Кратность воздухообмена: расчет и таблицы для различных помещений

Чрезмерная тяга тоже не лучший вариант, так как в этом случае заметно увеличивается объем воздушных масс, направляемых из помещений в атмосферу, — зимой это приводит к потере тепла и существенному росту затрат на отопление дома.

Факторы, оказывающие влияние на размеры воздухопроводов

На проектируемых или вновь строящихся объектах удачно проложить трубопроводы вентиляционных систем не составляет большой проблемы – достаточно согласовать месторасположение систем относительно рабочих мест, оборудования и других инженерных сетей. В действующих промышленных зданиях это сделать гораздо сложнее в силу ограниченного пространства.

Этот и еще несколько факторов оказывают влияние на расчет диаметра воздуховода:

  1. Один из главных факторов – это расход приточного или вытяжного воздуха за единицу времени (м 3 /ч), который должен пропустить данный канал.
  2. Пропускная способность также зависит от скорости воздуха (м/с). Она не может быть слишком маленькой, тогда по расчету размер воздухопровода выйдет очень большим, что экономически нецелесообразно. Слишком высокая скорость может вызвать вибрации, повышенный уровень шума и мощности вентиляционной установки . Для разных участков приточной системы рекомендуется принимать различную скорость, ее значение лежит в пределах от 1.5 до 8 м/с.
  3. Имеет значение материал воздуховода. Обычно это оцинкованная сталь, но применяются и другие материалы: различные виды пластмасс, нержавеющая или черная сталь. У последней самая высокая шероховатость поверхности, сопротивление потоку будет выше, и размер канала придется принять больше. Значение диаметра следует подбирать согласно нормативной документации.

В Таблице 1 представлена нормаль размеров воздуховодов и толщина металла для их изготовления.

Таблица 1

Примечание: Таблица 1 отражает нормаль не полностью, а только самые распространенные размеры каналов.

Воздуховоды производят не только круглой, но и прямоугольной и овальной формы. Их размеры принимаются через значение эквивалентного диаметра. Также новые методы изготовления каналов позволяют использовать металл меньшей толщины, при этом повышать в них скорость без риска вызвать вибрации и шум. Это касается спирально-навивных воздухопроводов, они имеют высокую плотность и жесткость.

Расчет кратности воздухообмена

При определении кратности воздухообмена для каждого конкретного помещения проектировщики учитывают нормативные показатели, зафиксированные в санитарно-гигиенических нормах, ГОСТах и строительные правила снип, например СНиП Не принимая в учет содержания в воздухе вредных примесей, количество замещений для помещений определенного объема и назначения будет вычисляться по значениям нормативных показателей кратности. Объем здания определяется по формуле (1):

где a – длина помещения; b – ширина комнаты; h – высота помещения.

Зная объем помещения и количество поступающего в течение 1 часа кислорода, можно выполнить расчет кратности Кв, используя формулу (2):

Расчет кратности воздухообмена

где Кв – кратность воздухообмена; Qвозд – подача чистого воздуха, поступающего в комнату в течение 1 часа.

Чаще всего формула (2) не используется для подсчета количества циклов полного замещения воздушных масс. Это связано с наличием для всех типовых сооружений различного назначения таблиц кратности воздухообмена. При такой постановке задачи для помещения, имеющего заданный объем с известным значением коэффициента воздухообмена необходимо подобрать оборудование или выбрать технологию, обеспечивающую поступление необходимого количества кислорода в единицу времени. В этом случае объем чистого воздуха, который должен поступить для обеспечения полной замены кислорода в помещении согласно требованиям СНиП, можно определить по формуле (3):

Согласно приведенным формулам, единицей измерения кратности воздухообмена является количество полных циклов замены кислорода в комнате в час или 1/ч.

Читайте также:  Водопровод из полипропилена своими руками: схемы

Используя естественный тип воздухообмена можно добиться 3-4 кратной замены воздуха в помещении в течение 1 часа. При необходимости увеличения интенсивности воздухообмена рекомендуется прибегать к использованию механических систем, обеспечивающих принудительную подачу свежего или устранение загрязненного кислорода.

Из-за чего возможны проблемы с вентиляцией

Проблемы в работе вентиляционной системы могут возникать по разным причинам. К наиболее распространенным из них относятся:

  • нарушения работы вентиляционного оборудования;
  • засорение воздуховодов;
  • неправильно выполненный расчет;
  • изменившиеся условия эксплуатации системы.

Последний пункт наиболее характерен для зданий, оборудованных системами без механического побуждения. При проектировании домов старой постройки, чтобы рассчитать естественную вентиляцию, инженеры ориентировались на определенные условия, которые к сегодняшнему дню могли сильно измениться. Например, сегодня в большинстве квартир установлены герметичные пластиковые окна. В закрытом состоянии они не обеспечивают приток свежего воздуха с улицы. Также работа естественной вентиляции может ухудшаться из-за выполненной перепланировки помещений. Оптимальным решением подобных проблем может стать монтаж принудительной вентиляционной системы.

Аэродинамический расчет онлайн

1. Скорость воздуха

высчитать скорость

задать скорость

Вентиляция естественная с механическим побуждением

Здание общественное промышленное

2. Материал/сечение

Материал воздуховода Листовая сталь Винипласт Асбестоцемент Фанера Шлакобетон Кирпич Штукатурка

Сечение воздуховода круглое прямоугольное квадратное

Удалить последний участок 3. Местные сопротивления на участке

Деталь возуховода {{}}

Коэффициент

№ участка {{}}

4. Расчет

№ участка Сечение Расход, м3/ч Рекомендуемая скорость, м/с Требуемая площадь, м2 Длина, м Требуемое сечение, мм Принятое сечение, мм Эквивалентный диаметр, мм Скорость, м/с Потери давления на 1 метр, Па/м b_sh Потери давления на трение, Па Вид местного сопротивления Местное сопротивление, Па Динамическое давление Pd, Па Потери давления в местных сопротивлениях, Па Общие потери давления, Па
{{$index+1}}-{{$index+2}} хх {{}}
№ участка Расход, м3/ч Рекомендуемая скорость, м/с Требуемая площадь, м2 Длина, м Требуемое сечение, мм Принятое сечение, мм Эквивалентный диаметр, мм Скорость, м/с Потери давления на 1 метр, Па/м b_sh Потери давления на трение, Па Вид местного сопротивления Местное сопротивление, Па Динамическое давление Pd, Па Потери давления в местных сопротивлениях, Па Общие потери давления, Па
{{$index+1}} {{$index+2}} {{_d}} {{}} {{}} {{}} {{}} {{}}
Расчет сделан на сайте

Основная цель аэродинамического расчета – подбор сечения воздуховодов и определения потерь давления на участках. С этой задачей легко справится данный калькулятор.

Аэродинамический расчет онлайн

Порядок работы:1. Задать скорость воздухаa. Путем автоматического подсчета в зависимости от оптимальной скорости в воздуховодах (нажать «высчитать скорость»)b. Путем ввода скорости самостоятельно (нажать «задать скорость»)

2. Добавить участок необходимого материала/сечения

a. Выбрать материалb. Выбрать сечение (круглое, прямоугольное, квадратное)c. Нажать кнопку «Добавить участок» (участок добавится в таблицу)

3. Задать местные сопротивления на участке

a. Выбрать деталь воздуховода (после выбора детали Вам очень грубо выдаст его примерный коэффициент, который можно менять вручную)b. Выбрать участок, на который вы хотите добавить данное местное сопротивлениеc. Нажать кнопку «Добавить деталь»d. При необходимости ее можно удалить путем постановки галочки в таблице и нажатия на кнопку «Удалить деталь»

4. Задать необходимые параметры в таблице

a. Задать расход на соответствующем участкеb. Задать длину участкаc. Нажать кнопку «Расчет» (результатом будет служить ответ в графе «Требуемое сечение»)d. Нажать кнопку «Подобрать» либо задать «Принятое сечение» самому

e. Еще раз нажать кнопку «Расчет» и на основании «Принятого сечения» посчитаются все оставшиеся значения таблицы

Результатами будут служить требуемая площадь, требуемое сечение, принятое сечение, эквивалентный диаметр воздуховодов, фактическая скорость в воздуховоде, потери давления на 1 метр, общие потери давления на трение, значение местного сопротивления, динамическое давление, потери давления в местных сопротивлениях и общие потери давления на участках.

Читайте также:  Вентиляция канализации в частном доме своими руками

Для справки:– при задании прямоугольного сечения h/b, h или b задаются для каждого участка – если в таблице удалить рекомендуемую скорость, в пункте 1 выбрать другую скорость и нажать кнопку «Расчет», то скорость в таблице пересчитается согласно пункту 1.

– если в таблице не задать Расход и Длину, то ячейка «Принятое сечение» будет серая – если столбец «Принятое сечение» подсвечивается красным цветом, значит Вы поменяли расход на участке и «Требуемое сечение» получилось больше, чем «Принятое сечение».

Необходимо увеличить «Принятое сечение»

– результаты с таблицы можно экспортировать в формате .xls путем нажатия на кнопку «Скачать таблицу в excel»

Расчеты, которые могут пригодиться:– калькулятор площади возуховодов

От автора:Если данный аэродинамический расчет был Вам полезен – не забывайте делиться им с друзьями и коллегами.

При желании помочь обновить коэффициенты местных сопротивлений либо добавить новые – пишите на почту [email protected]

Правила использования измерительных устройств

При измерении скорости потока воздуха и его расхода в системе вентиляции и кондиционирования нужен правильный подбор приборов и соблюдение следующих правил их эксплуатации.

Это позволит получить точные результаты расчета воздуховода, а также составить объективную картину системы вентиляции.

Для того, чтобы зафиксировать средние показатели расхода, нужно выполнить несколько замеров. Их количество зависит от диаметра трубы или от размера сторон, если канал прямоугольной формы

Соблюдайте режим температур, который обозначен в паспорте прибора. Также следите за положением сенсора зонда. Он должен быть всегда ориентирован точно навстречу потоку воздуха.

Если не соблюдать это правило, результаты измерений будут искажены. Чем больше будет отклонение сенсора от идеального положения, тем выше будет погрешность.

Расчет потери напора воздуха в системе вентиляции

Назначение Основное требование
Бесшумность Мин. потери напора
Магистральные каналы Главные каналы Ответвления
Приток Вытяжка Приток Вытяжка
Жилые помещения 3 5 4 3 3
Гостиницы 5 7.5 6.5 6 5
Учреждения 6 8 6.5 6 5
Рестораны 7 9 7 7 6
Магазины 8 9 7 7 6

Исходя из этих значений следует рассчитывать линейные параметры воздуховодов.

Расчет нужно начинать с составления схемы системы вентиляции с обязательным указанием пространственного расположения воздуховодов, длины каждого участка, вентиляционных решеток, дополнительного оборудования для очистки воздуха, технической арматуры и вентиляторов. Потери определяются вначале по каждой отдельной линии, а потом суммируются. По отдельному технологическому участку потери определяются с помощью формулы P = L×R+Z, где P – потери воздушного давления на расчетном участке, R – потери на погонном метре участка, L – общая длина воздуховодов на участке, Z – потери в дополнительной арматуре системы вентиляции.

Для расчета потерь давления в круглом воздуховоде используется формула Pтр. = (L/d×X) × (Y×V)/2g. X – табличный коэффициент трения воздуха, зависит от материала изготовления воздуховода, L – длина расчетного участка, d – диаметр воздуховода, V – требуемая скорость воздушного потока, Y – плотность воздуха с учетом температуры, g – ускорение падения (свободного). Если система вентиляции имеет квадратные воздуховоды, то для перевода круглых значений в квадратные следует пользоваться таблицей № 2.

Табл. № 2. Эквивалентные диаметры круглых воздуховодов для квадратных

Размеры 150 200 250 300 350 400 450 500
250 210 245 275
300 230 265 300 330
350 245 285 325 355 380
400 260 305 345 370 410 440
450 275 320 365 400 435 465 490
500 290 340 380 425 455 490 520 545
550 300 350 400 440 475 515 545 575
600 310 365 415 460 495 535 565 600
650 320 380 430 475 515 555 590 625
700 390 445 490 535 575 610 645
750 400 455 505 550 590 630 665
800 415 470 520 565 610 650 685
850 480 535 580 625 670 710
900 495 550 600 645 685 725
950 505 560 615 660 705 745
1000 520 575 625 675 720 760
1200 620 680 730 780 830
1400 725 780 835 880
1600 830 885 940
1800 870 935 990
Читайте также:  Вентиляторы для вытяжки: взгляд со всех сторон

По горизонтали указана высота квадратного воздуховода, а по вертикали ширина. Эквивалентное значение круглого сечения находится на пересечении линий.

Потери давления воздуха в изгибах берутся из таблицы № 3.

Табл. № 3. Потери давления на изгибах

Для определения потерь давления в диффузорах используются данные из таблицы № 4.

Табл. № 4. Потери давления в диффузорах

В таблице № 5 дается общая диаграмма потерь на прямолинейном участке.

Табл. № 5. Диаграмма потерь давления воздуха в прямолинейных воздуховодах

Все отдельные потери на данном участке воздуховода суммируются и корректируются с таблицей № 6. Табл. № 6. Расчет понижения давления потока в системах вентиляции

Во время проектирования и расчетов существующие нормативные акты рекомендуют, чтобы разница в величине потерь давления между отдельными участками не превышала 10%. Вентилятор нужно устанавливать в участке системы вентиляции с наиболее высоким сопротивлением, самые удаленные воздуховоды должны иметь минимальное сопротивление. Если эти условия не выполняются, то необходимо изменять план размещения воздуховодов и дополнительного оборудования с учетом требований положений.

Калькулятор

Некоторые экономические аспекты подбора размеров воздухопровода

Таблица для расчета гидравлического диаметра воздуховода.

При расчете размеров и скорости воздуха в воздуховоде наблюдается такая зависимость: при увеличении последней диаметры каналов уменьшаются. Это дает свои преимущества:

  1. Проложить трубопроводы меньших размеров гораздо проще, особенно если их нужно подвешивать на большой высоте или если условия монтажа весьма стесненные.
  2. Стоимость каналов меньшего диаметра соответственно тоже меньше.
  3. В больших и сложных системах, которые расходятся по всему зданию, прямо в каналы необходимо монтировать дополнительное оборудование (дроссельные заслонки, обратные и противопожарные клапаны). Размеры и диаметры этого оборудования также уменьшатся, и снизится их стоимость.
  4. Прохождение перекрытий трубопроводами в производственном здании может стать настоящей проблемой, если его диаметр большой. Меньшие размеры позволят пройти так, как нужно.

Главный недостаток такого выбора заключается в большой мощности вентиляционного агрегата. Высокая скорость воздуха в малом объеме создает большое динамическое давление, сопротивление системы растет, и для ее работы требуется вентилятор высокого давления с мощным электродвигателем, что вызывает повышенный расход электрической энергии и, соответственно, высокие эксплуатационные затраты.

Другой путь — это снижение скорости воздушных потоков в воздуховодах. Тогда параметры вентиляционного агрегата становятся экономически приемлемыми, но возникает множество трудностей в монтаже и высокая стоимость материалов.

Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции.

Проблемы прохождения большой трубой перегруженных оборудованием и инженерными сетями мест решается множеством поворотов и переходов на другие виды сечений (с круглого на прямоугольное или плоскоовальное). Проблему стоимости приходится решать единоразово.

Во времена СССР проектировщики, как правило, старались найти компромисс между этими двумя решениями. В настоящее время удорожания энергоносителей появилась тенденция к применению второго варианта. Собственники предпочитают единоразово решить финансовые вопросы и смонтировать более экономичную вентиляцию, чем потом в течение многих лет оплачивать высокие затраты электроэнергии. Применяется и универсальный вариант, при котором в магистральных воздухопроводах с большими расходами скорость потока увеличивают до 12-15 м/с, чтобы уменьшить их диаметры. Дальше по системе соблюдается скорость 5-6 м/с на ответвлениях, вследствие чего потери давления выравниваются. Вывод здесь однозначный: скорость движения воздушного потока в каналах играет немаловажную роль для экономики предприятия.