем

Расчёт сопротивления сети воздушных каналов

При расчёте общего сопротивления вентиляционные системы очень важно понимать критерии потери давления как на прямых участках, так и в местах самого большего сопротивления.

При этом очень важно понимать как форму, так и материал изготовления воздушных каналов. Самыми популярными считаются изделия из:

• оцинкованная жесть толщиной 0,4-0,6 мм;
• нержавейка – встречается нечасто, по большей части на фирмах химической, фармацевтической и пищевой промышленности;
• металлопластиковые – состоят из слоя вспененного искусственного латекса или полимерного этилена, размещенного между 2-мя слоями волнистого алюминия. Выделяется малым весом и высокими звуко- и характеристиками теплоизоляции (показатель теплопроводимости не будет больше 0,019 Вт/(м°К)).
• воздуховоды гибкого типа – имеют круглое сечение, состоят из нескольких слоёв алюминия, покрытого ламинатом полиэфирной пленкой, на каркасе из проволоки из стали. Имеют ограничения по длине применения, так как обладают высоким аэродинамическим сопротивлением.

Фасонные изделия из полимерных материалов

Потери давления на прямых участках

Для определения аэродинамического сопротивления на прямых участках вентиляционных каналов разного сечения применяются следующие формулы:

?P = R x L x n, где

?P – общие потери давления в воздушном канале;

R – индивидуальные потери от трения;

L – длина прямого участка;

n – уточняющий показатель, зависящий от шероховатости материала.

? – критерий трения для аэродинамического сопротивления;

d – диаметр сечения;

Pf – расчётное системное давление.

K – критерий характеризующий шероховатость материала, из которого выполнен воздушный канал;

Re – показатель Рейнольдса;

v – скорость воздуха на прямом участке;

u – кинематическая вязкость воздушной среды.

Ответвление и переходники разных типов сечений являются главными причинами снижения давления

Потери давления на здешних сопротивлениях

В сети воздушных каналов есть места самого большего сопротивления воздуному потоку: повороты, изгибы, тройники, места изменения сечения на переходниках. Расчёт их аэродинамических потерь выполняется отдельно, так как каждый вид фасонного изделия имеет частные коэффициенты сопротивления.

Таблица коэффициентов местного сопротивления (КМС) для самых разных фасонных изделий

Формула потери давления на каждом участке местного сопротивления с учитыванием коэффициентов:

где то – скорость, ? – плотность воздуха.

Важно! Плотность воздуха зависит от его температуры. Например, при 20°С плотность воздуха как правило составит 1,2 кг/м?. Этот показатель также берётся из таблиц в соответствующих нормативных источниках.

Общая формула потери давления в фасонных изделиях:

?? – сумма показателей здешних сопротивлений.

Звуко- и тепловая изоляция коробов вентиляции

Расчёт материалов для воздушных каналов и фасонных частей

Имея площадь прямых участков, кол-во и вид фасонных изделий можем просто определить объём материала, который станет применен во время их изготовления. Например, для производства части воздушного канала круглого сечения диаметром 100 мм и длиной 1 м будет нужно 0.314 м? жести.

Это легко определить по формуле:

? ? D(100 мм = 0,1 м) ? L(1 м) = 3,14 ? 0,1 ? 1 = 0,314 м?.

Подобным образом вычисляется кол-во материала для прямых участков воздушных каналов сечения с прямыми углами.

Для расчёта фасонных изделий не существует конкретных формул. Точнее, они есть: для каждой части фасонного изделия конкретной формы отдельная формула. Но выполнять их ручной расчёт нецелесообразно. В основном, нужное кол-во материала вычисляется эмпирически после создания лекал разрезания.

Созидательный процесс воздушного канала круглого сечения методом намотки стальной спиральной ленты

Расчёт мощности нагревания в сети

Температура окружающей среды, поступающего в помещения, строго регламентируется. Например, для жилых построек небольшое значение составляет +18°С. Для расчёта мощности применяемого оборудования для нагрева нужно из норм выяснить небольшое значение температуры той зоны климата, где расположено здание. Разница данных температур является решающим фактором определения мощности нагревательного устройства. При этом, абсолютно не нужно применять максимально мощный калорифер, способный обеспечить нагрев помещения при небольшой внешней температуре. Если система вентиляции имеет систему регулировки продуктивности, то во время самой большой нагрузки на калорифер просто уменьшается интенсивность воздушной подачи.

Расчёт мощности нагревательного устройства выполняется по формуле:

Р — расчётная мощность прибора нагрева (рекуператор или калорифер), (кВт);

?t — разница значений температуры окружающей среды при входе в вентиляционную систему и на подаче в пространство помещения, (°С);

Q — продуктивность системы вентиляции, (м?/ч);

?v — объёмная теплоёмкость воздуха, зависит от совокупности значений влаги, температуры и давления, но принимается в качестве коэффициента 0,336 Вт ? (ч/м?/°С).

Варианты применения воздушных каналов в качестве компонента декора помещений

Расчёт метров квадратных воздушных каналов с применением современного ПО считается не очень уж трудоёмким процессом. Однако при обустраивании трудных, разветвленных систем важное имеет значение навык применение разных материалов и фасонных частей. По мимо этого необходимо учесть возможности теплопотери, возникновение конденсата, изоляции от шума и вибрации. А еще много прочих факторов, появляющихся во время эксплуатации.