Как рассчитываются параметры вентиляционных систем

Не всегда есть возможность пригласить специалиста для проектирования системы инженерных сетей. Что делать если во время ремонта или строительства вашего объекта потребовался расчет воздуховодов вентиляции? Можно ли его произвести своими силами?

Этапы

Подбор оптимальной по мощности и стоимости системы воздухообмена проходит пошагово. Порядок проектирования очень важен, так как от его соблюдения зависит эффективность работы конечного продукта:

  • Определение типа вентсистемы. Проектировщик анализирует исходные данные. Если требуется проветрить небольшое жилое помещение, то выбор падает на приточно-вытяжную систему с естественным побуждением. Этого будет достаточно, когда расход воздуха небольшой, вредных примесей нет. Если требуется рассчитать большой венткомплекс для завода или общественного здания, то предпочтение отдаётся механической вентиляции с функцией подогрева/охлаждения приточки, а если понадобится, то и с расчётом по вредностям.
  • Анализ выбросов. Сюда входит: тепловая энергия от осветительных приборов и станков; испарения от станков; выбросы (газы, химикаты, тяжёлые металлы).
  • Расчет воздухообмена. Задача систем вентилирования – удаление из помещения избытков тепла, влаги, примесей с равновесной или чуть отличающейся подачей свежего воздуха. Для этого определяется кратность воздухообмена, согласно которой подбирается оборудование.
  • Подбор оборудования. Производится по полученным параметрам: требуемый объем воздуха на приточку/вытяжку; температура и влажность внутри помещения; наличие вредных выбросов, подбираются вентустановки или готовые мультикомплексы. Самый важный из параметров – объём воздуха, необходимый для поддержания проектной кратности. Фильтры, калориферы, рекуператоры, кондиционеры и гидравлические насосы идут как дополнительные устройства сети, обеспечивающие качество воздуха.

Типы и виды воздуховодов

Перед расчетом сетей нужно определить из чего они будут изготовлены. Сейчас применяются изделия из стали, пластика, ткани, алюминиевой фольги и др. Часто воздуховоды изготовляют из оцинкованной или нержавеющей стали, это можно организовать даже в небольшом цеху. Такие изделия удобно монтировать и расчет такой вентиляции не вызывает проблем.

Кроме этого, воздуховоды могут различаться по внешнему виду. Они могут быть квадратного, прямоугольного и овального сечения. Каждый тип обладает своими достоинствами.

  • Прямоугольные позволяют сделать системы вентиляции небольшой высоты или ширины, при этом сохраняется нужная площади сечения.
  • В круглых системах меньше материала,
  • Овальные совмещают плюсы и минусы других видов.

Для примера расчета вентиляции выберем круглые трубы из жести. Это изделия, которые используют для вентиляции жилья, офисных и торговых площадей. Расчет будем проводить одним из методов, который позволяет точно подобрать сеть воздуховодов и найти ее характеристики.

Важность воздухообмена

В зависимости от размеров помещения скорость воздухообмена должна быть разной Задача любой вентиляции – обеспечить оптимальный микроклимат, уровень влажности и температуру воздуха в помещении. Эти показатели влияют на комфортное самочувствие человека во время рабочего процесса и отдыха.

Важность воздухообмена

Некачественная вентиляция приводит к размножению бактерий, вызывающих инфекции дыхательных путей. Продукты питания начинают быстро портиться. Повышенный уровень влажности провоцирует появление грибка и плесени на стенах и предметах мебели.

Важность воздухообмена

Свежий воздух может поступать в помещение естественным способом, но добиться соблюдения всех санитарно-гигиенических показателей можно только при работе качественной системы вентиляции. Она должна быть рассчитана для каждого помещения отдельно, учитывая состав и объем воздуха, конструктивные особенности.

Важность воздухообмена

Для небольших частных домов и квартир достаточно оборудовать шахты с естественной циркуляцией воздушных потоков. Но для промышленных помещений, больших домов требуется дополнительное оборудование в виде вентиляторов, которые обеспечивают принудительную циркуляцию.

Важность воздухообмена

При планировке здания предприятия или общественного учреждения необходимо принимать во внимание следующие факторы:

Важность воздухообмена
  • качественная вентиляция должна быть в каждом помещении;
  • необходимо, чтобы состав воздуха соответствовал всем утвержденным нормам;
  • на предприятия требуется установка дополнительного оборудования, которое будет регулировать скорость воздуха в воздуховоде;
  • для кухни и спальни необходимо монтировать разные типы вентиляции.
Важность воздухообмена

Чтобы система воздухообмена соответствовала всем требованиям, нужно произвести расчет скорости воздуха в воздуховоде. Это поможет правильно подобрать прибор.

Важность воздухообмена

Читайте также:  Виды материалов для теплоизоляции воздуховодов и способы их монтажа

Онлайн-калькулятор расчета производительности вентиляции

Расчет вентиляции, как правило, начинается с подбора оборудования, подходящего по таким параметрам, как производительность по прокачиваемому объему воздуха и измеряемому в кубометрах в час. Важным показателем в системе является кратность воздухообмена. Кратность воздухообмена показывает, сколько раз происходит полная замена воздуха в помещении в течение часа. Кратность воздухообмена определяется СНиП и зависит от:

  • назначения помещения
  • количества оборудования
  • выделяющего тепло,
  • количества людей в помещении.

В сумме все значения по кратности воздухообмена для всех помещений составляют производительность по воздуху.

Расчет производительности по кратности воздухообмена
Площадь помещения, м2:
Высота помещения, м:
Кратность воздухообмена:
Необходимая производительность (м3/ч):

Методика расчета вентиляции по кратности:

L = n * S * Н, где:

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

Расчет производительности вентиляции по количеству людей
Число людей в помещении:
Активность людей в помещении: Спокойное состояниеУмеренная деятельностьАктивная деятельность
Необходимая производительность (м3/ч):

Методика расчета производительности вентиляции по количеству людей:

L = N * Lнорм, где:

L — производительность м3/ч; N — число людей в помещении; Lн — 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.

Онлайн-калькулятор расчета системы вентиляции

Следующий этап в расчете вентиляции — проектирование воздухораспределительной сети, состоящей из следующих компонентов: воздуховоды, распределители воздуха, фасонные изделия (переходники, повороты, разветвители.)

Сначала разрабатывается схема воздуховодов вентиляции, по которой производится расчет уровня шума, напора по сети и скорости потока воздуха. Напор по сети напрямую зависит от того, какова мощность используемого вентилятора и рассчитывается с учетом диаметров воздуховодов, количества переходов с одного диаметра на другой, и количества поворотов. Напор по сети должен возрастать с увеличением длины воздуховодов и количества поворотов и переходов.

Расчет количества диффузоров

Расход воздуха, м3/ч:
Скорость движения воздуха, м/с:
Диаметр диффузора, м:
Необходимо диффузоров (шт.):

Методика расчета количества диффузоров

N = L / ( 2820 * V * d * d ), где

N — количество диффузоров, шт; L — расход воздуха, м3/час; V — скорость движения воздуха, м/сек; d — диаметр диффузора, м.

Расчет количества решеток
Расход воздуха, м3/ч:
Скорость движения воздуха, м/с:
Площадь живого сечения решетки, м2:
Необходимо решеток (шт.):

Методика расчета количества решеток

N = L / ( 3600 * V * S ), где

N— количество решеток; L — расход воздуха, м3/час; V — скорость движения воздуха, м/сек; S — площадь живого сечения решетки, м2.

Проектируя системы вентиляции, необходимо находить оптимальное соотношение между мощностью вентилятора, уровнем шума и диаметром воздуховодов. Расчет мощности калорифера производится с учетом необходимой температуры в помещении и нижним уровнем температуры воздуха снаружи.

Расчет мощности калорифера

Производительность, м3/ч:
Разница температур на входе и выходе, С:
Необходимая мощность (кВт.):

Также при выборе оборудования для системы вентиляции необходимо рассчитать следующие параметры:

  • Производительность по воздуху;
  • Мощность калорифера;
  • Рабочее давление, создаваемое вентилятором;
  • Скорость потока воздуха и площадь сечения воздуховодов;
  • Допустимый уровень шума.

Основания для определения площадей

Система вентиляционных коммуникаций является сложной конструкцией. При её проектировании необходимо вычислить квадратуру прямоугольных и сечение круглых участков сети, перевести их в кв. м, посчитать площади врезок, переходов. Сделать это можно с помощью особых математических выражений или специальной программы — онлайн-калькулятора для расчёта воздуховодов.

Вычисление по формулам

Существует несколько определений для произведения подсчётов. Основными из них являются:

Основания для определения площадей

Площадь воздуховодов MagiCAD

Последовательность операций

Чтобы не ошибиться в проектируемых показателях, нужно разбить весь рабочий цикл на этапы. Примерно получится такая последовательность:

  • Расчёт отдельных зон, ограниченных тройниками или заслонками. Если есть ответвления, то они прибавляются к этому отрезку. Расход кислорода по всей длине считается стабильным.
  • Определение главной магистрали, имеющей максимальные затраты воздуха. Это будет самый протяжённый элемент схемы.
  • Сечения на рассчитываемых отрезках подбираются в соответствии с рекомендациями госстандарта — ≤ 8 м/с в магистралях, ≤ 8 м/с в ответвлениях, ≤ 3 м/с в жалюзи и решётках.
  • Все участки маркируются от наименее нагруженных по возрастанию давления.

Учитывая предварительные условия, можно выполнить подсчёт показателей систем вентиляции. Формулы, которые следует использовать, таковы:

Предполагается, что во время вычислений будут использованы специальные справочники. В них указаны практические потери из-за трения, расход воздуха при различных скоростях потока:

Основания для определения площадей

Для гашения избыточного давления применяется диафрагма. Коэффициент её сопротивления определяется таким образом:

Данные из этих таблиц используются для нескольких видов вентиляционных установок. Среди них:

  • Вытяжные, устанавливаемые на промышленных, торговых, спортивных площадках и в жилых домах, смонтированных как внутри, так и снаружи здания.
  • Приточные, снабжающие подготовленным воздухом комнаты различных типов.
  • Комбинированные с установкой рекуперации.

Расчет падения давления в воздуховодах

Расчёт поперечника каналов

Определив быстроту хода воздушных масс внутри трассы, можно переходить к вычислению следующего параметра. Он определяется формулой S=R\3600v, где S — площадь сечения магистрали, R — затраты кислорода в м3/час, v — скорость движения воздушного потока, 3600 — временной поправочный коэффициент. Узнав его, подчитывается диаметр:

Основания для определения площадей

Определяя размер магистральных трубопроводов, нужно выполнение некоторых условий. Проект должен подходить по следующим критериям:

  • Обеспечивать необходимый подогрев смеси и удаление излишнего тепла при экономической их целесообразности.
  • Скоростные показатели передвижения воздушных потоков не должны нарушать комфорта нахождения в помещениях.
  • Предельная концентрация вредных веществ, не превышающая определённых ГОСТом –88 значений.

Основные понятия аэродинамического расчета УРОК 1 (всего 10 уроков)

Элементы сети и местные сопротивления

Имеют значение и потери на элементах сети (решетки, диффузоры, тройники, повороты, изменение сечения и т. д.). Для решеток и некоторых элементов эти значения указаны в документации. Их можно рассчитать и произведением коэффициента местного сопротивления (к. м. с.) на динамическое давление в нем:

Рм. с.=ζ·Рд.

Где Рд=V2·ρ/2 (ρ – плотность воздуха).

Элементы сети и местные сопротивления

К. м. с. определяют из справочников и заводских характеристик изделий. Все виды потерь давлений суммируем для каждого участка и для всей сети. Для удобства это сделаем табличным методом.

Сумма всех давлений будет приемлимой для этой сети воздуховодов, а потери на ответвлениях должны быть в пределах 10% от полного располагаемого давления. Если разница больше, необходимо на отводах смонтировать заслонки или диафрагмы. Для этого производим расчет нужного к. м. с. по формуле:

ζ= 2Ризб/V2,

где Ризб – разница располагаемого давления и потерь на ответвлении. По таблице выбираем диаметр диафрагмы.

Нужный диаметр диафрагмы для воздуховодов.

Правильный расчет воздуховодов вентиляции позволит подобрать нужный вентилятор выбрав у производителей по своим критериям. Используя найденное располагаемое давление и общий расход воздуха в сети, это будет сделать несложно.

Элементы сети и местные сопротивления

Прежде чем начинать монтаж вентиляционных коммуникаций, необходимо выполнить расчет площади воздуховодов и фасонных частей. От корректности произведенных расчётов будет зависеть производительность всей системы в целом. Естественной и принудительной вентиляции требуется отдельный порядок действий в проектной работе, хотя они и имеют общее назначение.

Прежде чем монтировать систему вентиляции, необходимо рассчитать правильный размер воздуховода

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

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

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.

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ТРУБЕ

Помимо высоты трубы также производится расчет потерь давления, происходящих в воздуховоде. Для расчета используется сразу несколько формул:

Задача вентиляции – это вывод из помещения старого спертого воздуха и обязательная замена его на свежий уличный воздух. Только полноценная вентиляция способна обеспечить создание и поддержание в комнатах благоприятной для человеческого организма атмосферы. Думая о том, как рассчитать вентиляцию в помещении, необходимо понимать, что помимо своего основного предназначения, она является залогом сохранения сухости для конструкций дома. Именно правильная работа этой системы не позволит гнили и плесени образоваться на поверхности стен даже в помещениях с высокой влажностью.

Грамотно спроектированная вентиляция является обязательным условием для создания оптимального микроклимата в любом современном доме. Централизованное отопление, оборудование против сквозняков, тщательная теплоизоляция – все это требует скрупулезного подхода к проектированию вентиляционной системы. Отсутствие постоянного воздухообмена приводит к возникновению духоты. В свою очередь, высокие показатели влаги в помещении приводят к возникновению конденсата.

Чтобы максимально правильно рассчитать вентиляцию, можно взять за пример естественную конвекцию, работающую в целях вывода из помещений неприятных ароматов и воздуха с высокой влажностью. Естественная конвекция осуществляет поставку теплых воздухослоев из дома в его крышу. Для такого провода используются трубы воздуховода, по которым потоки направляются через коньковые вентиляционные элементы, а затем выводятся наружу. Этот тип вентиляции относится к саморегулирующим типам. В нем отсутствуют вентиляторы, что избавляет от необходимости пользоваться электроэнергией.

Вентиляция в помещении должна быть обязательно. При этом современные технические конструкции, включающие в себя очистку воздуха от почти всех уличных загрязнений, не так полезны, как могут показаться на первый взгляд. Они способны настолько очистить уличный воздух, что он становится абсолютно искусственным, и теряет свои природные свойства и характеристики. Именно поэтому выбор места проживания является основополагающим для создания в доме или квартире здоровой атмосферы. Чистый воздух снаружи обеспечивает наличие чистого естественного воздуха внутри и исключает необходимость использования в системах вентиляционных конструкций мощных воздухоочистительных приборов.