Расчет потока воздуха в воздуховоде: Расчет скорости воздуха в воздуховоде – Формула расчета расхода воздуха через сечение. Пример подбора вентиляторов для системы вентиляции

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.

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 м3/ч на 1м2 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 м3 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 м3 на 1 унитаз)
Танцевальный зал, дискотека 8-10
Комната для курения 10
Серверная 5-10
Спортивный зал Не менее 80 м3 на 1 занимающегося и не менее 20 м3 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 (м3/ч)
L — количество удаляемого воздуха, м3
Vпом – объем помещения, м3
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, м3
F – площадь сечения вентиляционных каналов, м2

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.

воздуховод

Участок А. S=0,032м2, скорость воздуха V = 400 / 3600 х 0,032 = 3,5 м/с
Участок В. S=0,049м2, скорость воздуха V = 800 / 3600 х 0,049 = 4,5 м/с
Участок C. S=0,078м2, 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.

график потери давления

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.


Расход воздуха через сечение формула. Какой должна быть скорость воздуха в воздуховоде вентиляции по техническим нормам

Комментариев:

  • Порядок выполнения расчета
    • Подбор габаритов канала
    • Рекомендации по подбору в стесненных условиях

Для разработки будущей системы вентиляции немаловажно определиться с габаритами каналов, которые нужно проложить в тех или иных условиях. Во вновь строящемся здании это сделать проще, еще на стадии проектирования расположив все инженерные сети и технологическое оборудование в соответствии с нормативными документами. Другое дело, когда идет реконструкция или техническое перевооружение производства, тут требуется прокладка трасс воздуховодов с учетом существующих условий. Размеры каналов могут сыграть большую роль, а чтобы их правильно вычислить, необходимо принять оптимальную скорость движения воздуха.

Порядок выполнения расчета

Имеется еще один вариант устройства приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуждением. Заключается он в том, чтобы использовать существующие воздухопроводы для новых вентиляционных установок. Тут также не обойтись без просчета скорости потока в этих старых трубопроводах на основании обследований и измерений.

Общая формула расчета величины скорости воздушных масс (V, м/с) происходит из формулы вычисления расхода приточного воздуха (L, м.куб/ч) в зависимости от размера площади сечения канала (F, м.кв.):

L = 3600 x F x V

Примечание: умножение на цифру 3600 необходимо для приведения в соответствие единиц времени (часы и секунды).

Соответственно, формулу скорости потока можно представить в следующем виде:

V = L / 3600 x F

Рассчитать площадь сечения существующего канала не составляет труда, а если ее нужно вычислить? Тогда и приходит на помощь способ подбора размеров воздуховода по рекомендуемым скоростям воздушных потоков. Изначально из трех параметров, участвующих в расчетах, на данном этапе четко должен быть известен один – это количество воздушной смеси (L, м.куб/ч), необходимое для вентиляции того или иного помещения. Оно определяется в соответствии с нормативной базой в зависимости от назначения строения и его внутренних комнат. Выполняется расчет по числу людей в каждом помещении или по величине выделяющихся вредных веществ, излишков тепла или влаги. После этого нужно принять предварительное значение скорости воздуха в воздуховодах, сделать это можно воспользовавшись таблицей рекомендуемых скоростей.

Вернуться к оглавлению

Подбор габаритов канала

Выбрав вид воздухопровода и приняв расчетную скорость, можно определить сечение будущего канала по формулам, приведенным выше. Если планируется его изготовить круглой формы, то диаметр посчитать просто:

D = √ F / 4 π, где:

  • D – диаметр круглого канала в метрах;
  • F – площадь его поперечного сечения в м.кв.;
  • π = 3.14

Далее необходимо обратиться к нормативным документам, которые определяют стандартные размеры воздуховодов круглой формы, и выбрать среди них ближайший к расчетному диаметр. Это делается для того, чтобы унифицировать производство элементов вентиляционных систем, номенклатура изделий которых и так достаточно велика. Понятно, что принятый по СНиП новый диаметр будет иметь и другое сечение, поэтому потребуется пересчитать его в обратной последовательности и выйти на значение действительной скорости потока воздушных масс в стандартном канале. При этом величина расхода L по-прежнему должна участвовать в вычислениях как константа. Таким методом просчитывается каждый отдельно взятый участок вентиляционной системы, а разбивка на участки производится по одному неизменному признаку – количеству воздуха (расходу).

Если предполагается выполнить прокладку каналов прямоугольной конфигурации, то нужно подобрать размеры сторон такими, чтобы их произведение дало площадь сечения, которая была вычислена ранее. Нормативное ограничение к таким каналам одно:

Здесь параметры А и В – размеры сторон в метрах. Простыми словами, нормами запрещается выполнять прямоугольные трубопроводы слишком узкими при большой высоте или чересчур низкими и широкими. На таких участках сопротивление потоку будет слишком большим и вызовет экономически необоснованные энергозатраты. Остальной просчет действительной скорости воздуха в воздуховоде производится так, как было описано выше.

Вернуться к оглавлению

При разработке вентиляционных схем нужно руководствоваться одним правилом, которое просматривается и в таблице: скорость воздуха на каждом участке системы должна возрастать по мере приближения к вентиляционной установке. Если результаты вычислений дают показатели скоростей на каких-нибудь участках, не соответствующие данному правилу, то такая схема работать не будет или же в реальных условиях величины скорости потоков будут далеки от расчетных. Решить вопрос можно изменением размеров воздухопроводов на проблемных участках в сторону уменьшения или увеличения.

При выполнении строительных работ по реконструкции или техническому перевооружению производственных зданий часто возникает ситуация, когда для устройства вентиляционных каналов просто не остается свободного места, поскольку насыщенность технологическим оборудованием и трубопроводами в помещении слишком велика. Тогда приходится прокладывать трассы в самых труднодоступных местах либо пересекать перекрытия и стены несколько раз. Все эти факторы могут значительно увеличить сопротивление таких участков. Получается замкнутый круг: чтобы пройти узкие места, нужно уменьшить размер и увеличить скорость, что резко повысит сопротивление участка. Уменьшить скорость воздуха нельзя, потому что тогда увеличатся габариты канала и он не пройдет где нужно. Выход из ситуации заключается в уменьшении габаритов и наращивании мощности вентилятора либо разветвлении воздухопровода на несколько параллельных рукавов.

Если возникает необходимость просчета существующей системы приточных или вытяжных каналов для использования их с другими параметрами производительности по воздуху, то вначале потребуется снять натурные замеры каждого участка воздуховода с разными габаритами. Затем, используя новые значения расходов воздуха, определить действительную скорость потока и сравнить полученные значения с таблицей. На практике допускается превышение рекомендованных скоростей на 3-5 м/с в магистра

Расчёт системы вентиляции

Этот материал любезно предоставлен моим другом — Spirit’ом.

Согласно санитарным нормам, система вентиляции должна обеспечивать замену воздуха в помещении за один час, это значит что за час в помещение должен поступить и удалиться из него объём воздуха, равный объёму помещения. Поэтому первым шагом мы считаем этот объём, перемножив площадь помещения на высоту потолков. Если у вас допустим помещение площадью 40 м2 с высотой потолков 2.5м, то его объём будет 40*2.5=100 м3. Значит производительность приточной и вытяжной систем должны быть по 100 м3/ч. Это минимальный расход, я рекомендую вдвое больше. Ищете вентилятор с такой производительностью, а лучше ещё больше, потому что производительность указывается при условии отсутствия противодавления, а когда вы поставите в приточную систему фильтр, противодавление появится и уменьшит производительность. Если у вас производительность 200 м3/ч, то в трубе 125мм примерная скорость потока будет 4.5 м/с, в трубе 100 мм  — 6.5 м/с, а в трубе 160мм – чуть меньше 3 м/с. Считается, что комфортная скорость воздуха для человека – до 2 м/с. Если у вас есть анемометр, то зная эти цифры вы можете проверить производительность системы вентиляции.

Далее, допустим вы хотите поставить в приточный канал нагреватель. С помощью четвёртой таблицы вы можете определить его мощность. Допустим на улице -10°С, а вам хочется чтобы в помещении было +20°С, значит разница температур 30°С. Находим строчку 200 м3/ч, смотрим пересечение столбца 30°С, получаем мощность 2010 Вт. Понятно, что это при отсутствии других источников тепла, так что в реале потребуется существенно меньше.

Следующий момент – расчёт влажности. В тёплом воздухе помещается больше воды, чем в холодном. Поэтому при нагревании его влажность уменьшается, а при охлаждении увеличивается. Допустим у нас за бортом -10°С при 80% влажности, а в помещении воздух нагревается до +20°С. Содержание воды в одном кубометре 2.1*0.8=1.68 г/м3, а влажность нагретого воздуха получится 1.68/17.3=0.097 то есть примерно 10%. Сколько же надо испарить воды, чтобы получить влажность, допустим, 50% при расходе 200 м3/ч?

Ответ: 200*(17.3*0.5-1.68)=1394 г/ч=1.4 кг/ч

Сечения и расходы

Диаметр круга, см

Площадь, м2

Относительно круга 10см

Габариты, см

Площадь, м2

Относительно круга 10см

10

0.00785

1

12х6

0.0072

0.92

12.5

0.0123

1.57

20х6

0.012

1.53

15

0.0177

2.26

30×20

0.06

7.64

16

0.020096

2.56

40×20

0.08

10.19

20

0.0314

4

50×25

0.125

15.92

25

0.0491

6.26

50×30

0.15

19.1

30

0.0707

9

60×30

0.18

22.93

40

0.126

16

50

0.196

24.97

 

Расход воздуха, м3 в час (без учёта турбулентностей)

 

Диаметр круглого сечения,см

Скорость потока

0.5

1

1.5

2

2.5

3

4

5

6

8

10

10

14.1 28.3 42.4 56.6 70.7 84.8 113 141 170 226 283

12.5

22.1 44.2 66.3 88.4 110 132 177 221 265 353 442

15

31.8 63.6 95.4 127 159 191 254 318 382 509 636

16

36.2 72.3 108.5 144.7 180.9 217 289 362 434 579 724

20

56.6 113 170 226 283 339 452 565 678 904 1130

25

88.4 177 265 353 442 530 707 883 1060 1413 1770

30

127 255 382 509 635 763 1017 1272 1526 2035 2550

40

226 452 679 905 1130 1357 1809 2261 2713 3617 4520

50

353 707 1060 1414 1766 2120 2826 3533 4239 5652 7070

В 1 часе 60*60=3600 секунд.

Площадь круга S=pr2=pd2/4

S=0.0000785*r2 m  W:=3600*S*V;

V=S*v*3600=0.000314*r2*3600=0.263*r2*v

 

Габариты воздуховода,см

Скорость потока

0.5

1

1.5

2

2.5

3

4

5

6

8

10

12х6

13 26 39 52 65 78 104 130 156 207 260

20х6

21.6 43.2 64.8 86.4 108 130 173 216 259 346 432

30×20

108 216 324 432 540 648 864 1080 1296 1728 2160

40×20

144 288 432 576 720 864 1152 1440 1728 2304 2880

50×25

50×30

60×30

Тепловая мощность, затрачиваемая на подогрев приточного воздуха, Вт

 

Объем,

м3

Разница температур

1

5

10

15

20

30

40

10 3.35 16.8 33.5 50.3 67 101
20 6.7 33.5 67 101 134 201
30 10.1 50.3 101 151 201 302
40 13.4 67 134 201 268 402
50 16.8 83.8 168 252 335 503
100 33.5 168 335 503 670 1005
150 50.3 251 503 754 1005 1508
200 67 335 670 1005 1340 2010
300 101 503 1005 1508 2010 3015

 

Зависимость количества воды в воздухе от температуры

(атмосферное давление, 100% влажность)

t(°С)

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

f max (г/м³)

0.29

0.81

2.1

4.8

9.4

17.3

30.4

51.1

83.0

130

198

293

423

598


Поделиться новостью в соцсетях