Способы расчета скорости воздуха в воздуховодах

На основании санитарно-гигиенических и строительных норм каждый объект как жилой, так и производственный, должен быть обеспечен системой вентиляции. Созданный микроклимат влияет на работоспособность и состояние здоровья людей. Для обеспечения комфортных условий проживания разработаны специальные нормы, которые определяют состав воздуха.

Важность воздухообмена

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.

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.

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.

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.

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

• 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.

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

Правила определения скорости воздуха в воздуховоде

Скорость потока воздуха в вентиляции напрямую связана с уровнем вибрации и шума в системе. Эти показатели необходимо учитывать при поведении вычисления. Движение массы воздуха создает шум, интенсивность которого зависит от количества изгибов труб. Большую роль играет и сопротивление: чем оно будет выше, тем ниже будет скорость движения воздушных масс.

Нормы уровня шума

На основании санитарных норм в помещениях устанавливаются максимально возможные показатели звукового давления.

Превышение перечисленных параметров возможно только в исключительных случаях, когда нужно подсоединить к системе дополнительное оборудование.

Уровень вибрации

Во время работы любого вентиляционного устройства производится вибрация. Ее показатели зависят от материала, из которого изготовлен воздуховод.

Максимальная вибрация зависит от нескольких показателей:

• качества прокладок, которые предназначены для снижения уровня вибрации;
• материала изготовления труб;
• размера воздуховода;
• скорости воздушного потока.

Общие показатели не могут быть выше установленных санитарными нормами.

Кратность воздухообмена

Очистка воздушных масс происходит за счет воздухообмена, он разделяется на принудительный и естественный. Во втором случае он достигается при помощи открывания окон, форточек, в первом через установку вентиляторов и кондиционеров.

Для оптимального микроклимата смена воздуха должна происходить не реже раза в час. Количество таких циклов носит название кратность воздухообмена. Ее необходимо определить, чтобы установить скорость движения воздуха в вентиляционном канале.

Расчет кратности производится по формуле N=V/W, где N – кратность в час; V – объем воздуха, который заполняет за час кубический метр помещения; W – объем помещения в кубических метрах.

Алгоритм и формулы вычисления скорости воздуха

Расчет расхода воздуха можно сделать самостоятельно, учитывая условия и технические параметры. Для подсчета нужно знать объем помещения и норму кратности. Например, для комнаты 20 квадратных метров минимальное значение – 6. Использование формулы дает 120 м³. Это объем, который в течение часа должен перемещаться через каналы.

Скорость в воздуховоде рассчитывается и на основе параметров диаметра сечения. Для этого используется формула S=πr²=π/4*D², где

• S – площадь сечения;
• r – радиус;
• π – константа 3,14;
• D – диаметр.

Как только будет известная площадь сечения и расход воздуха, можно вычислить его скорость. Для этого используется формула V=L/3600*S, где:

• V – скорость м/с;
• L – расход м³/ч;
• S – площадь сечения.

От скорости в сечении воздуховода зависят параметры шума и вибрации. Если они превышают допустимые нормативы, нужно снижать скорость, увеличивая сечение. Для этого можно установить трубы из другого материала или сделать изогнутый канал прямым.

Вычисление расхода воздуха

Важно правильно вычислить площадь сечений любых форм, как круглых, так и прямоугольных. Если размер будет неподходящим, обеспечить нужный баланс воздуха будет невозможно. Слишком большой воздухопровод займет много места. Это уменьшит площадь в помещении, доставит дискомфорт жильцам. При неправильном расчете и выборе очень маленького размера канала будут наблюдаться сильные сквозняки. Это происходит из-за сильного увеличения давления воздушного потока.

Расчет по сечению

Чтобы посчитать, с какой скоростью будет проходить воздух по трубе, нужно определить площадь сечения. Для расчета используется следующая формула S=L/3600*V, где:

• S – площадь сечения;
• L – расход воздуха в кубических метрах на час;
• V – скорость в метрах в секунду.

Для круглых воздуховодов необходимо определить диаметр по формуле: D = 1000*√(4*S/π).

Если воздуховод будет прямоугольным, а не круглым, вместо диаметра нужно определить его длину и ширину. При установке такого воздуховода в расчет берут примерное сечение. Оно рассчитывается по формуле: a*b=S, (a – длина, b – ширина).

Существуют утвержденные нормативы, по которым соотношение ширины и длины не должно превышать показатель 1:3. Также рекомендуется использовать в работе таблицы с типовыми размерами, которые предлагают производители воздуховодов.

У круглых воздуховодов есть преимущество. Они характеризуются меньшим уровнем сопротивления, поэтому при работе вентиляционной системы будут максимально снижены уровень шума и вибрации.

Материал и форма сечения воздуховодов

Круглые воздуховоды чаще всего используются на больших предприятиях. Это связано с тем, что для их установки требуется много квадратных метров площади помещения. Для жилых домов больше всего подходят прямоугольные сечения, их используются также в поликлиниках, детских садах.

Чаще всего для изготовления труб используется сталь. Для круглого сечения она должна быть упругая и твердая, для прямоугольных более мягкая. Трубы могут быть из текстильных и полимерных материалов.

Правильный выбор вентиляционных труб

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.

В жилых домах часто устанавливаются трубы из полиизоцианурата. Они характеризуются высокими свойствами пожаробезопасности, длительным сроком эксплуатации, легкости монтажа.

Рекомендованные нормы скорости

При составлении проекта любого здания нужно делать расчет вентиляционной разводки для каждого участка отдельно. Если речь идет о строительстве производственного здания, расчет должен затрагивать все цеха, для жилых домов схемы составляются на каждую квартиру, для частного дома должны быть составлены поэтажные блоки.

Перед началом установки вентиляционной системы должно быть известно, какие будут маршруты и размеры магистралей, проработана геометрия вентиляционных каналов. Все это необходимо, чтобы подобрать оптимальный размер труб.

Сделать расчеты передвижения воздушных масс в жилых и производственных зданиях очень сложно. Поэтому рекомендуется доверить это специалистам.

При проектировании и сдаче любого объекта ориентация идет на рекомендованную скорость в воздуховоде, которая утверждена СНиПом. На основании нормативов скорость воздуха внутри помещения не должна быть более 0,3 м/с. Возможны временные исключения, которые связаны с техническими работами. Например, при проведении ремонта или установки строительной техники, параметры могут быть выше, но максимум на 30%.

Для больших производственных помещений чаще всего проектируют не одну систему вентиляции, а две. Это актуально для складов, ангаров, крупных гаражей. В таком случае нагрузка будет делиться пополам, следовательно, скорость воздуха должна подбираться таким образом, чтобы обеспечить по 50% от общего объема перемещения воздушных масс.

В воздуховодах рекомендуется устанавливать приточные клапаны и отсекатели, чтобы в случае пожара можно было снизить до минимума скорость передвижения воздушных масс. Это поможет предотвратить распространения дыма по всем соседним комнатам.