Расчет скорости воздуха в воздуховоде: норма, формула по сечению, допустимые и максимальные показатели

Важность правильного воздухообмена

комната в доме

Основным назначением вентиляции является создание и поддержание благоприятного микроклимата внутри жилых и производственных помещений.

Если воздухообмен с наружной атмосферой будет слишком интенсивным, то воздух внутри здания не успеет прогреться, особенно в холодное время года. Соответственно, в помещениях будет холодно и недостаточно влажно.

И наоборот, при низкой скорости обновления воздушной массы мы получаем переувлажненную, избыточно теплую атмосферу, которая вредна для здоровья. В запущенных случаях нередко наблюдается появление на стенах грибков и плесени.

Нужен определенный баланс воздухообмена, который позволит поддерживать такие показатели влажности и температуру воздуха, которые положительно сказываются на здоровье людей. Эта важнейшая задача, которая требует решения.

Воздухообмен зависит в основном от скорости прохождения воздуха по вентиляционным каналам, сечения самих воздуховодов, количества изгибов трассы и длины участков с меньшими диаметрами воздухопроводящих труб.

Все эти нюансы учитываются при проектировании и расчетах параметров вентиляционной системы.

Эти вычисления позволяют создать надежную внутридомовую вентиляцию, которая отвечает всем нормативным показателям, утвержденным в «Строительных нормах и правилах».

6 Некоторые нюансы

При правильном проектировании здания и системы воздухообмена, а также точном вычислении скорости и кратности изменения воздушных масс в помещении возможно обеспечить и поддерживать оптимальный микроклимат в производственном, лечебном или жилом помещениях. Обращение к специалисту будет оптимальным вариантом и результаты, полученные путем расчетов, облегчат работу:

  • Нет необходимости в прокладывании дополнительных вентиляционных труб с целью обеспечения необходимого расхода воздуха. Особенно актуально это в случае, когда размеры помещения не позволяют прокладывать массивную систему.
  • Существует возможность уже на этапе проектирования и составления схемы вентиляции выбирать трубы меньшего диаметра. Это позволит не загромождать помещение, но обеспечит хороший воздухообмен. В небольших квартирах, где высота потолков не превышает 250 см, такое решение очень практично и незаменимо.
  • Меньший диаметр канала значительно экономит средства владельца помещения, поскольку стоит дешевле. Экономить можно и на комплектующих, например, заслонках и клапанах.
  • Возможности монтажа при использовании труб меньшего диаметра расширяются и нет необходимости жертвовать интерьером, чтобы установить качественную вентиляцию. Да и крепить небольшие и легкие трубы гораздо проще.

Скорость воздуха в воздуховоде и допустимые нормы

Однако стоит отметить, что в большом доме прокладка труб небольшого диаметра должна сочетаться с установкой достаточно мощного вентилятора. Обычно при такой системе естественная вентиляция будет работать хуже и требуется именно принудительная. Предварительно рекомендуется рассчитать размеры и скорость воздуха, поскольку здание, в котором вентиляционный трубопровод не будет соответствовать нормам СНиП, могут не допустить к эксплуатации. При условии соблюдения всех правил поддержание здорового микроклимата в любом помещении не составит труда.

Скорость воздушных масс в воздуховодах считается одним из основных параметров при монтировании вентиляции в жилом или производственном здании. С помощью точных расчётов можно обеспечить эффективный воздухообмен и избежать многих неприятностей. Если владелец не имеет соответствующих знаний для вычисления показателей, лучше доверить это профессионалу.

Правила определения скорости воздуха

металлические воздуховоды

Скорость перемещения воздушного потока по воздухопропускным каналам имеет важнейшее значение для правильного воздухообмена. Ее величина напрямую зависит от площади сечения и материала воздуховода.

Кроме того, этот показатель тесно связан с наличием шумов и вибрации в системе. Из этого следует, что кратность воздухообмена напрямую зависит от этих трех факторов.

Как известно, если упрощенно рассматривать конструкцию любой вентиляционной системы, она не кажется очень сложной. Главной ее составляющей является магистральный воздухопровод, от которого в каждое помещение отходят каналы меньшего диаметра.

Уличный воздух попадает в магистраль и распределяется по всему зданию по системе приточных воздушных каналов. Этот процесс может протекать естественным путем, за счет разницы давления и температуры внутри и снаружи сооружения.

Альтернативная схема вентиляции – принудительная, когда скорость перемещения воздушных потоков определяется работой втяжного вентилятора.

Отработанный воздух удаляется из внутренних помещений по похожей системе вытяжных воздушных каналов. Воздуховоды более мелкого диаметра выходят из каждого помещения и соединяются с магистральным общедомовым каналом.

Через него происходит выброс загрязненного воздуха в атмосферу.

Скорость движения воздуха по воздухопропускным каналам не нормируется. Однако существует таблица, в которой указаны рекомендуемые скорости перемещения воздуха в воздуховодах для принудительной вентиляции.

Если используется схема естественной вентиляции, то величина рекомендуемой скорости воздушного потока составляет 0,2-1 м/с, максимально до 2 м/с.

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.

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.

В жилых домах часто устанавливаются трубы из полиизоцианурата. Они характеризуются высокими свойствами пожаробезопасности, длительным сроком эксплуатации, легкости монтажа.

Санитарные нормы уровня шума

вентиляция

Санитарные нормы уровня шума прописаны в СНиП-2-77. Раздел «Защита от шума» содержит допустимые значения громкости шумов различного происхождения для жилых, производственных и общественных зданий.

Уровни шума в разное время суток неодинаковы. Об этом свидетельствует отрывок из таблицы, приведенный ниже:

Виды помещений и окружающих территорийВремя сутокУровень звука (шума) нормальный
дБАМаксимальный уровень звука
дБА
Помещения в больницах и домах отдыха 7.00-23.00
23.00-7.00
35
25
50
40
Классы и учебные кабинеты в школах 40 55
Комнаты
в квартирах
7.00-23.00
23.00-7.00
40
30
55
45
Территории, прилегающие к больницам и санаториям 7.00-23.00
23.00-7.00
45
35
60
50
Территории, примыкающие к жилым домам 7.00-23.00
23.00-7.00
55
45
70
60
Территории возле школ 55 70

Кроме уровня шума, который не следует превышать, существует показатель звукового давления. Это звук, который разделяется по среднегеометрическим частотам октавных полос, от 30 до 8000 Гц.

Суммарный уровень шума в дБА близок или совпадает со значениями в таблице.

Уровень вибрации

большой вентилятор

Вибрация – это явление, которое, наряду с шумом, всегда присутствует в воздуховодах, если используется схема принудительного вентилирования.

Ее величина зависит от следующих факторов:

  • размеры  сечения воздушных каналов;
  • материал, который использовался для изготовления вентиляционных труб;
  • состав и качество прокладок между трубами воздуховодов;
  • скорость движения воздуха в каналах вентиляционной системы.

С максимальной величиной показателей вибрации тесно связана мощность вентилятора.

Нормативные показатели, которые обязательно должны учитываться при расчетах параметров воздушных каналов и выборе типа вентиляционных устройств, показаны в таблице:

Предельно допустимые значения локальной вибрацииПредельно допустимые значения локальной вибрации
В величинах виброускорения В величинах виброскорости
м/с дБ м/с х 10-2 дБ
8 1.4 73 2.8 115
16 1.4 73 1.4 109
31.5 2.7 79 1.4 109
63 5.4 85 1.4 109
125 10.7 91 1.4 109
250 21.3 97 1.4 109
500 42.5 103 1.4 109
1000 85.0 109 1.4 109
Корректированные и эквивалентно корректированные значения и их уровни 2.0 76 2.0 112

Если проектирование вентиляции осуществлено грамотно, скорость воздушного потока в воздухопропускных каналах не должна влиять на изменение уровней шума и вибрации в системе.

Кратность воздухообмена

система вентиляции

Для того чтобы воздух в жилых, производственных и подсобных помещениях был чистым и не воздействовал отрицательно на здоровье человека, необходимо, чтобы он периодически обновлялся.

Чтобы оценить данный процесс, вводится количественный показатель кратности воздухообмена, который учитывается при расчете скорости потока воздуха в вентиляционных шахтах и каналах.

А именно, проводится расчет площади сечения воздуховода, исходя из объема прогоняемого воздуха.

Кратность воздухообмена – это показатель того, сколько раз за 1 час происходит полная смена объема воздуха в помещении.

Она вычисляется следующим образом:

формула

где N – кратность воздухообмена (раз/ч), V – объем чистого воздуха, который заполняет данное помещение за 1 час (м3/ч), W – объем помещения (м3).

В качестве примера можно привести несколько значений кратности воздухообмена для помещений разного назначения.

Так, для жилых комнат кратность равна 3/ч на 1 м2 площади, для кухни – 6-8, для ванной комнаты –7-9, для туалета – 8-10, для кладовой – 1 и т. д.

Рекомендованные нормы скорости воздухообмена

система воздухообмена

Как уже говорилось, скорость потока воздуха по вентканалам не нормируется. Но в СНиП прописаны рекомендуемые величины скорости движения воздушных масс, на которые необходимо ориентироваться при проектировании вентиляции.

Допустимая скорость воздуха в воздуховодах приведена в таблице:

Тип воздуховода и вентиляционной решеткиТип вентиляционной схемы
Естественная Принудительная
м/с
Приточные решетки (жалюзи) 0.5-1.0 2.0-4.0
Каналы приточных шахт 1.0-2.0 2.0-2.6
Горизонтальные составные (сборные) каналы 0.5-1.0 2.0-2.5
Вертикальные каналы 0.5-1.0 2.0-2.5
Решетки у пола приточные 0.2-0.5 2.0-2.5
Решетки у потолка приточные 0.5-1.0 1.0-3.0
Вытяжные решетки 0.5-1.0 1.5-3.0
Каналы вытяжных шахт 1.0-1.5 3.0-6.0

Максимальная рекомендованная скорость воздушного потока в жилых помещениях не должна превышать 0.3 м/с. Допускается ее кратковременное превышение до 30%, например, на время ремонтных работ.

Значения параметров в различных видах воздушных каналов

В современных вентиляционных системах применяются установки, включающие в себя весь комплекс для подачи и обработки воздуха: очистка, нагревание, охлаждение, увлажнение, шумопоглощение. Эти установки называют центральными кондиционерами. Скорость потока внутри нее регламентируется заводом-производителем. Дело в том, что все элементы для обработки воздушных масс должны действовать в оптимальном режиме, чтобы обеспечить требуемые параметры воздуха. Поэтому производители изготавливают корпуса установок определенных размеров под заданный диапазон расходов воздуха, при которых все оборудование будет работать эффективно. Обычно значение скорости движения потока внутри центрального кондиционера лежит в пределах 1,5-3 м/с.

Каналы магистральные и ответвления

Схема магистрального воздуховода

Схема магистрального воздуховода.

Следом наступает очередь главного магистрального воздуховода. Часто он имеет большую протяженность и проходит транзитом через несколько помещений, прежде чем начнет разветвляться. Рекомендуемая максимальная скорость 8 м/с в таких каналах может не соблюдаться, поскольку условия прокладки (особенно через перекрытия) могут существенно ограничивать пространство для его монтажа. Например, при расходе 35 000 м³/ч, что не редкость на предприятиях, и скорости 8 м/с диаметр трубы составит 1,25 м, а если ее увеличить до 13 м/с, то размер станет уже 1000 мм. Такое увеличение технически осуществимо, так как современные воздуховоды из оцинкованной стали, изготовленные спирально-навивным методом, имеют высокую жесткость и плотность. Это исключает их вибрацию на высоких скоростях. Уровень шума от такой работы достаточно низок, а на фоне звука от работающего оборудования может быть практически не слышен. В Таблице 2 представлены некоторые популярные диаметры магистральных воздухопроводов и их пропускная способность при разной скорости движения воздушных масс.

Таблица 2

Расход, м3/ч Ø400 мм Ø450 мм Ø500 мм Ø560 мм Ø630 мм Ø710 мм Ø800 мм Ø900 мм Ø1 м
ϑ = 8 м/с 3617 4576 5650 7087 8971 11393 14469 18311 22608
ϑ = 9 м/с 4069 5148 6357 7974 10093 12877 16278 20600 25434
ϑ = 10 м/с 4521 5720 7063 8859 11214 14241 18086 22888 28260
ϑ = 11 м/с 4974 6292 7769 9745 12335 15666 19895 25177 31086
ϑ = 12 м/с 5426 6864 8476 10631 13457 17090 21704 27466 33912
ϑ = 13 м/с 5878 7436 9182 11517 14578 18514 23512 29755 36738

Схема эжекционной системы вентиляции.

Боковые ответвления воздухопроводов разводят подачу или вытяжку воздушной смеси по отдельным помещениям. Как правило, на каждом из них устанавливается диафрагма либо дроссель – клапан для регулировки количества воздуха. Эти элементы обладают немалым местным сопротивлением, поэтому сохранять высокую скорость нецелесообразно. Однако ее значение тоже может выходить за границы рекомендуемого диапазона, поэтому в Таблице 3 отражена пропускная способность воздуховодов самых популярных диаметров для ответвлений при различных скоростях.

Таблица 3

Расход, м3/ч Ø140 мм Ø160 мм Ø180 мм Ø200 мм Ø225 мм Ø250 мм Ø280 мм Ø315 мм Ø355 мм
ϑ = 4 м/с 220 288 366 452 572 705 885 1120 1424
ϑ = 4,5 м/с 248 323 411 508 643 793 994 1260 1601
ϑ = 5 м/с 275 360 457 565 714 882 1107 1400 1780
ϑ = 5,5 м/с 302 395 503 621 786 968 1215 1540 1957
ϑ = 6 м/с 330 432 548 678 857 1058 1328 1680 2136
ϑ = 7 м/с 385 504 640 791 1000 1235 1550 1960 2492

Недалеко от места присоединения к магистрали в канале устраивают лючок, он нужен для замера скорости потока после монтажа и регулировки всей вентиляционной системы.

Каналы внутри помещений

Кратность воздухообмена вентиляции

Кратность воздухообмена вентиляции.

Распределяющие каналы присоединяют основное ответвление к устройствам подачи или вытяжки воздуха из помещения: решеткам, распределительным или всасывающим панелям, диффузорам и прочим раздающим элементам. Скорости в этих отводах можно сохранять как в основном ответвлении, если мощность вентиляционного агрегата это позволяет, а можно и снизить до рекомендуемых. В таблице 4 можно увидеть расходы воздуха при различных скоростях и диаметрах каналов.

Таблица 4

Расход, м3/ч Ø100 мм Ø112 мм Ø125 мм Ø140 мм Ø160 мм Ø180 мм Ø200 мм Ø225 мм
ϑ = 1,5 м/с 42,4 50,7 65,8 82,6 108 137 169 214
ϑ = 2 м/с 56,5 67,7 87,8 110 144 183 226 286
ϑ = 2,5 м/с 70,6 84,6 110 137 180 228 282 357
ϑ = 3 м/с 84,8 101 132 165 216 274 339 429
ϑ = 3,5 м/с 99,9 118 153 192 251 320 395 500
ϑ = 4 м/с 113 135 175 см. в Таблице 3

Скорости, рекомендуемые для вытяжных и приточных решеток, а также других воздухораспределяющих устройств, необходимо соблюдать.

Воздух на выходе из них или при всасывании встречает множество небольших преград и производит шум, превышать уровень которого недопустимо. Звук выходящего из решетки потока на большой скорости обязательно будет слышен. Еще один неприятный момент: сильная воздушная струя, попадая на людей, может привести к их заболеваниям.

Вентиляционные системы с естественным побуждением обычно применяются в жилых и общественных зданиях или же в административных корпусах промышленных предприятий. Это разного рода вытяжные шахты, находящиеся во внутренних перегородках помещений, или наружные вертикальные воздуховоды. Скорость движения воздушного потока в них невелика, редко достигает 2-3 м/с в тех случаях, когда шахта имеет значительную высоту и возникает хорошая тяга. Когда речь идет о небольших расходах (порядка 100-200 м³/ч), лучшего решения, чем естественная вытяжка, не найти. Ранее и по сей день в промышленных помещениях применяют крышные дефлекторы, работающие за счет ветровой нагрузки. Скорость воздуха в таких вытяжных устройствах зависит от силы ветрового потока и достигает 1-1,5 м/с.

Алгоритм вычисления скорости воздуха

воздуховод

Расчет скорости воздуха в воздуховоде проводится для каждого участка вентиляционной системы, выходящего в помещение. Для вычислений выбирается рекомендованная кратность воздухообмена для данного типа помещений.

Определяется объем помещения (м3). Используя эти два значения, вычисляется величина расхода воздуха (м3/ч):

формула 2

где N – кратность воздухообмена, а W–объем помещения (м3).

Затем можно рассчитать скорость перемещения воздушных масс на конкретном участке воздухопропускной трубы по формуле:

формула 3

где ϑ – скорость воздушного потока на выбранном участке (м/с), F – расчетная площадь сечения вентиляционного канала (м2), L – расход воздуха на участке (м3/ч).

Для определения величины расхода воздуха (L) в зависимости от поперечного сечения воздуховода и скорости воздушного потока можно обратиться к таблице, приведенной в СНиП (отрывок):

Ширина × высоту воздуховодаРасход воздуха (м3/ч) при скорости потока (м/с)
1 2 3 4 5 6 7 8
100×150 54 108 162 216 270 324 378 432
100×200 72 144 216 288 360 432 504 576
150×150 81 162 243 324 405 468 567 648
150×250 108 216 324 432 540 648 756 864
200×200 135 270 405 540 675 810 945 1080

Для получения окончательного значения скорости движения воздушного потока следует учесть потери на трение и местные сопротивления.

Коэффициенты трения в зависимости от разновидности материала воздушного канала можно найти в справочной литературе.

Правила выбора воздуховода

воздуховод с вентилятором

По существующим СНиП, нормируется только диаметр круглого вентиляционного канала. Если планируется проложить каналы прямоугольного сечения, то длина и ширина находятся методом подбора таким образом, чтобы площадь поперечного сечения была максимально близка к расчетной. Отношение ширины к длине прямоугольных каналов не может быть больше, чем 1 к 3.

Итак, по результатам расчетов, которые приведены в предыдущем разделе, требуется вычислить диаметр воздушного канала, который потребуется для данного участка вентиляционной трассы.

Сначала определяется площадь сечения воздуховода (м2):  , где L – расчетный расход воздуха, а ϑ – расчетная скорость воздушного потока. Зная площадь поперечного сечения, нетрудно определить искомый диаметр (м):  где F – площадь сечения вентиляционного канала (м2).

Кроме определения оптимального размера и материала для воздуховода, данные расчеты помогают выбрать для проектируемой системы вентилятор нужной мощности.

Методика расчетов

Изначально необходимо сделать расчет необходимой площади сечения воздуховода исходя из данных по ее расходу.

  • Площадь сечения воздуховода рассчитывается по формуле

FP=LP/VT

где

LP – данные по перемещению необходимого объема воздуха на конкретном участке.

VT – рекомендованная или допустимая скорость воздуха в воздуховоде определенного назначения.

  • Получив искомые данные, производится подбор близкого к расчетному значению типоразмеру воздухопровода. Имея новые данные, производится вычисления реальной скорости перемещения газов на участке системы вентиляции, по формуле:

VФ=LP/FФ

где

LP – расход газовой смеси.

FФ – фактическая площадь сечения выбранного воздухопровода.

Аналогичные вычисления необходимо провести для каждого отдельного участка вентиляции.

Для правильного расчета скорости воздуха в воздуховоде, необходимо учитывать потери на трение и местные сопротивления. Одним из параметров, влияющих на величину потерь, является сопротивление на трение, который зависит от шероховатости материала воздухопровода. Данные о коэффициенте трения можно найти в справочной литературе.Коэффициент трения

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.

Читайте также:  Требования к вентиляции газовой котельной: стандарты, нормы и правила

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.

Бытовые помещения Кратность воздухообмена
Жилая комната (в квартире или общежитии) 3 м 3 /ч на 1м 2 жилых помещений
Кухня квартиры или общежития 6-8
Ванная комната 7-9
Душевая 7-9
Туалет 8-10
Прачечная (бытовая) 7
Гардеробная комната 1,5
Кладовая 1
Промышленные помещения и помещения большого объема Кратность воздухообмена
Театр, кинозал, конференц-зал 20-40 м 3 на чел.
Офисное помещение 5-7
Банк 2-4
Ресторан 8-10
Бар, кафе, пивной зал, бильярдная 9-11
Кухонное помещение в кафе, ресторане 10-15
Универсальный магазин 1,5-3
Аптека (торговый зал) 3
Гараж и авторемонтная мастерская 6-8
Туалет (общественный) 10-12 (или 100 м 3 на 1 унитаз)
Танцевальный зал, дискотека 8-10
Комната для курения 10
Серверная 5-10
Спортивный зал Не менее 80 м 3 на 1 занимающегося и не менее 20 м 3 на 1 зрителя
Парикмахерская (до 5 рабочих мест) 2
Парикмахерская (более 5 рабочих мест) 3
Склад 1-2
Прачечная 10-13
Бассейн 10-20
Промышленный красильный цех 25-40
Механическая мастерская 3-5
Школьный класс 3-8

Зная эти нормы легко рассчитать количество удаляемого воздуха.

L=Vпом×Кр (м 3 /ч)
L – количество удаляемого воздуха, м 3 /ч
Vпом – 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.

Тип Скорость воздуха, м/с
Магистральные воздуховоды 6,0 – 8,0
Боковые ответвления 4,0 – 5,0
Распределительные воздуховоды 1,5 – 2,0
Приточные решетки у потолка 1,0 – 3,0
Вытяжные решетки 1,5 – 3,0

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.

Формула расчёта скорости воздуха в воздуховоде

В общем случае скорость воздуха в воздуховоде определяется по формуле:

  • v = G/S, где G и S — соответственно, расход воздуха в воздуховоде и площадь его сечения.

При использовании этой формулы следует учитывать размерности расхода и площади. Чаще всего расход выражен в м3/час, а размеры воздуховода — в миллиметрах, то есть площадь сечения будет в мм2. Подстановка чисел в м3/час и мм2 недопустима. Для получения скорости воздуха в м/с следует пересчитать расход воздуха в кубических метрах в секунду (м3/с), а площадь сечения в квадратных метрах (м2).

Измерение параметров воздушного потока и наладка системы

система вентиляции

Приточная и вытяжная вентиляционная система смонтирована. Для того чтобы она работала в соответствии с расчетными параметрами, необходимо провести ее диагностику и наладку. Это касается в основном  механической вентиляции.

Диагностика осуществляется путем измерения скорости воздушного потока в каналах. Для этого используются специальные приборы, которые называются анемометрами.

Различают 3 основных типа этих приборов:

  1. механические, оборудованные крыльчаткой. Измеряют скорость в пределах 0.2 -5 м/с;
  2. чашечные.  Диапазон измерений  – 1-20 м/с;
  3. электронные термоанемометры.

Первые 2 вида анемометров могут проводить замеры только через специальные лючки, устроенные в вентиляционных каналах. Для электронных приборов этого не требуется.

Они могут измерять скорость воздушного потока в любых воздуховодах при помощи специальных датчиков.

После необходимых замеров проводится регулировка вентиляционной системы и наладка оборудования. Регулировка нужной скорости перемещения воздушных потоков осуществляется при помощи дроссель-клапанов и воздушных заслонок.

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.

Бытовые
Бытовые помещения Кратность воздухообмена
Жилая комната (в квартире или в общежитии) 3м 3 /ч на 1м 2 жилых помещений
Кухня квартиры или общежития 6-8
Ванная комната 7-9
Душевая 7-9
Туалет 8-10
Прачечная (бытовая) 7
Гардеробная комната 1,5
Кладовая 1
Гараж 4-8
Погреб 4-6
Промышленные
Промышленные помещения и помещения большого объема Кратность воздухообмена
Театр, кинозал, конференц-зал 20-40 м 3 на человека
Офисное помещение 5-7
Банк 2-4
Ресторан 8-10
Бар, Кафе, пивной зал, бильярдная 9-11
Кухонное помещение в кафе, ресторане 10-15
Универсальный магазин 1,5-3
Аптека (торговый зал) 3
Гараж и авторемонтная мастерская 6-8
Туалет (общественный) 10-12 (или 100 м 3 на один унитаз)
Танцевальный зал, дискотека 8-10
Комната для курения 10
Серверная 5-10
Спортивный зал не менее 80 м 3 на 1 занимающегося и не менее 20 м 3 на 1 зрителя
Парикмахерская (до 5 рабочих мест) 2
Парикмахерская (более 5 рабочих мест) 3
Склад 1-2
Прачечная 10-13
Бассейн 10-20
Промышленный красильный цел 25-40
Механическая мастерская 3-5
Школьный класс 3-8

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

Рекомендуемые значения скорости
Квартиры Офисы Производственные помещения
Приточные решетки 2,0-2,5 2,0-2,5 2,5-6,0
Магистральные воздуховоды 3,5-5,0 3,5-6,0 6,0-11,0
Ответвления 3,0-5,0 3,0-6,5 4,0-9,0
Воздушные фильтры 1,2-1,5 1,5-1,8 1,5-1,8
Теплообменники 2,2-2,5 2,5-3,0 2,5-3,0

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

Тип и место установки воздуховода и решетки Вентиляция
Естественная Механическая
Воздухоприемные жалюзи 0,5-1,0 2,0-4,0
Каналы приточных шахт 1,0-2,0 2,0-6,0
Горизонтальные сборные каналы 0,5-1,0 2,0-5,0
Вертикальные каналы 0,5-1,0 2,0-5,0
Приточные решетки у пола 0,2-0,5 0,2-0,5
Приточные решетки у потолка 0,5-1,0 1,0-3,0
Вытяжные решетки 0,5-1,0 1,5-3,0
Вытяжные шахты 1,0-1,5 3,0-6,0

Внутри помещений воздух не может двигаться со скоростью более 0,3 м/с, допускается кратковременное превышение параметра не более чем 30%. Если в помещении имеется две системы, то скорость воздуха в каждой из них должна обеспечивать не менее 50% расчетного объема подачи или удаления воздуха.

Пожарные организации выдвигают свои требования по скорости перемещения воздушных масс в воздуховодах в зависимости от категории помещения и особенностей технологического процесса. Нормативы направлены на уменьшение скорости распространения дыма или огня по воздуховодам. В случае необходимости на вентиляционных системах должны устанавливаться клапаны и отсекатели. Срабатывание устройств происходит после сигнала датчика или выполняется вручную ответственным лицом. В одну систему вентиляции можно подключать только определенные группы помещений.

В холодный период времени в отапливаемых зданиях температура воздуха в результате функционирования вентиляционной системы не может понижаться ниже нормируемых. Нормируемая температура обеспечивается до начала рабочей смены. В теплый период времени эти требования не актуальны. Движение воздушных масс не должно ухудшать предусмотренные СанПин 2.1.2.2645 нормативы. Для достижения нужных результатов во время проектирования систем изменяется диаметр воздуховодов, мощность и количество вентиляторов и скорости потока.

Принимаемые расчетные данные по параметрам движения в воздуховодах должны обеспечивать:

  1. Выполнение параметров микроклимата в помещениях, поддержку качества воздуха в регламентируемых пределах. При этом принимаются меры по снижению непродуктивных тепловых потерь. Данные берутся как из существующих нормативных документов, так и из технического задания заказчиков.
  2. Скорость движения воздушных масс в рабочих зонах не должна вызывать сквозняки, обеспечивать приемлемую комфортность пребывания в помещении. Механическая вентиляция предусматривается только в тех случаях, когда добиться желаемых результатов за счет естественной невозможно. Кроме этого, механическая вентиляция обязательно монтируется в цехах с вредными условиями труда.

Во время расчетов показателей движения воздуха в системах с естественной вентиляцией берется среднегодовое значение разности плотности внутреннего и наружного воздуха. Минимальные фактические данные по производительности должны обеспечивать допустимые нормативные значения кратности обмена воздуха.

Источники

  • https://proventilyaciyu.ru/ventilyatsiya/skorost-vozduha-v-vozduhovode
  • https://dymohod-msk.ru/skorost-vozduha-v-vozduhovode/
  • https://StrojDvor.ru/ventilyaciya/sposoby-rascheta-skorosti-vozduxa-v-vozduxovodax/
  • https://1poclimaty.ru/raschet/skorost-vozduxa-v-vozduxovodax-snip.html
  • http://ventilationpro.ru/vytyazhnaya-ventilyatsiya/skorost-vozdukha-v-vozdukhovode-raschety-i-izmereniya.html
  • https://santehnik-ryadom.ru/proektirovanie-i-raschety/skorost-vozduha-v-vozduhovode-normy
  • https://VentingInfo.ru/sistemyventilyacii/skorost-vozduha-v-vozduhovode-normy-i-raschet-znachenij

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Строй портал электрика и не только