Как рассчитать сечение и диаметр воздуховода?

Расчет вентиляционной системы требует не только определения производительности вентилятора. Намного важнее правильно определить параметры воздуховодов, по которым перемещаются воздушные потоки. Это позволяет исключить ошибочный выбор, когда размеры каналов не позволяют организовать необходимый режим воздухообмена. Слишком большие воздуховоды занимают лишнее место и уменьшают полезный объем помещения. Малый размер каналов способствует увеличению давления потока, что образует в помещении сквозняки.

Рассмотрим основные правила расчета воздушных каналов:

Первым этапом расчетов системы является определение объемов и производительности вентиляторов. Эти данные находят по санитарным или техническим нормам, учитывают полноту вывода вредностей. Затем наступает очередь воздуховодов.

Формула

Площадь сечения определяется по общей формуле:

Sc=L*2.778/V

  • Sc — площадь сечения канала
  • L — расход воздуха, проходящего через данный воздуховод (для относительно простых систем приравнивается к производительности вентиляторов)
  • V — скорость движения потока внутри каналов
  • 2,778 — коэффициент согласования, учитывающий зависимость единиц измерения и тонкие эффекты

Найденная площадь сечения легко позволяет определить диаметр круглых каналов. Умножаем значение на 4 и делим на число «пи», после чего извлекаем из результата квадратный корень. Затем по таблицам находим наиболее близкий к расчетному диаметр воздушных каналов, который и станет оптимальным вариантом. Обычно таблицы составляются так, чтобы максимально упростить расчеты. В них сразу вставлен столбец «площадь сечения», поэтому делить на число «пи» и извлекать корень не требуется.

Для прямоугольных каналов определение размеров сторон производится по таблицам, т.е. тем же способом.

В приведенной формуле присутствует скорость потока. Во время предыдущих расчетов она не была определена. Этот параметр является табличным значением, взятым из перечня рекомендованных скоростей воздуха в каналах.

Например, для промышленных зданий скорость потока в магистрали принимается в диапазоне 6-12 м/с, а для гражданских — 5-6 м/с. На боковых отводах (местных участках линии) показатель ниже и составляет 4-5 м/с. На распределительных каналах (конечных точках подачи потока в помещения) скорость падает до 1,5-2 м/с.

От чего зависят размеры воздухопровода

Размер воздуховода определяет пропускную способность и режим перемещения воздушного потока. Кроме того, он формирует величину таких параметров, как:

  • аэродинамическое сопротивление
  • величина вибрации

Эти показатели определяют эксплуатационные качества внутренних воздуховодов. Находиться весь рабочий день в помещении, где имеются шумные и вибрирующие трубопроводы чрезвычайно утомительно, может возникнуть головная боль и плохое самочувствие. Существуют определенные санитарные нормы, ограничивающие величину этих показателей.

Определение размеров наружных (магистральных) каналов базируется на потребностях системы, не учитывая степень воздействия на организм человека. В качестве основной задачи принимается расчет пропускной способности при заданном режиме движения потока — скорости и давлении воздуха. При этом, ограничивающими факторами являются экономичность и условия монтажа.

Слишком большие трубопроводы сложны в установке и требуют значительных денежных вложений, поэтому принято несколько увеличивать давление с целью обеспечения нужной пропускной способности.

Расчет габаритов воздухопровода

Габаритные размеры воздухопроводов рассчитываются по двум основным значениям:

  • производительность всей системы или данного участка
  • скорость перемещения воздушного потока

Производительность всей системы определяется характеристиками вентиляционных установок за вычетом потерь. Если расчет касается отдельной ветки, величина принимается пропорционально размерам и объемам воздуха, необходимого для подачи в помещения, обслуживаемые этой линией. Используется формула, рассмотренная выше. Полученная величина сечения канала служит основой для определения размеров воздуховодов. В каталоге разыскивается это значение (или максимально близкое к нему) и определяется диаметр или стороны воздушного канала.

Мнение эксперта
Инженер теплоснабжения и вентиляции РСВ
Федоров Максим Олегович
Необходимо учитывать, что расчетные значения получены из «чистых» теоретических формул, не учитывающих множество неблагоприятных факторов. Поэтому рекомендуется увеличивать полученное значение на некоторую величину. Обычно коэффициент запаса составляет 10-15 %, но в сложных условиях нередко он доходит до 30 или даже 50 %. Однако, подобное увеличение должно быть обосновано и подтверждено расчетами или практическими испытаниями. В противном случае могут появиться технологические и финансовые сложности.

Важно помнить, что уменьшение размеров влечет за собой появление повышенного давления и скорости потока, которые сказываются на режиме работы системы и создают повышенную нагрузку на вентиляторы.

Увеличение размеров, наоборот, снижает давление в системе и делает работу оборудования более стабильной и легкой. Однако, неоправданное увеличение размеров каналов отрицательно воздействует на протяженные линии, поскольку пониженное давление в сочетании с потерями и общим показателем падения давления способны вывести вентиляционную систему из заданного режима. Потребуется установка канальных вентиляторов, придающих потоку дополнительный импульс.

Это означает повышенные расходы на приобретение, монтаж и обслуживание установок. Кроме того, возрастают затраты на электроэнергию. В сумме расходы, вызванные непродуманным увеличением размеров воздуховодов способны образовать серьезные финансовые потери.

Подбор воздуховодов по расходу воздуха

Как правило, расход воздуха является основным критерием выбора воздуховодов. Именно по нему производится расчет площади сечения и размеров канала. Такой способ является базовым методом определения параметров вентиляционных систем или отдельных линий.

Расчет или выбор воздуховодов по другим критериям встречается крайне редко и может быть обусловлен только технологической необходимостью или особенностями помещения. Например, нет возможности организовать проход через перекрытия или кровлю каналов нужного размера и приходится уменьшать их параметры. Чаще всего в таких ситуациях линию разветвляют, разделяя поток на две подсистемы, которые затем вновь объединяют в одну линию.

Подобные мероприятия сложны и требуют больших трудовложений, поэтому прибегают к ним только вынужденно, при отсутствии альтернативных решений.

Для обычных, стандартных систем, не имеющих специфических требований к режиму вентиляции или сложностей в размещении каналов, определение размеров производится по таблицам. В них отображен расход воздуха при разных показателях скорости потока. Выбирая значения, максимально приближенные к существующим в реальности, получают оптимальный размер воздуховодов.

Остается только приобрести такие каналы и выполнить монтажные работы. Необходимо учитывать, что подобный метод годится только для общеобменных систем вентиляции и не подходит для специализированных линий, требующих отдельного расчета по собственной методике.

Рекомендуемое оборудование

 

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Коррозионностойкие вентиляторы