Скорость воздуха в воздуховоде — нормы потока в вентиляции

Правильный выбор вентиляционных труб

Расчет воздуховода делается с учетом размеров помещения

Перед проектированием вентиляционной системы нужно принимать во внимание все показатели скорости, шума и вибрации. Необходимо делать расчеты с учетом площади помещения, чтобы обеспечить качественный воздухообмен. Большую роль в выборе также играет материал изготовления

Большую роль в выборе также играет материал изготовления.

Наиболее универсальными считаются воздуховоды их оцинкованной стали. Они могут эксплуатироваться при высоких показателях температуры и давления. Их можно использовать для любых климатических зон.

В промышленности чаще всего используются воздуховоды из черной стали. Они жаро- и огнестойкие, но подвержены сильной коррозии.

Высокой степенью гибкости, прочности и эластичности обладает алюминиевый гофрированный воздуховод. Материал устойчив к высоким температурам. Но у такого воздуховода есть недостаток. Из-за высокого аэродинамического сопротивления возникает сильный шум во время работы.

Высокой прочностью, длительным сроком эксплуатации и легкостью монтажа отличаются пластиковые воздуховоды. Они популярны за счет низкой стоимости и небольшого веса. Минусом является низкая стойкость к высоким температурам.

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.

Шумность воздуховода

Пожалуй, один из наиболее важных критериев данной системы – это шумность воздуховода. Вообще, чем ниже эта шумность, тем лучше. По санитарным нормам есть определенное разрешение, но лучше быть далеко от поставленной грани, чем на ней. На сегодняшний день существует немало различного рода способов, которые помогут снизить шумность вентиляционной системы.

Во-первых, нужно уменьшить количество переходов и соединений по системе

Во-вторых, нужно обратить внимание на вентиляторы. Если сечение большое, то через него может проходить достаточный поток воздуха при малой скорости, а это снижает сам шум

В-третьих, лучше, чтобы система была автоматической. При составлении программы учитывается рабочее время того или иного предприятия, и, конечно, в нерабочее время скорость и поток воздуха несколько уменьшаются, следовательно – уменьшается и шум. В-четвертых, при закладке данной системы должны применяться плавные переходы. Необходимо верно выбирать сечения, к примеру, для перехода из большого сечения в малое. Если на пути у воздуха не будет никаких препятствий, то и шума станет гораздо меньше. И в-пятых, следует применять исключительно гибкие распределители воздуха. Так как жесткие распределители могут переносить некую вибрацию на элементы крепежа, а это увеличивает шумы. Гибкие распределители отличаются тем, что минимально подвержены вибрациям.

Не маловажно для шума и то, каким способом скреплены между собой трубы. Так, например, при реечном способе некоторый процент воздуха выходит наружу, это создает некоторый шум плюсом к тому, что уже есть в самих трубах

А вот при фланцевом способе такого не происходит, и шумовых колебаний, поэтому меньше.

Гибкие воздуховоды

Неизолированные воздуховоды серии поливент длиной 7,6 м изготовлены из алюминиевой фольги с полиэстером внутри которых расположен спиральный каркас из высокоуглеродистой проволоки. Применяются для систем вентиляции и кондиционирования устанавливаются в скрытых местах, для соединения основной магистрали воздуховодов с вентиляционными решетками.

Виды гибких воздуховодов

Изолированные воздуховоды серии изовент длиной 7,6 м изготавливаются из неизолированного воздуховода, утеплителя и алюминиевой фольги. Используются как правило в системах канальных кондиционеров в подающей линии для предотвращения образования конденсата в воздуховоде. Применение гибких воздуховодов

Круглые канальные вентиляторы, например, серия ВКМ

имеют достаточно высокое динамическое давление воздушного потока и, соответственно, высокую скорость давления воздуха в воздуховоде, что необходимо учитывать при использовании гибких воздуховодов в вентиляционных системах.

Рассмотрим вентилятор ВЕНТС ВКМс (усиленный), как видно на представленной диаграмме максимальная производительность вентилятора составляет, например, 1750 м3/час, скорость потока воздуха 6,4 м/с, а динамическое давление 100 Па. Аэродинамические потери в гибких воздуховодах, определяются по таблице, где они составляют 2,3 Па потери давления на метре воздуховода. Поэтому, если диаметр воздуховода сразу изменить в меньшую сторону от диаметра фланца вентилятора, эти потери будут в достаточной степени возрастать.

Аэродинамические характеристики потерь на 1 м растянутого воздуховода.

Чаще всего при оборудовании систем вентиляции используют воздуховоды из оцинкованной стали, но также в некоторых случаях для упрощенного монтажа возможно использование гибких воздуховодов. Гибкий воздуховод из металлизированной полиэстровой пленки небольшого диаметра (от 100 мм до 315 мм). Экологически чистый гибкий воздуховод неизолированный или изолированный. В процессе эксплуатации не выделяются вредные вещества. Используются в системах вентиляции и кондиционирования, без особых требований к горючести материала. Давление не должно превышать 2000 Па. Аэродинамические потери в гибких воздуховодах значительно превышают потери в воздуховодах с гладкими стенками, и это надо учитывать при расчете систем.

На графике представлен график потерь. Однако, надо не забывать, что в реальных ситуациях воздуховод не бывает растянутым, он — гофрированный, особенно, если им выполнен поворот воздуховода. Это значит, что реальные потери давления в нем должны быть больше. Мало того, при сильном натяжении воздуховода и большом потоке воздуха выход из строя натянутого воздуховода гораздо реальнее, чем менее растянутом мягком воздуховоде. Попробуем оценить, на сколько. Для этого обратимся к справочной литературе по гидравлическим сопротивлениям. При средних скоростях в таких каналах 3-5 м/с характерные числа Рейнольдса составляют (0,3…1)*105. В таких условиях коэффициент сопротивления ? трубы, при относительной шероховатости стенки около 0,033, почти в четыре раза превышает коэффициент сопротивления такой же трубы с гладкими стенками. Примерно такие же оценки получаются при рассмотрении не сильно гофрированной трубы.

Таким образом, если для гладкой трубы в рассматриваемых условиях можно приблизительно считать ?=0,02 , то для средне гофрированной трубы ? может достигать значений 0,08…0,1 (и более) и, соответственно, потери давления на 1 м длины трубы и в поворотном колене должны быть больше, чем для растянутой (гладкой) трубы. Это приводит к необходимости не сужать воздуховоды, как это возможно было при использовании воздуховодов с гладкой внутренней поверхностью. Вообще, если используете гибкие воздуховоды, то для снижения потерь давления на каждом метре гибкого воздуховода принимать среднерасходную скорость движения воздуха в воздуховоде около 4…5 м/с.

Вот так выглядит помещение после ремонта.

С приточной и вытяжной вентиляцией.

vent.vn.ua

Правила определения скорости воздуха

Скорость движения воздуха тесно взаимосвязана с такими понятиями, как уровень шума и уровень вибрации в вентиляционной системе. Проходящий по каналам воздух создает определенный шум и давление, которые возрастают с увеличением количества поворотов и изгибов.

Чем больше сопротивление в трубах, тем ниже скорость воздуха и тем выше производительность вентилятора. Рассмотрим нормы сопутствующих факторов.

№1 — санитарные нормы уровня шума

Нормативы, указанные в СНиП, касаются помещений жилого (частных и многоквартирных домов), общественного и производственного типа.

В таблице, представленной ниже, вы можете сравнить нормы для помещений различного типа, а также территорий, прилегающих к зданиям.

Часть таблицы из №1 СНиП-2-77 из параграфа «Защита от шума». Максимально допустимые нормы, относящиеся к ночному времени, ниже дневных значений, а нормы для прилегающих территорий выше, чем для жилых помещений

Одной из причин увеличения принятых норм как раз может быть неправильно спроектированная система воздуховодов.

Уровни звукового давления представлены в другой таблице:

При введении в эксплуатацию вентиляционного или другого оборудования, связанного с обеспечением благоприятного, здорового микроклимата в помещении, допускается лишь кратковременное превышение обозначенных параметров шума

№2 — уровень вибрации

Мощность работы вентиляторов напрямую связана с уровнем вибрации.

Максимальный порог вибрации зависит от нескольких факторов:

• размеров воздуховода;
• качества прокладок, обеспечивающих снижение уровня вибрации;
• материала изготовления труб;
• скорости потока воздуха, проходящего по каналам.

Нормы, которых стоит придерживаться при выборе вентиляционных устройств и при расчетах, касающихся воздуховодов, представлены в следующей таблице:

Предельно допустимые значения локальной вибрации. Если при проверке реальные показатели выше норм, значит, система воздуховодов спроектирована с техническими недочетами, которые необходимо исправить, или мощность вентилятора слишком велика

Скорость воздуха в шахтах и каналах не должна влиять на увеличение показателей вибрации, как и на связанные с ними параметры звуковых колебаний.

№3 — кратность воздухообмена

Очистка воздуха происходит благодаря процессу воздухообмена, который подразделяется на естественный или принудительный.

В первом случае он осуществляется при открывании дверей, фрамуг, форточек, окон (и называется аэрацией) или просто путем инфильтрации через щели на стыках стен, дверей и окон, во втором – с помощью кондиционеров и вентиляционного оборудования.

Смена воздуха в комнате, подсобном помещении или цеху должна происходить несколько раз в час, чтобы степень загрязнения воздушных масс была допустимой. Количество смен – это кратность, величина, также необходимая для определения скорости воздуха в вентканалах.

Кратность вычисляют по следующей формуле:

N=V/W,

где:

• N – кратность воздухообмена, раз в 1 час;
• V – объем чистого воздуха, заполняющего помещение за 1 ч, м³/ч;
• W – объем помещения, м³.

Чтобы не выполнять дополнительные расчеты, средние показатели кратности собраны в таблицы.

Например, для жилых помещений подходит следующая таблица кратности воздухообмена:

Судя по таблице, частая смена воздушных масс в помещении необходима, если ему характерна высокая влажность или температура воздуха – например, в кухне или санузле. Соответственно, при недостаточной естественной вентиляции в данных помещениях устанавливают приборы принудительной циркуляции

Что случится, если нормативы кратности воздухообмена не будут соблюдаться или будут, но в недостаточной степени?

Произойдет одно из двух:

Кратность ниже нормы. Свежий воздух прекращает замещать загрязненный, вследствие чего в помещении увеличивается концентрация вредных веществ: бактерий, болезнетворных микроорганизмов, опасных газов

Количество кислорода, важного для дыхательной системы человека, уменьшается, а углекислого газа, напротив, увеличивается. Влажность повышается до максимума, что чревато появлением плесени.

Кратность выше нормы

Возникает, если скорость перемещения воздуха в каналах превышает норму. Это негативно влияет на температурный режим: помещение просто не успевает нагреваться. Излишне сухой воздух провоцирует болезни кожи и дыхательного аппарата.

Чтобы кратность обмена воздуха соответствовала санитарным нормам, следует установить, убрать или отрегулировать вентиляционные приборы, а при необходимости и заменить воздуховоды.

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.

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.

Как выбрать решетку для вентиляции?

При проведении ремонтных работ ответственно нужно подходить ко всему. Вентиляция в этом случае не есть исключение, так как ее правильное обустройство позволит создать благоприятный микроклимат в доме. Неотъемлемой ее частью является вентиляционная решетка. По своему устройству и функциональному назначению различные их модели практически ничем не отличаются. Поэтому критерии их правильного выбора являются универсальными.

Первым делом необходимо уяснить, где будет установлена решетка. По этому признаку такие изделия бывают:

• внешние;
• внутренние;
• переточные.

Решетки вентиляционные жалюзийные.

Первый вид монтируется за пределами дома. Наружные решетки обычно защищают проемы воздуховодов от мусора, погодных условий и грызунов. Для наружного применения рекомендуется покупать алюминиевые изделия, которые не поддаются коррозии и процессам гниения, но обладают хорошей стойкостью к механическим повреждениям. У них обязательно должны быть жалюзи, которые установлены под определенным углом.

Внутренние модели рассчитаны на меньшую нагрузку по сравнению с внешними, поэтому они изготавливаются из пластмассы или древесины. К решеткам данного вида предъявляется всего 2 требования: простота монтажа и привлекательный внешний вид. Обычно они оснащены регулируемыми жалюзи, с помощью которых можно управлять скоростью и направлением воздушного потока.

Переточные вентиляционные решетки устанавливаются в перегородки, двери и стены, то есть они осуществляют функцию воздухообмена между 2-мя помещениями, одновременно создавая звуко- и светоизоляцию. Они также оснащены жалюзи, имеющими V-образную форму.

Следующим признаком, по которому осуществляется подбор решеток, является их конструкция:

• регулируемая;
• нерегулируемая;
• инерционная.

Алюминиевая наружная вентиляционная решетка.

Регулируемые решетки обычно оборудованы подвижными жалюзи, с помощью которых имеется возможность изменять коэффициент живого сечения и осуществлять контроль поступающего воздуха.

Нерегулируемые не имеют жалюзи, поэтому они никаких регулирующих функций не исполняют.

Инерционные решетки после прекращения движения воздуха автоматически перекрывают вентиляционную шахту.

Еще одним критерием правильного выбора вентиляционных решеток является материал, из которого они конструируются. В этом случае они могут быть деревянными, алюминиевыми или пластиковыми.

Для монтажа в стену или потолок хорошо подойдут пластиковые и деревянные изделия.

Говоря о внешнем виде, стоит отметить, что решетки обычно выпускаются в светлых тонах, однако всегда присутствует возможность изменить цвет изделия с помощью краски. И тогда решетка будет выполнять не только свою основную функцию, но и являться элементом декора, который прекрасно впишется в интерьер помещения.