Obliczanie powierzchni kanałów i kształtek wentylacyjnych: zasady wykonywania obliczeń + przykłady obliczeń z wykorzystaniem wzorów

Kluczem do bezproblemowego i wydajnego działania wentylacji jest umiejętne obliczenie powierzchni kanałów i kształtek powietrznych, od którego zależy dobór zarówno poszczególnych elementów, jak i wyposażenia. Celem obliczeń jest zapewnienie optymalnej częstotliwości wymian powietrza w pomieszczeniach zgodnie z ich przeznaczeniem.

W artykule szczegółowo zbadaliśmy każdy z wymaganych etapów obliczeń: określenie przekroju i rzeczywistej powierzchni kanałów, obliczenie prędkości powietrza oraz dobranie parametrów kształtowanych wyrobów. Ponadto przedstawiliśmy główne wymagania dotyczące wielkości kanałów wentylacyjnych, a także podaliśmy przykład obliczania kanałów powietrznych dla prywatnego domu.

Cel wykonywania obliczeń

Funkcje obliczeń i dobór kanałów wentylacyjnych zależą od ich rodzaju i materiału, z którego są wykonane. Ta ostatnia cecha określa niuanse powstające podczas ruchu powietrza i specyfikę interakcji lawiny powietrznej ze ścianami.

Kanały powietrzne to:

• metal - może to być stal czarna, ocynkowana, stal nierdzewna;
• elastyczna tektura falista z aluminium;
• plastikowe kanały wentylacyjne - elastyczne i sztywne;
• tkanina.

W zależności od geometrii przekroju kanały powietrzne są okrągłe, prostokątne lub owalne. Te ostatnie nie są tak popularne jak dwa pierwsze.

Nawet przy najbardziej poprawnym projekcie systemu wentylacji, błąd w doborze odcinków kanałów powietrznych może doprowadzić do zakłócenia cyrkulacji powietrza.

Konsekwencją błędów w obliczeniach będzie zwiększona wilgotność, a następnie pleśń w pomieszczeniu. Bez prawidłowego obliczenia powierzchni wszystkich części nie można wybrać odpowiednich elementów kompleksu wentylacyjnego

Parametr ten zależy od:

• prędkość przepływu masy powietrza i jej objętość;
• stopień szczelności połączeń;
• hałaśliwy system wentylacji;
• pobór energii

Prawidłowo wykonane obliczenia pozwolą zaoszczędzić pieniądze, ponieważ ilość materiału zostanie dokładnie określona. Ale oprócz kwestii ekonomicznych najważniejsze są parametry wentylacji, które zapewniają ludziom komfortowe warunki życia.

Ogólne informacje dotyczące obliczania pola przekroju poprzecznego

Powierzchnię rur kanału powietrznego oblicza się przy użyciu różnych wartości:

1. Na dotrzymanie parametrów sanitarno-higienicznych (SanPiN).
2. Według liczby mieszkańców.
3. Według powierzchni pokoi.

Wynik można uzyskać zarówno dla oddzielnego pomieszczenia, jak i dla całego domu. Do obliczeń służą specjalne programy z wbudowanymi algorytmami. Inną opcją obliczeń jest użycie formuł.

Podczas ich projektowania pole przekroju kanałów powietrznych dobiera się tak, aby powietrze poruszało się na wszystkich długościach z w przybliżeniu tą samą prędkością. Na całej długości systemu ilość powietrza jest różna, dlatego pole przekroju kanału powietrznego powinno zmieniać się w górę wraz ze wzrostem objętości masy powietrza.

Jeśli weźmiemy pod uwagę wentylację wywiewną, kwadratura przekroju poprzecznego zwiększa się w miarę zbliżania się do wentylatora.Tylko w ten sposób można zagwarantować mniej więcej taką samą prędkość przepływu masy powietrza na całej długości kanału powietrznego

Wraz ze wzrostem przekroju kołowego prędkość przepływu powietrza maleje. Jednocześnie zmniejszony zostanie również hałas aerodynamiczny. Wadą takich kanałów powietrznych jest masywność konstrukcji, która uniemożliwia ich montaż w przestrzeni między ciągiem a sufitami podwieszanymi, a także zwiększony koszt.

Jeśli nie jest to możliwe, możesz preferować geometrię prostokątną, ponieważ wysokość przekroju prostokątnego jest mniejsza. Z drugiej strony produkty okrągłe są łatwiejsze w montażu, a także mają swoje zalety użytkowe.

Ponieważ okrągłe kanały wentylacyjne nie zawsze zmieszczą się we wnętrzu, a bardziej estetyczne prostokątne są droższe, warto rozważyć jako alternatywę produkty owalne. Są ergonomiczne i wydajne

Wybór jednej lub drugiej opcji zależy od priorytetów użytkownika. Jeśli na pierwszym planie stawiana jest oszczędność energii, minimalny poziom hałasu i są wszelkie możliwości zainstalowania dużej sieci, najlepszym wyborem będzie okrągły kształt kanału wentylacyjnego.

Kroki obliczeniowe

Prace obliczeniowe składają się z kilku etapów:

1. Rysunek generała schematy instalacji wentylacyjnych. Należy tu zwrócić uwagę na długości odcinków prostych, części obrotowych i ich rodzaj oraz miejsca zmian przekroju.
2. Dobór współczynnika wymiany powietrza odpowiadającego wymaganiom sanitarno-higienicznym.
3. Obliczanie prędkości przepływu mas powietrza przez rurociąg. Parametr ten zależy od rodzaj wentylacjii może być naturalne lub wymuszone.
4. Obliczanie powierzchni kanału powietrznego i innych parametrów.

Istnieje wiele programów do wykonywania takich obliczeń.

Obliczanie wzorów dla złożonego systemu nie jest zadaniem łatwym.W przypadku małego domu obliczenie powierzchni poszczególnych elementów i przekroju kanałów powietrznych jest całkiem możliwe

Obliczanie przekroju kanału

Wyrażenie używane do obliczania kwadratury kształtek i kanałów wentylacyjnych wygląda następująco:

Sc = (dł. x 2,778): V,

Gdzie:

• sc - powierzchnia przekroju;
• L — natężenie przepływu powietrza krążącego w układzie;
• 2.778 — współczynnik godzący różne wymiary;
• V — prędkość lawiny powietrznej w określonym miejscu, mierzona w metrach na sekundę.

Wynikiem obliczeń będzie wartość mierzona w cm².

Istnieje alternatywna formuła:

S = L: k × V,

Współczynnik K w tym przypadku wynosi 3600.

Określenie rzeczywistej powierzchni kanału

Powierzchnię wentylacji regularnej dla okrągłych kanałów wentylacyjnych oblicza się ze wzoru:

S = (π x D2): 400,

Gdzie:

• S — powierzchnia rzeczywista;
• D - średnica.

Dla rurociągów prostokątnych:

S = (A x B): 100,

Gdzie:

• S — powierzchnia rzeczywista;
• D - średnica;
• A — wysokość kanału powietrznego;
• W - szerokość konstrukcji.

Pole przekroju rury o przekroju owalnym oblicza się ze wzoru:

S = π × A × B: 4,

Gdzie:

• A - większa średnica owalu;
• W - odpowiednio mniejsza średnica.

Istnieją inne wzory do obliczania powierzchni kanału powietrznego.

Korzystając z dokumentu regulacyjnego, takiego jak SNiP, możesz porównać wymiary przekroju kanałów powietrznych z wymaganymi wskaźnikami. Dzięki temu jeszcze łatwiej jest określić odpowiedni rozmiar przewodu powietrznego.

Niektórzy producenci podają nomogramy w opisie kanałów powietrznych. Znajdują się one także w literaturze normatywnej.

Nomogram dla metalowego przewodu wentylacyjnego o przekroju kołowym. Wartości z niego są podstawiane do wzoru. Wszystkie elastyczne kanały powietrzne są uzupełnione takimi schematami (+)

Z nomogramów można odczytać wartość pola przekroju poprzecznego. Jest to przybliżone, ale odpowiednie do stworzenia systemu o minimalnym poziomie hałasu.

Aby znaleźć wymiary kanału dla konkretnej rury odgałęzionej, która transportuje daną objętość powietrza, należy wykonać następujące czynności:

1. Określ na nomogramie punkt przecięcia objętości powietrza przemieszczonego w ciągu 1 godziny z linią największej prędkości dla odcinka projektowego.
2. W pobliżu tego punktu znajdź wartość najbardziej odpowiedniej średnicy.

Dodatkowo posiadając nomogram można nie tylko ułatwić obliczenie przekroju kanałów i kształtek powietrznych, ale także określić stratę ciśnienia na odcinku przewodu pneumatycznego przy zadanej prędkości.

Nie jest konieczne stosowanie nomogramu, można określić wymagane pole przekroju poprzecznego w zależności od prędkości masy powietrza.

Obliczanie prędkości powietrza

Korzystając ze wzorów lub specjalnych tabel, oblicz prędkość kanału powietrznego. Kluczowym parametrem jest tutaj współczynnik krotności, który określa ilość powietrza, przy której pomieszczenie o kubaturze 1 m2 jest w pełni wentylowane.³ w ciągu 1 godziny.

Aby określić wskaźnik krotności, eksperci zalecają zbadanie konkretnych warunków w istniejących obiektach przemysłowych, dla których istnieją rzeczywiste dane dotyczące uwalniania gazów, toksycznych oparów itp. Najlepiej wykonać niezależne obliczenia za pomocą wzorów.

Aby uprościć obliczenia, istnieją specjalne tabele, z których można pobrać gotową wartość wskaźnika krotności, ale należy pamiętać, że zawierają one zaokrąglone parametry

Wzór na obliczenie krotności wygląda następująco:

N=V:W,

Gdzie:

• N — wymagana krotność;
• V - ilość masy świeżego powietrza wchodzącego do pomieszczenia w ciągu godziny;
• W - objętość pomieszczenia.

Jednostką wielokrotności jest liczba razy na godzinę, V mierzy się w mᶾ/h, objętość w mᶾ.

Rozważmy konkretny przykład określenia wymaganej ilości powietrza przez wielokrotność.

Znajduje się w nim salon o kubaturze 22 mᶾ. Będzie wymagało powietrza: L = 22 x 6 = 132 m³, tutaj 6 to kurs wymiany powietrza wzięty z tabeli.

Prędkość ruchu masy (V) mierzy się w m/s i określa ze wzoru:

V=L: 3600 x S,

Gdzie:

• L — zużyte powietrze (mᶾ/h);
• S — powierzchnia przekroju kanału powietrznego (mᶾ).

Dodatkowo wpływają jeszcze 2 parametry prędkość powietrza: poziom hałasu, współczynnik drgań. Należy je uwzględnić przy projektowaniu systemu.

Przykład obliczeń dla małego domku

Do obliczeń wzięliśmy domek o powierzchni wewnętrznej 108,8 m² i wysokość od podłogi do sufitu 3 m. Wewnątrz znajduje się salon, sypialnia, pokój dziecięcy, kuchnia, łazienka. Wskaźnik krotności przyjmuje się jako równy 1.

System wentylacji pozwala pozbyć się z pomieszczenia szkodliwych dla zdrowia zanieczyszczeń – potencjalnie niebezpiecznych i wywołujących reakcje alergiczne, pogarszające samopoczucie

Najpierw oblicz ilość powietrza usuwanego i napływającego dla całego budynku.

W tym celu stosuje się metodę SNiP:

1. Ponieważ sypialnia i pokój dzienny mają tę samą powierzchnię, ilość usuwanego z nich powietrza wynosi 21 x 3 x 1 = 63 mᶾ/h.
2. Dla pokoju dziecięcego - 24 x 3 x 1 = 72 mᶾ/h.
3. Do kuchni - 22 x 3 x 1 + 100 = 166 mᶾ/h.
4. Dla łazienki - 10 x 3 x 1 = 30 mᶾ/h.
5. W rezultacie: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 mᶾ/h.

Korytarz i korytarz nie zostały uwzględnione. 100 mᶾ to objętość przechodząca przez okap w kuchni.

Bardzo ważnym punktem jest również prawidłowy rozkład przepływu powietrza w domu. W budynkach tego typu najczęściej instaluje się system wentylacji grawitacyjnej.Nadal występuje tu element przymusu – okap kuchenny.

Następnie określ średnice kanałów wentylacyjnych. Od 100m³ Jeśli kaptur zostanie usunięty na siłę, pozostaje tylko rozprowadzić pozostałe 294 m³. Wyjdą naturalnie przez 2 szyby. Dla każdego będzie to konieczne: 294: 2 = 147 mᶾ.

Ponieważ prędkość powietrza w szybach wentylacji grawitacyjnej waha się od 0,5 do 1,5 m/s, w obliczeniach przyjmuje się zwykle wartość średnią 1 m/s. Podstawiając znane wartości do wzoru S = L: k × V, znajdują: S = 147: 3600 x 1 = 0,0408 m².

Teraz można wyznaczyć średnicę kanału powietrznego o przekroju okręgu, korzystając ze wzoru: S = (π x D2): 400 lub 0,0408 = (3,14 x D2): 400.

Po rozwiązaniu tego równania z jedną niewiadomą, za pomocą prostych obliczeń, okazuje się, że średnica kanału powietrznego wynosi 2,28 mm. Dla tej wartości wybierany jest najbliższy większy standardowy rozmiar rury.

Korzystając z tej tabeli przeliczeniowej, można wybrać równoważną średnicę kanału okrągłego. To znacznie upraszcza obliczenia

Instalując prostokątny kanał wentylacyjny, wybierz jego rozmiar zgodnie z tabelą, koncentrując się na powierzchni. Najbliższa większa wartość to 200 x 250 mm.

W ten sam sposób określa się pole przekroju wylotu okapu kuchennego, z tą różnicą, że prędkość powietrza wynosi tutaj 3 m/s. S = 100: 3600 x 3 = 0,083 m² lub średnica 107 mm.

Tabela przeliczeniowa jest potrzebna, gdy trzeba obliczyć kanały powietrzne o przekroju prostokątnym i zastosować tabelę dla produktów okrągłych. Oto średnice kanałów wentylacyjnych o przekroju kołowym, w których redukcja ciśnienia na skutek tarcia jest równa tej samej wartości w wykonaniu prostokątnym.

Istnieją trzy sposoby określenia wartości równoważnej:

• według prędkości;
• wzdłuż przekroju;
• przez konsumpcję.

Wartości te są powiązane z różnymi parametrami kanału powietrznego. Każdy z nich ma indywidualny sposób wykorzystania tabel. Najważniejsze jest to, że niezależnie od zastosowanej techniki wielkość utraty ciśnienia w wyniku tarcia jest taka sama.

Na koniec sprawdzana jest prędkość: V = 147: (3600 x 0,0408) = 1,0 m/s. To mieści się w dopuszczalnym limicie.

Wyroby kształtowe i ich obliczanie

Na montaż kanałów wentylacyjnych proste odcinki o różnych rozmiarach są łączone za pomocą kształtek.

Wykonując zarówno kanały powietrzne, jak i kształtki, należy obliczyć ich powierzchnię. Bez tego niemożliwe jest określenie prawidłowej ilości materiału potrzebnego do wytworzenia części.

Produkty kształtowane obejmują:

1. Zakręty. Służą do zmiany kierunku rurociągu powietrza pod dowolnym kątem. Występują w wersji okrągłej, prostokątnej i owalnej.
2. Przejścia. Służą do łączenia kanałów powietrznych o różnych przekrojach. Dowolna geometria - od okrągłej po kombinowaną.
3. Złącza, sutki. Połącz proste odcinki autostrady.
4. Koszulki. Gałęzie lub dwie gałęzie kanału powietrznego są połączone.
5. Odgałęzienia. Blokowanie przepływu powietrza.
6. Poprzeczki. Oddziel lub połącz strumienie powietrza.
7. Kaczki. Zapewnij wielopoziomowe przejście kanału powietrznego.

Aby obliczyć wymagane parametry wyrobów kształtowanych, wymagane są umiejętności matematyczne.

Każdy kształtowany produkt ma swoją szczególną rolę w systemie wentylacyjnym. Producenci projektują każdy z nich osobno. Dostarczane są razem z głównymi elementami

Błąd popełniony w jednym wskaźniku doprowadzi do pogorszenia właściwości operacyjnych systemu. Nie ma gotowych wzorów do takich obliczeń.

W tabeli przedstawiono standardowe rozmiary kanałów wentylacyjnych. Nawet profesjonaliści używają tych i podobnych specjalnych tabel zamiast skomplikowanych obliczeń

Wielu projektantów korzysta ze specjalnych programów i kalkulatorów online. Wystarczy wprowadzić wartości podstawowe i uzyskać gotowe parametry na wyjściu.

Programy pozwalają nie tylko określić wymagane rozmiary wszystkich części, ale także dokonać ich opracowania. Takie opracowanie, wydrukowane na drukarce 3D, pozwala na idealne dopasowanie kanałów wentylacyjnych.

Podstawowe wymagania obliczeniowe

Przy ustalaniu ostatecznych parametrów kanałów powietrznych należy wziąć pod uwagę, że przy ustalaniu powierzchni kanałów powietrznych należy zapewnić, aby:

1. Zapewniony jest reżim temperaturowy w pomieszczeniu. Tam, gdzie występuje nadmiar ciepła, zapewnia się jego usunięcie, a tam, gdzie występuje niedobór, minimalizuje się jego straty.
2. Prędkość przepływu powietrza w żaden sposób nie wpływa na komfort przebywania osób w pomieszczeniu. Oczyszczanie powietrza jest wymagane w miejscach pracy.
3. Szkodliwe związki chemiczne i cząstki zawieszone w powietrzu występują w ilości odpowiadającej GOST 12.1.005-88.

W przypadku poszczególnych pomieszczeń warunkiem doboru powierzchni kanałów wentylacyjnych jest stałe utrzymywanie ciśnienia i wykluczenie dopływu powietrza z zewnątrz.

Przy obliczaniu oporu linii uwzględniana jest strata ciśnienia. Aby przepływ mas powietrza pokonywał opory występujące podczas ruchu, potrzebne jest odpowiednie ciśnienie

Do kategorii pomieszczeń, w których wymagane jest zabezpieczenie, zalicza się piwnice, a także pomieszczenia, w których mogą gromadzić się szkodliwe substancje.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Program online pomagający inżynierowi projektantowi:

Fabuła dotycząca organizacji wentylacji prywatnego domu jako całości:

Pole przekroju poprzecznego, kształt i długość kanału powietrznego to tylko niektóre z parametrów decydujących o wydajności systemu wentylacyjnego. Prawidłowe obliczenia są niezwykle ważne, ponieważ... Od tego zależy przepustowość powietrza, a także prędkość przepływu i efektywne działanie całej konstrukcji.

W przypadku korzystania z kalkulatora online stopień dokładności obliczeń będzie wyższy niż w przypadku obliczeń ręcznych. Wynik ten tłumaczy się faktem, że program automatycznie zaokrągla wartości do bardziej dokładnych wartości.

Czy masz osobiste doświadczenie w projektowaniu, instalowaniu i obliczaniu systemu kanałów wentylacyjnych? Chcesz podzielić się zgromadzoną wiedzą lub zadać pytania na dany temat? Prosimy o pozostawienie komentarzy i udział w dyskusjach – formularz opinii znajduje się poniżej.