Как рассчитать допустимую скорость воздуха в воздуховоде

Калькуляторы будут сопровождаться необходимыми пояснениями по проведению вычислений.

Подробный обзор

Распределение объемов вытяжки по помещениям и определение площади поперечного сечения каналов

Итак, найден объем воздуха, который должен поступить помещения квартиры в течение часа и, соответственно, выведен за это же время.

Далее, исходят их количества вытяжных каналов, имеющихся (или планируемых к организации – при проведении самостоятельного строительства) в квартире или доме. Полученный объем необходимо распределить между ними.

Для примера, вернемся к таблице выше. Через три вентиляционных канала (кухня, санузел и ванная) необходимо отвести 240 кубометров воздуха в час. При этом из кухни по расчетам должно отводиться не менее 125 м³, из ванной и туалета по нормативам – не менее, чем по 25 м³. Больше – пожалуйста.

Поэтому напрашивается такое решение: кухне «отдать» 140 м³/час, а оставшееся — разделить поровну между ванной и санузлом, то есть по 50 м³/час.

Ну а зная объем, который необходимо отвести в течение определённого времени – несложно подсчитать ту площадь вытяжного канала, которая гарантированно справится с задачей.

Правда, для расчетов требуется еще и значение скорости воздушного потока. А она тоже подчиняется определённым правилам, связанным с допустимыми уровнями шума и вибрации. Так, скорость потока воздуха на вытяжных вентиляционных решетках при естественной вентиляции должна быть в пределах диапазона 0,5÷1,0 м/с.

Приводить формулу расчета здесь не будем – сразу предложим читателю воспользоваться онлайн-калькулятором, который определит требуемую минимальную площадь сечения вытяжного канала (отдушины).

Калькулятор расчета минимальной площади сечения вентиляционной отдушины

Укажите запрашиваемые значения и нажмите«РАССЧИТАТЬ ПЛОЩАДЬ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВЫТЯЖНОГО КАНАЛА»Какой объем воздуха должен пройти через вытяжной канал, м⁹/часОжидаемая скорость воздушного потока на входе в вентиляционный канал, м/с

Обладая элементарными знаниями в геометрии, полученную площадь несложно привести к размерам прямоугольника. Правда, при этом должно соблюдаться условие – соотношение длинной и короткой стороны – не более, чем 3:1.

Нередко вентиляционные решетки имеют и круглое окно. Значит, необходимо пересчитать площадь сечения в диаметр. Или же требуется сделать переход от прямоугольного сечения на круглое. В обоих случаях будет полезен третий калькулятор, предназначенный специально для такой цели.

Калькулятор расчета диаметра круглого канала, эквивалентного площади прямоугольного

Перейти к расчётамУкажите запрашиваемые данные и нажмите«РАССЧИТАТЬ ДИАМЕТР ВОЗДУХОВОДА»Расчет провести: — по расчитанной площади поперечного сечения — как эквивалент площади прямоугольного каналаПлощадь поперечного сечения, см² Ширина канала, мм Высота канала, мм

Полученное значение будет ориентиром при приобретении стандартных деталей с круглым сечением. Естественно, округление при этом делается в бо́льшую сторону.

Правильная организации естественной вентиляции

Объем данной статьи не позволяет рассмотреть все нюансы организации вентиляции жилого дома или квартиры. Но в этом и нет особой нужды, так как на страницах нашего портала уже имеется специальная публикация, в которой проблемы естественной вентиляции рассматриваются со всеми подробностями.

Параметры микроклимата для расчета

Нормативы согласно ГОСТ 30494-2011 определяют оптимальные и допустимые параметры качества воздуха в соответствии с назначением помещений. Они классифицируются стандартами на первую и вторую категорию. Это места, где люди отдыхают в положении лежа или сидя, занимаются учебой, умственным трудом.

В зависимости от периода года и назначения помещения установлены оптимальная и допустимая температура 17-27°С, относительная влажность 30-60% и скорость воздуха 0,15-0,30 м/с.

Гравитационная вентиляция Источник

В жилых помещениях при расчете вентиляции определяют необходимый воздухообмен с применением удельных норм, в производственных — по допустимой концентрации загрязняющих веществ. При этом количество углекислого газа в воздухе не должно превышать 400-600 см³/м³.

Читайте также:  Вывод вентиляции через стену в частном доме

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на внутренней перепланировке домов.

Простой способ расчета скорости воздуха в воздуховоде

Для расчета величины скорости воздуха нужно объем перемещаемого воздуха в м3/ч разделить на 3600 (количество секунд в часе) и разделить на площадь сечения воздуховода, либо введите значения в поля ниже.

Примеры расчета скорости воздуха в квадратном воздуховоде

Пример № 1 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 100 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 0,69 м/с

Пример № 2 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 500 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 3,47 м/с

Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде прямоугольного сечения

Пример № 3 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 100 м3
  • воздуховод прямоугольный 200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 0,35 м/с

Пример № 4 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 500 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 1,74 м/с

Пример № 5 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 3,47 м/с

Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде круглого сечения

Пример № 6 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 100 м3
  • воздуховод круглый диаметром 200 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / (3,14 * 0,2 * 0,2/4) = 0,88 м/с

Пример № 7 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 500 м3
  • воздуховод круглый диаметром 300 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / (3,14 * 0,3 * 0,3/4) = 1,96 м/с

Пример № 8 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
  • воздуховод круглый диаметром 400 мм

Скорость воздуха равна 1000 / 3600 / (3,14 * 0,4 * 0,4/4) = 2,21 м/с

Вычисление потерь на трение

Потери энергии потока вычисляются пропорционально так называемому «динамическому» напору, величине pW2/2, где р -плотность воздуха при температуре потока (определяется по таблице (1) и (2)), a W — скорость в том или ином сечении контура циркуляции воздуха.

Падение давления воздуха вследствие действия трения вычисляют по формуле Вейсбаха:

гдеl — длина участка контура циркуляции, м, dэкв-эквивалентный диаметр поперечного сечения участка, м,

dэкв=

-коэффициент сопротивления трения.

Коэффициент сопротивления трения определяется режимом течениявоздуха в рассматриваемом сечении контура циркуляции, или величиной критерия Рейнольдса:

Re=dэкв

где Widэкв — скорость и эквивалентный диаметр канала и кинематический коэффициент вязкости воздуха (определяется по таблицам /1/ и /2/, м /с.

Значение

для значенийReв интервале 105 -108 (развитое турбулентное значение) определяется по формуле Никурадзе:

=3,2 . 10-3— 0,231 .Re-0,231

Более подробные сведения по выбору можно получить из /4/ и /5/ В /5/ приведена диаграмма для нахождения значения , облегчающая расчеты. Вычисленные значения выражаются в паскалях (Па).

В таблице 3 сведены значения исходных данных для каждого канала скорость, длина, поперечное сечение, эквивалентный диаметр, величина критерия Рейнольдса, коэффициент сопротивления, динамический напор и величина вычисленных потерь на трение.

Таблица 3

№ канала (рис5)

W,

м/с

F,

м2

dэкв

М

l, м

W2/2, Н

Re

, Па

1

15

0.8

0,77

1,0

76,5

3,5 . 105

0,015

1,5

2

25

0,87

0,88

1,75

212,5

6,7 . 105

0,013

5,5

3

21,7

1,0

0,60

3,0

160,1

3,9 . 105

0,014

11,2

4

28,9

0,75

0,60

1,75

283,9

5,3 . 105

0,0135

11,2

Расчеты сопротивлений трения в каналах печи

5.3. «Местные» потери — под этим термином понимают потери энергии в тех местах, где поток воздуха внезапно расширяется или суживается, претерпевает повороты и т.д. В проектируемой печи таких мест достаточно много — калориферы, повороты каналов, расширения или сужения каналов и др. Эти потери вычисляются также, как доля динамического напора p=W2/2, умножая его на так называемый «коэффициент местного сопротивления» :

Сумма

местн =/2

Коэффициент местного сопротивления определяется но таблицам /1/ и /5/ в зависимости от типа местного сопротивления, и габаритных характеристик. Например, в данной печи местное сопротивление типа внезапного сужения имеет место в канале 1-2 (см. рис.7). Соотношение сечений (узкого к широкому).По приложению /1 / находим =0,25

= 160Па,

Совершенно аналогично вычисляются другие местные потери. Необходимо отметить, что в ряде случаев местные потери обусловлены действием сразу двух видов сопротивлений. Например, имеет место поворот канала и одновременно изменение его сечения (сужение или расширение) следует провести вычисление потерь для обоих случаев и результаты сложить. Результаты вычислений местных потерь сведены в таблицу 4

Читайте также:  Как правильно сделать вентиляцию в бане своими руками

Тип местного сопротивления

W,

м/с

Па

Прим.

Внезапное сужение

43,4

0,125

160

Нах. по табл

1-1

Поворот на 90°

25

1,5

318

~

2-3

Скругленный поворот

25

О,1

21,3

~

3

Диафрагмы в

потоке (калориферы)

35,8

3,6

601

~

3-4

Скругленный поворот

21,7

0,28

44,8

~

4-1

Поворот на 90 с раширением

28,9

0,85

241

~

4-1

Внезапное сужение

28,9

0,09

25,5

~

Сумма =1411,6 Па

Суммарные потери:

=30 + 1410 =1440 Па

Вентиляторы выбираем по характеристикам центробежных

вентиляторов , предположительно для типа ВРС № 10 (рабочее

колесо диаметром 1000 мм).

Для производительности 21,5 м3/с и необходимого напора Н>1440

Па.. Получаем: n=550 об/мин; ,5; Nуст 25 кВт.

Привод вентилятора от асинхронного двигателя, мощностью 30 кВт типа АО при 720 об/мин, через клиноременную передачу.

Этап третий: увязка ответвлений

Когда проведены все необходимые расчёты необходимо произвести увязку нескольких ответвлений. Если система обслуживает один уровень, то увязывают ответвления не входящие в магистраль. Расчёт проводят в том же порядке, что и для основной линии. Результаты заносятся в таблицу. В многоэтажных зданиях для увязки используются поэтажные ответвления на промежуточных уровнях.

Критерии увязки

Здесь сопоставляются значения суммы потерь: давления по увязываемым отрезкам с параллельно присоединённой магистралью. Необходимо чтобы отклонение составляло не более 10 процентов. Если установлено, что расхождение больше, то увязку можно проводить:

  • путём подбора соответствующих размеров сечения воздуховодов;
  • при помощи установки на ответвлениях диафрагм или дроссельных клапанов.

Иногда для проведения подобных расчётов необходим всего лишь калькулятор и пара справочников. Если же требуется провести аэродинамический расчёт вентиляции больших зданий или производственных помещений, то понадобится соответствующая программа. Она позволит быстро определить размеры сечений, потери давления как на отдельных отрезках, так и во всей системе в целом.

Комментариев:

  • Исходные данные для вычислений
  • С чего начинать? Порядок вычислений

Сердцем любой вентиляционной системы с механическим побуждением воздушного потока является вентилятор, который создает этот поток в воздуховодах. Мощность вентилятора напрямую зависит от напора, который необходимо создать на выходе из него, а для того, чтобы определить величину этого давления, требуется произвести расчет сопротивления всей системы каналов.

Для расчета потерь давления нужна схема и размеры воздуховода и дополнительного оборудования.

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.

  • Значение скоростей для разных типов зданий
  • Пример расчета скорости воздуха

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.

Тип здания Тип участка Рекомендуемая скорость, м/с
Промышленное Магистральные каналы вентиляции 6-12
Гражданское Магистральные каналы вентиляции 5-6
Промышленные и гражданские Боковые ответвления воздуховодов 4-5
Промышленные и гражданские Распределительный канал с вентиляционными решетками и дефлекторами 1,5-2,0

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 м3/ч. Для удобства и наглядности занесем данные в таблицу:

Читайте также:  Схема вентиляции в частном доме: правила проектирования

Определим расчетную площадь Fр в м2 по формуле:

Fр = G/(3600*Vp),

Скорость в воздуховоде

где G — расход воздуха на участке, м3/ч; Vp  — рекомендуемая скорость воздуха на участке, м/с.

Расчетная площадь в нашем случае равна:

Fр = 3000/(3600*5)= 0,167 (м2).

Внесем данные в таблицу:

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

Обратите внимание

По расчетной площади принимаем на наш участок, воздуховод размером 300х500 мм площадью сечения 0,15 м2. 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:

Vф = G/(3600*Fст),

где G — расход воздуха на участке, м3/ч; Fст — стандартная (принятая по каталогу) площадь сечения воздуховода, м2;

Для нашего участка:

Vф = 3000/(3600*0,15)= 5,56 (м/с).

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.

Следует помнить о том, что слишком высокие значения скоростей в воздуховодах являются негативным фактором, так как из-за них образуется шум и свист в сетях воздуховодов, что приводит к несоответствиям нормам акустики. Материалы для снижения шума в воздуховодах представлены в этом разделе нашего сайта.

Аэродинамический расчет системы вентиляции онлайн

L = n * S * Н / 3600, где:

L – необходимая производительность м³/с;n – кратность воздухообмена;S – площадь помещения;Н – высота помещения, м.

Расчет расхода воздуха по количеству людей

L = N * Lнорм / 3600, где:

L – производительность м³/с;N – число людей в помещении; – нормативный показатель потребления воздуха на одного человека составляющий:при отдыхе — 20 м³/ч;при офисной работе — 40 м³/ч;

при активной работе — 60 м³/ч.

Расчет площади сечения воздуховода

F = Q / Vрек где:

F – площадь сечения воздуховода, м²; Q – расход воздуха м³/с;Vрек – рекомендуемая скорость воздуха, м/с. (подбираем из таблицы)

Рекомендуемая скорость воздуха

Расчет фактической скорости

По площади F определяют диаметр D (для круглой формы) или высоту A и ширину B (для прямоугольной) воздуховода, м. Полученные величины округляют до ближайшего большего стандартного размера, т.е. Dст , Аст и Вст. Это делается для того, чтобы рассчитать фактическую скорость.

Vфакт = Q / Fфакт, где:

Vфакт – фактическая скорость воздуха, м/с;Q – расход воздуха м³/с;Fфакт – фактическая площадь сечения воздуховода, м².

Расчет эквивалентного диаметра прямоугольного воздуховода

DL = (2Aст * Bст) / (Aст + Bст), где:

DL – эквивалентный диаметр, м;Aст – стандартная высота, м;Bст – стандартная ширина, м.

Расчет потребляемой мощности вентилятора

N = (Qвент * Pвент) / (1000 * n * 100), где:

N – мощность электродвигателя приточного или вытяжного вентилятора, кВт;Qвент – расход воздуха вентилятора, м³/с;Pвент – давление создаваемое вентилятором, Па;n – КПД (коэффициент полезного действия), %.

Разновидности вентиляционных систем для погреба

Сегодня можно выделить две самых распространенных системы: естественная и принудительная вентиляция. Популярностью пользуются обе системы, но перед тем как сделать вентиляционную систему, необходимо произвести некоторый расчет.

Первым делом следует выяснить общую площадь подвального помещения, а также высоту перекрытия. После получения необходимых чисел выполняется достаточно простой расчет, в результате которого мы получаем минимально возможное сечение канала вентиляции для погреба.

Формула практически для всех подвальных помещений одинакова: 25 канала вентиляции на 1 кв.м. погреба.

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.

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:

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

В данном видео рассмотрим лучшее совмещение вытяжки и вентиляции:

Это интересно: расчет площади воздуховодов.