Способы как рассчитать площадь воздуховода и фасонного изделия

Короба вентиляционных каналов выполняются круглого, прямоугольного сечения, применяется сталь, пластмасса или металлизированная фольга. На этапе проектирования делается расчет площади воздуховодов и фасонных изделий, чтобы гарантировать нормативные показатели давления и скорости воздуха, обеспечить оптимальные акустические характеристики.

Необходимость и цели выполнения расчета площади воздуховодов

Схема вентиляционных каналов является важной частью воздухораспределительной системы. Расчет сечения воздуховода играет роль для определения необходимого расхода материала с целью экономии средств. От правильного расчета рабочей площади и конфигурации зависит микроклимат в помещении.

Безошибочное вычисление пропускной способности и диаметра труб оказывает влияние на характеристики:

• чистоты воздуха;
• кратности воздухообмена;
• риска появления плесени и грибка;
• температуры в комнате.

В результате подсчета индексов вентиляции должна получиться конструкция, которая пропускает нужный объем свежих потоков для оздоровления внутренней атмосферы. При этом потери давления в магистрали сводятся к минимуму, а микроклимат соответствует санитарным нормам по влажности, загрязненности воздуха и уровню шума от работы воздуховодов.

Общие сведения для вычисления

К ключевым показателям относится площадь сечения короба, которая определяет скорость передвижения потоков. Закономерность проявляется в том, что при увеличении габаритов снижается давление и наоборот. Расчет квадратуры воздуховодов ведется несколькими способами, чтобы иметь возможность для сравнения итогов.

Показатели для выбора труб можно рассчитать по значениям:

• в соответствии с гигиеническими и санитарными нормами, приведенными в СанПиН;
• по числу находящихся в помещении людей;
• по площади и объему комнаты.

Подсчет проводится для отдельного помещения или строения в целом. Количество материала определяется на основе конфигурации и габаритов системы. Для круглых труб нужен диаметр и общая протяженность, а прямоугольные рассчитываются с применением ширины, высоты и длины магистрали.

Площадь поверхности фасонных деталей воздуховодов определяется с учетом отводов, переходников разной формы, принимается во внимание их ширина, угол поворота и высота.

Способы и этапы расчета площади воздуховодов

Размер короба вентиляции зависит от объема нагнетаемого потока, скорости передвижения и давления на внутренние стенки.

Расчет параметров вентиляционной магистрали проводится в несколько этапов:

• определяется кратность воздухообмена в соответствии с техническими требованиями, строительными и санитарными нормативами;
• делается аэродинамический подбор трубопроводного сечения;
• определяется уровень создаваемого шума (акустический расчет);
• вычерчивается на бумаге схема прокладки с привязкой к планировке;
• чертеж согласовывается с заказчиком, вносятся изменения;
• составляются расчетные документы по электроснабжению;
• вычерчиваются отдельные узлы воздухопровода с деталировкой.

Вентиляционное оборудование подбирается только после технического расчета воздуховодов и фасонных частей, приобретаются калориферы, приточные и вытяжные установки, автоматические приборы.

Расчет сечения

Шумовые эффекты снижаются при расширении каналов, но на практике увеличение сечения не всегда оправдывается. Этому могут препятствовать ограниченные размеры комнаты по высоте, поэтому расчету периметра уделяется внимание.

Делается расчет поперечной площади воздуховодов по формуле S_c = L · 2.788 / V, где:

• S_c — расчетная площадь короба (см2);
• L — объем потока, проходящего по каналу за час (м3/ч);
• V — скорость воздуха в магистрали (м/с);
• 2,788 — коэффициент перевода единиц.

Площадь получается в квадратных сантиметрах, такие единицы наиболее удобны для анализа. Скорость потока в канале принимается на уровне 3 – 4 м/с для жилых помещений. Уменьшить диаметр круглой трубы можно, заменив ее прямоугольной, которая имеет аналогичную площадь в поперечнике.

Расчет квадратных метров воздуховодов делается для каждого участка отдельно, начиная с центрального канала, где скорость достигает 6 – 8 м/с. Поперечник основного воздуховода часто бывает больше, чем диаметр отводов, при этом каналы соединяются переходниками.

Расчет периметра прямоугольника и площади круга

Площади вентиляционных каналов принимаются после подсчета требуемой производительности. Поперечное сечение труб относится к расчетным характеристикам, по которым определяется оптимальная конфигурация короба (прямоугольна или круглая). Протяженность магистрали делается как можно меньше для экономии материалов, но система должна обеспечивать требуемую кратность обмена.

Площадь круглого сечения считается по формуле S = π · D2 / 400, а прямоугольного — S = a · b / 100, где:

• S — площадь;
• π — число 3,14;
• D — диаметр окружности;
• a — длина прямоугольника;
• b — ширина прямоугольника.

Соотношения площади с диаметром, длиной и шириной сведены для удобства в специальной таблице СНиП, где можно проанализировать и выяснить параметры в зависимости от размера сечения. В быту наиболее распространены короба с сечением 40 х 20 или 10 х 10 см, применяются круглые каналы диаметром 20 и 10 см.

Расчет скорости воздуха

Скорость потока в вентиляции определяется после вычисления кратности воздухообмена, которую можно высчитать самостоятельно или посмотреть в таблицах. Кратность показывает интенсивность смены воздуха. Показатель определяется количеством обменов атмосферы за час и равен отношению кубатуры потока к объему комнаты, где ставится вентиляция.

Кратность воздухообмена находится по формуле N = V / W, где:

• N — кол-во замен воздуха (раз/ч);
• V — кубатура свежего воздуха за час (м3/ч);
• W — объем комнаты (м3).

После этого вычисляется фактическая скорость потока (аэродинамический расчет) в канале находится по формуле £ = L / 3600 · F, где:

• £ — скорость потока (м/с);
• L — кратность обмена воздуха (м3/ч);
• F — площадь сечения трубы (м2).

Скорость влияет на уровень шума, поэтому при выборе параметров трубопровода следует сравнивать эту характеристику со взятой из нормативных таблиц.

Фасонные изделия и их расчет

Размер фигурных элементов в составе магистрали определяется с помощью онлайн-калькулятора или с применением специальных таблиц в сборниках. Изделия отличаются сложной формой, для вычисления нужно иметь специальные знания.

К фасонным звеньям относятся элементы:

• круглые, овальные, квадратные и прямоугольные отводы ставятся для поворота трубопровода под углом;
• переходы применяются для стыковки коробов разного сечения, отличаются сложной геометрией сечения;
• ниппели и муфты соединяют прямые участки воздуховода;
• тройники применяются для разветвления канала;
• заглушки прерывают поступление потока;
• крестовины служат для разделения или объединения соседних потоков;
• утки ставят для перевода оси трубопровода в другое положение по вертикали или горизонтали.

От параметров фасонных деталей зависит скорость воздуха, его объем, герметичность системы и затраты электричества.

Фактическая площадь воздуховода

Кроме расчетной обязательно нужно посчитать фактическую площадь уже установленного канала. Для каждого сечения существуют специальные формулы расчета. Размеры диаметра, ширины и длины берутся не методом подбора из нормативных документов, для правильного определения нужно замерить расстояния, периметр и длины на месте. Формулы для расчета фактической площади поперечного сечения прямоугольной формы используются аналогично тем, что применяются для расчетного показателя. Для площади круглого воздуховода также нужно замерить диаметр.

Площадь поперечного овального сечения рассчитывается по формуле S = π · A · B / 400, где:

• π — число 3,14;
• A — диаметр по большой оси овала;
• B — диаметр по меньшей оси овала.

Фактические показатели воздуховода сравниваются с нормативными показателями и определяется соответствие.

Методы расчета фасонных изделий

Ошибка в выборе сечений фигурных частей может привести к неправильной циркуляции воздушного потока даже при безошибочно разработанном проекте. Многие производители в пояснительной записке к проекту дают номограммы. Это графические выкладки функции по нескольким переменным, представленные в нормативной литературе.

Инженерная помощь расчета воздуховодов говорит, что существует способ прикладывания линейки, с помощью которого прорабатываются функциональные зависимости без использования формул. Из монограмм берется площадь поперечного сечения фасонных деталей воздуховода, которая способна уравновесить уровень шума в системе.

Выполняются следующие действия, чтобы определить размеры трубы для ответвления или поворота:

• найти на монограмме точку пересечения воздушного потока, перемещаемого за час и линии оптимальной скорости для заданного участка;
• недалеко от этой точки обнаружить значение подходящего диаметра.

С помощью номограммы облегчается расчет площади фасонных частей воздуховодов, конкретизируется убывание напора в системе при установленной скорости потока.

Основные требования к расчету

Местоположение вентиляционного трубопровода определяется на этапе составления проекта, при этом готовятся участки для установки инженерного оборудования, закладывается количество отводов, переходов, тройников и крестовин.

Расчет воздуховодов должен гарантировать условия:

• в здании обеспечивается требуемый температурный режим с переброской тепла в требуемые помещения;
• скорость воздуха в каналах не уменьшает уровень комфорта человека;
• вредные химические частицы и взвешенные примеси присутствуют в атмосфере в объеме, который допускается санитарными нормами.

На отдельных участках должно поддерживаться постоянное давление и не допускаться попадание наружного воздуха. Для правильного функционирования анализируется сопротивление внутренней поверхности воздуховода.

Определение потери давления после расчета площади воздуховода

Потери давления высчитываются после подсчета площади трубопроводов, скорости обмена воздуха и сопротивления инженерной коммуникации. Такой показатель влияет на подбор вентилятора по мощности.

Используется формула P = R · L + E · V · Y / 2, где:

• P — потери давления (Па);
• R — удельный показатель давления трением при взаимодействии воздуха с внутренними стенками (Па/м);
• L — длина расчетного участка (м);
• E — числовой индекс потерь напора на участке в сумме;
• V — скорость потока в искомом месте (м/с);
• Y — плотность атмосферы (кг/м3).

Потеря давления определяется с применением справочника. Коэффициент E имеет прямую зависимость от параметров участка, где делается вычисление.

Использование автоматического онлайн-калькулятора повышает точность расчета по сравнению с ручным методом.