✅ Расчет движения воздуха по трубе. Как рассчитать допустимую скорость воздуха в воздуховоде — dnp-zem.ru

Расчет скорости воздуха в воздуховодах

Параметры показателей микроклимата определяются положениями ГОСТ 12.1.2.1002-00, 30494-96, СанПин 2.2.4.548, 2.1.2.1002-00. На основании существующих государственных нормативных актов разработан Свод правил СП 60.13330.2012. Скорость воздуха в воздуховоде должна обеспечивать выполнение существующих норм.

Что учитывается при определении скорости движения воздуха

Для правильного выполнения расчетов проектировщики должны выполнять несколько регламентируемых условий, каждое из них имеет одинаково важное значение. Какие параметры зависят от скорости движения воздушного потока?

Уровень шума в помещении

В зависимости от конкретного использования помещений санитарные нормы устанавливают следующие показатели максимального звукового давления.

Таблица 1. Максимальные значения уровня шума.

Превышение параметров допускается только в кратковременном режиме во время пуска/остановки вентиляционной системы или дополнительного оборудования.
Уровень вибрации в помещении Во время работы вентиляторов продуцируется вибрация. Показатели вибрации зависят от материала изготовления воздуховодов, способов и качества виброгасящих прокладок и скорости движения воздушного потока по воздуховодам. Общие показатели вибрации не могут превышать установленные государственными организациями предельные значения.

Таблица 2. Максимальные показатели допустимой вибрации.

При расчетах подбирается оптимальная скорость воздуха, не усиливающая вибрационные процессы и связанные с ними звуковые колебания. Система вентиляции должна поддерживать в помещениях определенный микроклимат.

Значения по скорости движения потока, влажности и температуре содержатся в таблице.

Таблица 3. Параметры микроклимата.

Еще один показатель, принимаемый во внимание во время расчета скорости потока – кратность обмена воздуха в системах вентиляции. С учетом их использования санитарные нормы устанавливают следующие требования по воздухообмену.

Таблица 4. Кратность воздухообмена в различных помещениях.

Алгоритм расчетов Скорость воздуха в воздуховоде определяется с учетом всех вышеперечисленных условий, технические данные указываются заказчиком в задании на проектирование и монтаж вентиляционных систем. Главный критерий при расчетах скорости потока – кратность обмена. Все дальнейшие согласования делаются за счет изменения формы и сечения воздуховодов. Расход в зависимости от скорости и диаметра воздуховода можно взять из таблицы.

Таблица 5. Расход воздуха в зависимости от скорости потока и диаметра воздуховода.

Самостоятельный расчет

К примеру, в помещении объемом 20 м 3 согласно требованиям санитарных норм для эффективной вентиляции нужно обеспечить трехкратную смену воздуха. Это значит, что за один час сквозь воздуховод должно пройти не менее L = 20 м 3 ×3= 60 м 3 . Формула расчета скорости потока V= L / 3600× S, где:

V – скорость потока воздуха в м/с;

L – расход воздуха в м 3 /ч;

S – площадь сечения воздуховодов в м 2 .

Возьмем круглый воздуховод Ø 400 мм, площадь сечения равняется:

В нашем примере S = (3.14×0,4 2 м)/4=0,1256 м 2 . Соответственно, для обеспечения нужной кратности обмена воздуха (60 м 3 /ч) в круглом воздуховоде Ø 400 мм (S = 0,1256 м 3 ) скорость воздушного потока равняется: V= 60/(3600×0,1256) ≈ 0,13 м/с.

С помощью этой же формулы при заранее известной скорости можно рассчитать объем воздуха, перемещающийся по воздуховодам в единицу времени.

L = 3600×S (м 3 )×V(м/с). Объем (расход) получается в квадратных метрах.

Как уже описывалось ранее, от скорости воздуха зависят и показатели шумности вентиляционных систем. Для минимизации негативного влияния этого явления инженеры сделали расчеты максимально допустимых скоростей воздуха для различных помещений.

Таблица 6. Рекомендованные параметры скоростей воздуха

По такому же алгоритму определяется скорость воздуха в воздуховоде при расчете подачи тепла, устанавливаются поля допусков для минимизации потерь на содержание зданий в зимний период времени, подбираются вентиляторы по мощности. Данные по воздушному потоку требуются и для уменьшения потерь давления, а это позволяет повышать коэффициент полезного действия вентиляционных систем и сокращает потребление электрической энергии.

Расчет выполняется по каждому отдельному участку, с учетом полученных данных подбираются параметры главных магистралей по диаметру и геометрии. Они должны успевать пропускать откачанный воздух из всех отдельных помещений. Диаметр воздуховодов выбирается таким образом, чтобы минимизировать шумность и потери на сопротивление. Для расчетов кинематической схемы важны все три показатели вентиляционной системы: максимальный объем нагнетаемого/удаляемого воздуха, скорость передвижения воздушных масс и диаметр воздуховодов. Работы по расчету вентиляционных систем относятся к категории сложных с инженерной точки зрения, выполнять их могут только профессиональные специалисты со специальным образованием.

Для обеспечения постоянных значений скорости воздуха в каналах с различным сечением используются формулы:

После расчета за окончательные данные принимаются ближайшие значения стандартных трубопроводов. За счет этого уменьшается время монтажа оборудования и упрощается процесс его периодического обслуживания и ремонта. Еще один плюс – уменьшение сметной стоимости вентиляционной системы.

Для воздушного обогрева жилых и производственных помещений скорости регулируются с учетом температуры теплоносителя на входе и выходе, для равномерного рассеивания потока теплого воздуха продумывается схема монтажа и размеры вентиляционных решеток. Современные системы воздушного обогрева предусматривают возможность автоматической регулировки скорости и направления потоков. Температура воздуха не может превышать +50°С на выходе, расстояние до рабочего места не менее 1,5 м. Скорость подачи воздушных масс нормируется действующими государственными стандартами и отраслевыми актами.

Во время расчетов по требованию заказчиков может учитываться возможность монтажа дополнительных ответвлений, с этой целью предусматривается запас производительности оборудования и пропускной способности каналов. Скорости потока рассчитываются таким образом, чтобы после увеличения мощности вентиляционных систем они не создавали дополнительную звуковую нагрузку на присутствующих в помещении людей.

Выбор диаметров выполняется от минимально приемлемого, чем меньше габариты – тем универсальное система вентиляции, тем дешевле обходится ее изготовление и монтаж. Системы местных отсосов рассчитываются отдельно, могут работать как в автономном режиме, так и подключаться к существующим вентиляционным системам.

Государственные нормативные документы устанавливают рекомендованные скорости движения в зависимости от расположения и назначения воздуховодов. При расчетах нужно придерживаться этих параметров.

Таблица 7. Рекомендованные скорости воздуха в различных каналах

Расчет системы вентиляции

Под вентиляцией понимают организацию воздухообмена для обеспечения заданных условий, согласно требованиям санитарных норм или технологических требований в каком-нибудь конкретном помещении.

Существует ряд основных показателей, которые определяют качество окружающего нас воздуха. Это:

• наличие в нем кислорода и углекислого газа,
• присутствие пыли и других веществ,
• неприятный запах,
• влажность и температура воздуха.

Привести все эти показатели в удовлетворительное состояние может только правильно рассчитанная система вентиляции. Причем любая схема вентиляции предусматривает как удаление отработанного, так и подачу свежего воздуха, обеспечивая, таким образом, воздухообмен в помещении. Чтобы приступить к расчету такой системы вентиляции, необходимо, прежде всего, определить:

1. Тот объем воздуха, который нужно удалить из помещения, руководствуясь данными о нормах воздухообмена для различных помещений.

Нормируемая кратность воздухообмена.

Зная эти нормы легко рассчитать количество удаляемого воздуха.

L=V_пом×Кр (м 3 /ч)
L — количество удаляемого воздуха, м 3 /ч
V_пом – объем помещения, м 3
Кр – кратность воздухообмена

Не вдаваясь в детали, т. к. здесь я веду разговор об упрощенной вентиляции, которой, кстати, нет даже во многих солидных заведениях скажу, что кроме кратности нужно еще учесть:

• сколько людей в помещении,
• сколько выделяется влаги и тепла,
• количество выделяющегося CO2 по допустимой концентрации.

Но для расчета несложной системы вентиляции достаточно знать минимально необходимый воздухообмен для данного помещения.

2. Определив необходимый воздухообмен, нужно рассчитать вентиляционные каналы. В основном вент. каналы рассчитывают по допустимой скорости движения в нем воздуха:

V=L/3600×F
V – скорость движения воздуха, м/с
L – расход воздуха, м 3 /ч
F – площадь сечения вентиляционных каналов, м 2

Любые вент. каналы имеют сопротивление движению воздуха. Чем выше скорость потока воздуха, тем больше сопротивление. Это, в свою очередь, приводит к потери давления, которое создает вентилятор. Тем самым, уменьшая его производительность. Поэтому существует допустимая скорость движения воздуха в вентиляционном канале, которая учитывает экономическую целесообразность или т. н. разумный баланс между размерами воздуховодов и мощностью вентиляторов.

Допустимая скорость движения воздуха в вентиляционных каналах.

Кроме потерь вместе со скоростью также увеличивается и шум. Придерживаясь рекомендуемых значений, уровень шума при движении воздуха будет в пределах нормы. При проектировании воздуховодов их площадь сечения должна быть такой, чтобы скорость движения воздуха по всей длине воздуховода была примерно одинаковой. Так как количество воздуха по всей длине воздуховода неодинаково, площадь его сечения должна увеличиваться вместе с увеличением количества воздуха, т. е., чем ближе к вентилятору, тем больше площадь сечение воздуховода, если мы говорим от вытяжной вентиляции.

Таким образом, можно обеспечить относительно одинаковую скорость воздуха по всей длине воздуховода.

Участок А. S=0,032м 2 , скорость воздуха V = 400 / 3600 х 0,032 = 3,5 м/с
Участок В. S=0,049м 2 , скорость воздуха V = 800 / 3600 х 0,049 = 4,5 м/с
Участок C. S=0,078м 2 , скорость воздуха V = 1400 / 3600 х 0,078 = 5,0 м/с

3. Теперь осталось выбрать вентилятор. Любая система воздуховодов создает потерю давления, которое создает вентилятор, и как следствие уменьшает его производительность. Для определения потери давления в воздуховоде пользуются соответствующим графиком.

Для участка А при его длине 10м потери давления составят 2Па х 10м = 20Па

Для участка В при его длине 10м потери давления составят 2,3Па х 10м = 23Па

Для участка С при его длине 20м потери давления составят 2Па х 20м = 40Па

Сопротивление потолочных диффузоров может составить около 30Па, если выбрать серию ПФ (ВЕНТС). Но в нашем случае лучше использовать решетки с большей площадью живого сечения, например серию ДП (ВЕНТС).

Таким образом, общая потеря давления в воздуховоде будет около 113Па. Если требуется установить обратный клапан и шумоглушитель, потери будут еще выше. Выбирая вентилятор это нужно учесть. Для нашей системы подойдет вентилятор ВЕНТС ВКМц 315. Его производительность 1540 м³/ч., а, при сопротивлении сети 113Па, его производительность уменьшиться до 1400 м³/ч, согласно его техническим характеристикам.

Вот, в принципе, самый простой метод расчета несложной вентиляционной системы. В остальных случаях обращайтесь к специалистам. Мы всегда готовы сделать расчет для любой системы вентиляции и кондиционирования, и предложить широкий выбор качественного оборудования.

Как рассчитать допустимую скорость воздуха в воздуховоде

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.

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.

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 м 3 /ч) на том участке вытяжной шахты, для которого производится вычисление;

F – площадь поперечного сечения трубопровода, измеряется в м 2 .

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.

Формулы расчета скорости воздуха в воздуховоде

Устанавливая вентиляцию, специалисты особое внимание уделяют объему свежего воздуха, который поступает по каналам. Чтобы выполнить расчет скорости воздуха в воздуховоде, а также определить его количество и расход, необходимо применять определенные формулы. Они не являются сложными, поэтому доступны для использования даже неспециалистам.

Описание вентиляционной системы

Воздуховоды — это определенные элементы вентиляционной системы, которые имеют разные формы сечения и изготавливаются из различных материалов. Чтобы произвести оптимальные вычисления, потребуется учитывать все габариты отдельных элементов, а также двух дополнительных параметров, таких как объем обмена воздуха и его скорость в сечении воздуховода.

Главная функция вентиляционной системы — сохранность воздушного баланса и благоприятного микроклимата. Это означает, что воздух, которым дышит человек, не будет содержать в себе избыточной влаги, тепла и загрязнений.

Нарушение вентиляционной системы может привести к различным заболеваниям дыхательной системы и значительно снизить сопротивляемость иммунной системы. Также избыток влаги может привести к развитию болезнетворных бактерий и появлению грибка. Поэтому при установке вентиляции в домах и учреждениях применяются следующие правила:

1. В каждом помещении необходима установка системы вентиляции.
2. Важно соблюдать гигиенические нормы воздуха.
3. В местах различного функционального предназначения требуются разные схемы оборудования системы вентиляции.

В данном видео рассмотрим лучшее совмещение вытяжки и вентиляции:

Чтобы все требования были выполнены, необходимо произвести правильные расчеты и подобрать нужное оборудование для поступления воздушного потока (воздуховоды и другие приборы).

Правила вычислений

Шум и вибрация находятся в тесной взаимосвязи со скоростью воздушных масс в вентиляционном канале. Ведь поток, который проходит по трубам, способен создавать переменное давление, способное превышать нормальные параметры, если количество поворотов и изгибов больше оптимальных значений. Когда сопротивление в каналах большое, скорость воздуха существенно меньше, а экономичность вентиляторов выше.

Многие факторы влияют на порог вибрации, например – материал трубы

Стандартные нормы уровня шумов

В СНиПе указываются определенные нормативы, которые затрагивают помещения жилого, общественного или производственного типа. Все стандарты указываются в таблицах. Если принятые нормы увеличены, значит, вентиляционная система спроектирована не должным образом. Кроме этого, превышение нормы звукового давления допустимо, но лишь на короткое время.

Насколько эффективно будут работать вентиляторы, зависит от уровня вибрации. Размер воздуховода, качество прокладок, материал, из которого изготовлены трубы, — все это влияет на порог вибрации.

Если предельно допустимые значения превышены, значит, система каналов создана с какими-либо недочетами, которые в ближайшем времени должны быть исправлены. Мощность вентилятора также способна влиять на превышение показателей уровня вибрации. Максимальная скорость воздуха в воздуховоде не должна способствовать росту шумов.

Принципы оценки

Для изготовления вентиляционных труб применяют разные материалы, самыми распространенными из которых считаются пластиковые и металлические трубы. Формы воздуховодов имеют различные сечения, начиная от круглых и прямоугольных и заканчивая эллипсоидными. СНиП может указывать только размеры вытяжных труб, но никак не нормировать объем воздушных масс, поскольку вид и назначение помещений могут значительно отличаться. Прописанные нормы предназначены для социальных объектов — школ, дошкольных учреждений, больниц и т.д.

Все габариты вычисляются благодаря определенным формулам. Нет определенных правил, позволяющих вычислять скорость воздуха в воздуховодах, но существуют рекомендуемые стандарты для необходимого расчета, которые можно увидеть в СНиПах. Все данные используются в виде таблиц.

Дополнять приведенные данные можно таким способом: если вытяжка естественная, то скорость движения воздуха не должна превышать 2 м/с и быть меньше 0,2 м/с, иначе обновляться воздушные потоки в комнате будут плохо. Если же вентиляция принудительная, то максимально допустимое значение составляет 8-11 м/с для магистральных воздуховодов. Если этот стандарт будет выше, то давление в вентиляции получится очень большим, что приведет к неприемлемой вибрации и шуму.

Формулы для расчётов

Для выполнения вычислений нужно иметь некоторые сведения. Чтобы произвести расчет скорости потока воздуха в воздуховоде, требуется применение формулы ϑ = L / 3600 × F, где:

• ϑ — скорость воздушных масс в воздуховоде;
• L — расход воздуха на определенном участке, для которого делаются расчеты (измеряется в м³ ч);
• F — площадь канала воздушных проходов (измеряется в м²).

Чтобы вычислить расход воздуха, вышеуказанную формулу можно видоизменить, получив L = 3600 × F × ϑ.

Но существуют обстоятельства, когда провести такие расчеты трудно или попросту нет на это времени. В таких ситуациях на помощь приходит специальный калькулятор расчета скорости воздуха в воздуховоде.

В инженерных бюро чаще всего используют калькуляторы, которые наиболее точны. Например, они добавляют больше цифр в число Пи, точнее рассчитывают затрату воздуха, вычисляют толщину стен прохода и т.д.

Благодаря расчетам скорости в воздуховоде мы сможем точно произвести вычисления не только количества подачи воздуха, но и узнать динамическое давление на стенки каналов, затраты через трение, динамическое сопротивление и т.д.

Полезные советы и примечания

Делая выводы по формулам или проводя вычисления в онлайн-калькуляторе, можно рассчитать, что скорость воздушных масс в сечении труб напрямую зависит от их габаритов. Чем меньше диаметр труб, тем больше будет скорость воздуха. Благодаря этому мы можем выявить несколько важных моментов:

1. Строить воздуховоды небольших габаритов гораздо проще и удобней.
2. Трубы малого диаметра стоят значительно дешевле, а цены на дополнительное оборудование (затворы и клапаны) снижаются.
3. Расширение гибкости монтажа. Появляется возможность располагать воздуховоды, как требуется, поэтому подстраиваться под обстоятельства практически не приходится

Но при установке воздуховода малого диаметра важно помнить, что высокая скорость воздуха будет повышать давление на стены труб, а также сопротивление системы. Следовательно, понадобится вентилятор высокой мощности и возникнет потребность в других дополнительных элементах. Поэтому при работе с вентиляцией важно точно произвести все вычисления, чтобы экономия не привела к еще большим расходам или убыткам. Если строение не будет соответствовать вентиляционным стандартам СНиП, то его попросту не допустят к эксплуатации.