Скорость воздуха в воздуховоде снип: расчеты и измерения

Алгоритм расчета потерь напора воздуха

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

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

Потери давления воздуха в изгибах берутся из таблицы № 3.

Табл. № 4. Потери давления в диффузорах

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

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.

Чтобы определиться с размерами сечений на любом из отрезков воздухораспределительной системы, необходимо произвести аэродинамический расчет воздуховодов. Показатели, полученные при таком расчёте, определяют работоспособность как всей проектируемой системы вентиляции, так и отдельных её участков.

Для создания комфортных условий в кухне, отдельной комнате или помещении в целом необходимо обеспечить правильную проектировку воздухораспределительной системы, которая состоит из множества деталей

Важное место среди них занимает воздуховод, определение квадратуры которого оказывает влияние на значение скорости воздушного потока и шумность вентиляционной системы в целом. Определить эти и ряд других показателей позволит аэродинамический расчет воздуховодов

Вычисление воздухообмена

Специалисты используют две основные схемы:

По укрупненным показателям. В данной методике не предусматриваются вредные выбросы, такие как тепло и вода. Условно назовем его «Способ №1».
Метод с учётом избытков тепла и влаги. Условное название «Способ №2».

Способ №1

Единица измерения — м3/ч (кубические метры в час). Применяют две упрощенные формулы:

L=K ×V(м3/ч); L=Z ×n (м3/ч), где

K – кратность воздухообмена. Отношение объёма приточки за одни час, к общему воздуху в помещении, крат в час;V – объём помещения, м3;Z – значение удельного обмена воздуха за единицу верчения,n – количество единиц измерения.

Подбор вентрешёток осуществляется по специальной таблице. При подборе также учитывается средняя скорость прохождение потока воздуха по каналу.

Таблица выбора размеров вентиляционных решёток

Способ №2

При расчёте учитывается ассимиляция тепла и влаги. Если в производственном или общественном здании избыток тепла, то используется формула:

где ΣQ — сумма тепловыделений от всех источников, Вт;с – тепловая ёмкость воздуха, 1 кДж/(кг*К);tyx – температура воздуха, направленного на вытяжку,°С;tnp — температура воздуха, направленного на приточку,°С;Температура воздуха, направленного на вытяжку:

где tp.3 – нормативная тем-ра в рабочей зоне,0С;ψ- коэффициент увеличение температуры, зависящий от высоты измерения, равный 0,5-1,5 0С/м;Н – длина плеча от пола до середины вытяжки, м.

Когда технологический процесс предполагает выделение большого объема влаги, то используется другая формула:

где G – объём влаги, кг/ч;dyx и dnp – содержание воды на один килограмм сухого воздуха приточки и вытяжки.

Существует несколько случаев, более подробно описанных в нормативной документации, когда требуемые воздухообмен определяется по кратности:

L=k×V, где

k – кратность смены воздуха в помещении, раз в час;V — объём помещения, м3.

Расчёт сечения

Площадь поперечного сечения воздуховода измеряется в м2. Её можно посчитать по формуле:

где v – скорость воздушных масс внутри канала, м/с.

Различается для основных воздуховодов 6-12 м/с и боковых придатков не более 8 м/с. Квадратура влияет на пропускную способность канала, нагрузку на него, а также уровень шума и способ монтажа.

Расчёт потерь давления

Стенки воздуховода не гладкие, и внутренняя полость не заполнена вакуумом, поэтому часть энергии воздушных масс при движении теряется на преодоления этих сопротивлений. Величина потери рассчитывается по формуле:

где ג – сопротивление трению, определяется, как:

Формулы, приведенные выше, являются правильными для каналов круглого сечения. Если воздуховод квадратный или прямоугольный, то существует формула приведения к эквиваленту диаметра:

где a,b – размеры сторон канала, м.

Мощность напора и двигателя

Напор воздуха от лопастей H должен полностью компенсировать потери давления P, при этом создавая расчётное динамическое Pд на выходе.

H = P + Pд.

Мощность электрического двигателя вентилятора:

Подбор калорифера

Часто отопление интегрируется в систему вентиляции. Для этого используются калориферы, разные виды рекуператоров, а также метод рециркуляции. Выбор устройства осуществляется по двум параметрам:

Qв – предельный расход тепловой энергии, Вт/ч;
Fk – определение поверхности нагрева для калорифера.

Расчёт гравитационного давления

Применяется только для естественной системы вентилирования. С его помощью определяется её производительность без механического побуждения.

2 Нормативная база

Необходимые параметры для обеспечения комфортных условий на производственных участках, в офисных и жилых помещениях регламентируются государственными стандартами, строительными нормами и правилами — СНиП. Кратность приточного и вытяжного воздухообмена устанавливается специальными таблицами, включёнными в документы, которыми пользуются проектировщики систем вентиляции. Для разного вида сооружений разработаны свои нормативные издания СНиП, вот лишь некоторые:

31−03−2001 — производственные строения;
31−01−2003 — дома многоквартирные жилые;
41−01−2003 — вентиляция и кондиционирование воздуха, отопление;
31−06−2009 — общественные здания и сооружения.

4.3 Порядок определения скорости воздуха анемометром

Измерение
скорости движения воздуха анемометром
осуществляется следующим
образом. С помощью арретира выключают
передаточный механизм и
записывают начальное показание счетчика
по трем шкалам. Анемометр помещают
в воздушный поток. Крыльчатый анемометр
должен быть установлен
так, чтобы крыльчатка была направлена
навстречу потоку и ее ось совпала
с направлением движения воздуха. Чашечный
анемометр устанавливают
вертикально в воздушном потоке, т.е. ось
крестовины с чашками
должна быть перпендикулярна направлению
движения воздуха. Через 10-15
с, т.е. после того, как скорость
ветроприёмника установится, одновременно
с включением счетчика засекают время
и по истечении некоторого
промежутка времени (100
с) счетчик анемометра выключают.
Записывают конечное показание
счетчика, вычисляют разность между
конечным и начальным отсчётами. Делением
разности конечного
и начального отсчётов на время замера,
определяют число делений счетчика в 1
с.

Для
пересчета числа делений n
в
фактическую скорость к каждому анемометру
прилагается поверочное удостоверение,
на котором графически дается зависимость
v
= f(n)
или
поправочные множители.

По
оси ординат нанесено число делений, по
оси абсцисс — скорости движения воздуха
(рис. 4.6).

Рисунок
4.6 – График
зависимости числа делений шкалы в
секунду от скорости воздушного потока

К
крыльчатому анемометру прилагают два
графика, один из которых применяется
при скорости направленного потока до
1м/с, а второй — при скорости от 1 до 5 м/с.

Измерение
скорости воздушного потока анемометром
проводят три раза и
по результатам этих замеров определяют
среднее значение скорости движения
воздуха.

При
выполнении лабораторной работы необходимо
произвести замеры скорости движения
воздуха способами «перед
собой» и «в сечении». Запись и обработку
результатов замеров выполнить по форме
приведенной в таблице 4.4

Таблица
4.4 – Журнал для регистрации результатов
измерения скорости движения воздуха
анемометром.

№ п/п	Отсчеты по шкалам анемометра	Продолжительность замера, с	Число делений в одной секунде	Измеренная скорость, м/с	Средняя скорость, м/с	Поправочный коэффициент	Истинна скорость воздуха в выработке, м/с	Сечение выработки, м2	Расход воздуха в выработке, м3/с
Начальный	Конечный	Разность
1	2	3	4	5	6	7		8	9	10	11
Способ «перед собой»
1
2
3
Способ «в сечении»
1
2
3

КОНТРОЛЬНЫЕ
ВОПРОСЫ

1.
Устройство
крыльчатого анемометра, пределы
измерений.

2.
Устройство
чашечного анемометра, пределы измерений.

3.
Что собой представляет паспорт анемометра?

4.
Устройство
и принцип работы
анемометра АПР-2.

5.
Подготовка
к работе анемометра АПР-2.

6.
Порядок
измерения скорости воздуха анемометром
АПР-2.

7.
Сущность точечного способа замера.

8.
Что такое средняя контрольная скорость
и ее определение?

9.
Замер средней скорости движения воздуха
по сечению способом «перед собой».

10.
Замер средней скорости движения воздуха
по сечению способом «в сечении».

11.
Поправочные коэффициенты при замерах
«перед собой» и «в сечении».

Схема компоновки и план прокладки вентиляционных каналов системы вентиляции

При компоновке и размещении приточно-вытяжного комплекса надо руководствоваться следующими условиями:

Таблица расчета для сечения круглых воздуховодов.

По мере удаления от вентиляционной камеры или вентилятора сила звуковых колебаний в воздуховодах гасится. Потому целесообразнее расположить ее вдали от самых малошумных помещений.
Дроссельные редукторы желательно размещать на как можно большем расстоянии от рассматриваемого помещения. После него не помешает поставить концевые глушители или гибкие вставки из звукоизолирующих материалов.
Для вентиляционных каналов рабочие скорости течения воздуха принимаются в пределах допустимых в зависимости от класса, кубатуры помещения и требований к безопасному шумовому фону.
На всех участках вентиляционной сети минимизируют число гидравлических потерь, так как производимый крыльчаткой вентилятора шум тем больше, чем большее сопротивление встречается на пути воздушных масс.
Для систем высокой производительности обязательным условием бесшумной работы остается использование глушителей. Предполагаемые места под глушители должны быть непременно учтены на стадии проектирования.
Настройку параметров аэродинамики, тихоходности и наладку работы системы вентиляции рекомендуется проводить параллельно, чтобы достичь приемлемой громкости шума при сохранении требуемых показателей расхода среды.

Изготовление своими силами

Технологию сборки колпака предлагаем пояснить на примере насадки типа ЦАГИ. Детали вырезаются из оцинкованной стали толщиной 0.5 мм, между собой скрепляются заклепками или болтами с гайками. Конструкция вытяжного элемента представлена на чертеже.

Для изготовления понадобится обычный слесарный инструмент:

молоток, киянка;
ножницы по металлу;
дрель электрическая;
тиски;
приспособления для разметки – чертилка, рулетка, карандаш.

Ниже в таблице указаны размеры деталей дефлектора и окончательный вес изделия.

Алгоритм сборки следующий. По разверткам вырезаем ножницами заготовки зонта, диффузора и обечайки, скрепляем между собой заклепками. Раскрой обечайки не представляет сложности, развертки диффузора и зонта показаны на чертежах.

Раскрой нижнего стакана — расширяющегося диффузора

Готовый дефлектор насаживается на оголовок, нижний патрубок стягивается хомутом. На квадратную шахту придется сделать или купить переходник, чей фланец прикрепляется к торцу трубы.

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.

3 Аэрация помещений

Аэрацией называют управляемую естественную очистку воздуха

Для достижения максимальной эффективности такого воздухообмена в зданиях устанавливаются фрамуги с нижним, верхним или средним подвесом. Чтобы их легче было открывать, их оснащают приспособлениями с ручным либо механическим приводом.

Проёмы аэрационных фонарей защищаются от ветра глухими стенками или щитами, монтированными на кровле здания. Такая конструкция исключает обратное перемещение загрязнённых воздушных потоков из верхней зоны в рабочую.

Подача воздуха путём аэрации в тёплое время года должна происходить в направлении сверху вниз на расстоянии не больше 1,8 м от пола. В холодный период направление необходимо изменить на обратное, а расстояние увеличить до 4 м.

Главное условие хорошей аэрации в большом здании заключается в определении оптимального размера открывающихся фрамуг при наиболее неблагоприятных условиях и скорости ветра, равной нулю. В процессе расчётов определяется необходимый воздухообмен, скорость воздуха внутри вентиляционных каналов, а также площадь вытяжных и приточных проёмов. Для вычислений потребуется знать:

температуру наружного воздуха;
температуру в здании и в рабочей зоне;
средний температурный режим в здании;
степень нагрева удаляемых потоков;
высоту расположения центров приточных и вытяжных аэрационных проёмов от пола;
количество избыточной теплоты, выделяющейся в помещении;
градиент температуры (изменение температуры по высоте помещения);
коэффициенты местных сопротивлений приточных и вытяжных фрамуг;
плотность воздуха.

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:

Pм. с.=ζ·Pд.

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

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 располагаемым 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:

где Pизб – 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 по графикам производителей. Используя найденное располагаемое давление и общий расход воздуха в сети, это будет сделать несложно.

Для бесперебойной и долговременной работы вентиляционной системы в квартирах многоэтажек или частных коттеджей, особенно когда вы устанавливаете ее заново, требуется грамотный расчет. Обычно, считают только приточную вентсистему, потому что естественная уже предусмотрена и смонтирована при постройке здания. При этом, заметим, что проектирование вытяжного вывода рассчитано на однократный обмен, тогда как приток воздуха превышает вытяжку в два раза.

Постоянная и непрерывная подача свежего воздуха необходима только в те комнаты, где вы будете находиться долгое время (кухня, спальня и гостиная, и т. д.) поэтому расчет системы вентиляции начинается с плана здания или отдельной квартиры, на котором указывают площадь всех имеющихся комнат. Измеряют воздухообмен кубометрами в час. При этом схема воздухообмена будет выглядеть таким образом: чистый воздух попадает в комнаты, оттуда в слегка загрязненном виде выходит в коридор, потом в кухню и санузел и выводится наружу через вентиляционные шахты.

Необходимо знать, что для комнат без естественной вентиляции нормой считают расход свежего воздуха на одного жильца не меньше, чем 60 кв. м /час. В спальне допустимо меньшее количество — до 30 кв. м. /час на одного, это связано с тем, что ночью мы потребляем меньше кислорода. Учитывать нужно потребности только постоянно проживающих в жилище людей. После того, как вы рассчитали воздушный обмен по потребностям жильцов, следует выяснить кратность обмена воздушных масс, то есть, сколько раз на протяжении одного часа заменяется весь объем воздуха. Этот показатель должен быть минимум однократным.

По ниже приведенным формулам рассчитайте оба эти показателя (обмен воздуха по числу людей и кратность) и выберите большее значение, как максимально соответствующее нормам безопасности:

L (необходимая производительность приточной вентсистемы) равна N (количеству жильцов) помноженному на Lnorm (норму расходования на одного), это что касается количества проживающих.

Кратность рассчитывается так — L (необходимая производительность вентсистемы) равна n (нормированная кратность обмена воздуха) умножить на S (площадь комнаты) умножить на H (высота комнаты).

Произведя подсчеты и сложив полученные числа, вы узнаете общую производительность вентсистемы. Показатели этого значения в нормативных документах следующие:

В квартирах и комнатах 100 — 500 кв. м / час.

В коттеджах 500 — 2000 кв. м / час.

Очередность расчётов систем вентиляции

При определении противодействия движению воздуха принимается во внимание форма и свойства материала вентиляционных каналов, их суммарная длина, кинематическая схема, наличие разветвлений. Также выполняются дополнительные расчёты теплопотерь для сохранения благоприятных микроклиматических условий и сокращения расходов на обслуживание помещения в зимнее время

Площадь сечения рассчитывается согласно данным аэродинамического расчета воздуховодов. Учитывая полученные значения, выполняется:

выбор наиболее приемлемого размера поперечного сечения вентиляционного канала в зависимости от скорости перемещения потока воздуха;
установление максимально возможного снижения давления в вентиляционной системе.

Как рассчитать площадь воздуховодов через программу, вы увидите в этом видео:

Расчет квадратуры воздуховодов выполняется с помощью формул, но проще воспользоваться онлайн-калькулятором площади воздуховодов и фасонных изделий. В него уже включены все требуемые формулы и порядок вычислений. Другая положительная сторона программы расчета площади воздуховодов — это невозможность допустить ошибку по вине человека.

Явный плюс использования онлайн калькулятора – исключение человеческой ошибки

Чтобы корректно рассчитать площадь воздуховода с использованием формул, необходимо в первую очередь определить сечение фасонных частей. Чаще всего они выполняются круглой (реже в форме эллипса), квадратной или прямоугольной формы.

Материал и форма сечения

Первое, что делается еще на этапе подготовки к проектированию – это подбирается материал для воздухопроводов, их форма, ведь при трении газов о стенки канала создается сопротивление их движению. Каждый материал имеет разную шероховатость внутренней поверхности, и следовательно при выборе воздуховодов будут различными показатели сопротивления движению воздушного потока.

В зависимости от специфики монтажа, качества воздушной смеси, которое будет перемещаться по системе и бюджету на проведение работ, выбирают нержавеющие, пластиковые или стальные каналы с оцинкованным покрытием, круглого или прямоугольного сечения.

Прямоугольными трубами пользуются, чаще всего, для сохранения полезного пространства. Круглые, напротив, достаточно громоздки, но имеют лучшие аэродинамические показатели и как следствие, шумность конструкции. Для правильного построения вентиляционной сети важными параметрами являются: площадь сечения воздухопроводов, расход воздуха и его скорость при движении по каналу.

Какой дефлектор выбрать

Если вы хотите установить колпак – усилитель тяги с минимальными затратами и не обслуживать изделие в процессе эксплуатации, рекомендуем остановиться на статичных моделях – дефлекторе Волпера либо ЦАГИ. Последний вариант предпочтительнее для собственноручного изготовления.

Рекомендации по выбору различных дефлекторов:

При недостатке либо отсутствии тяги лучше ставить динамические версии колпаков – ротационный или флюгер.
Покупая вращающуюся насадку, не гонитесь за дешевизной. В недорогих изделиях применен открытый шарнир – обычная втулка, которая замерзнет зимой. Подбирайте флюгер или турбодефлектор с закрытым подшипником.
Н-образный колпак пригодится в местности с постоянными сильными ветрами. В остальных случаях лучше брать ЦАГИ.

Дефлекторы Astato приобретайте по желанию – усилитель будет работать в любых условиях. Но помните: движущиеся части насадки нужно периодически обслуживать.

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.