Изчисляване на площта на въздуховоди и фасонни изделия: правила за извършване на изчисления + примери за изчисления по формули

Гаранция за безупречната и ефективна работа на вентилацията е правилното изчисляване на площта на въздуховодите и профилните изделия, от което зависи изборът както на отделни елементи, така и на оборудване. Целта на изчислението е осигуряване на оптимална кратност на обмяна на въздуха в помещенията в съответствие с тяхното предназначение.

В статията разгледахме подробно всеки от задължителните етапи на изчисленията: определяне на сечението и фактическата площ на въздуховодите, изчисляване на скоростта на въздуха и подбор на параметри на профилните изделия. Освен това посочихме основните изисквания към размера на вентилационните канали и дадохме пример за изчисляване на въздуховоди за частна къща.

Цел на извършване на изчисленията

Особеностите на изчисляване и избора на въздуховоди зависят от техния тип и материала, от който са изработени. Последната характеристика обуславя нюансите, които възникват при движението на въздуха и особеностите на взаимодействие на въздушния поток със стените.

Въздуховодите биват:

• метални – това може да бъде черна стомана, поцинкована, неръждаема стомана;
• алуминиеви гъвкави гофрирани;
• пластмасови вентилационни канали – гъвкави и твърди;
• текстилни.

По геометрия на сечението се изработват въздуховоди кръгли, правоъгълни, овални. Последните не са толкова популярни, колкото първите два.

Дори и да има най-правилният проект на вентилационната система, грешка при избора на сечения на въздуховодите може да доведе до нарушаване на циркулацията на въздуха.

Последствие от грешките в изчисленията ще бъде повишена влажност, а след това плесен и мухъл в помещението. Без правилно изчисляване на площта на всички детайли е невъзможно да се подберат подходящите елементи на вентилационния комплекс.

От този параметър зависи:

• скорост на протичане на въздушната маса и нейния обем;
• степен на херметичност на съединенията;
• шумност на вентилационната система;
• електрическа консумация.

Изчисленията, извършени правилно, ще дадат възможност да се спестят средства, тъй като количеството материал ще бъде определено точно. Но освен икономическите въпроси, най-важни са все пак параметрите на вентилацията, осигуряващи комфортни условия за живот на хората.

Общи сведения за изчисляване на площта на сечението

Площта на тръбите за въздуховод се изчислява по различни стойности:

1. Съответствие на санитарно-хигиенните параметри (СанПиН).
2. По броя на живеещите.
3. По площта на стаите.

Резултатът може да се получи както за отделно помещение, така и за къщата като цяло. За изчислението има специални програми с вградени в тях алгоритми. Друг вариант за изчисление е използването на формули.

Площта на сечението на въздуховодите при тяхното проектиране се избира така, че въздухът по цялата дължина да се движи с приблизително еднаква скорост. По цялото протежение на системата количеството въздух е различно, затова площта на сечението на въздуховода трябва да се увеличава с нарастването на обема на въздушната маса.

Ако разглеждаме смукателната вентилация, то квадратурата на сечението нараства с приближаване към вентилатора. Само така може да се гарантира горе-долу еднаква скорост на въздушната маса по цялото протежение на въздухопровода.

С нарастването на кръглото сечение намалява скоростта на въздушния поток. Същевременно ще се намали и аеродинамичният шум. Недостатъкът на такива въздуховоди е в обемността на конструкцията, поради което е невъзможен техният монтаж в пространството между грубия и окачения таван, както и в увеличената цена.

Ако няма такава възможност, може да се даде предпочитание на правоъгълната геометрия, тъй като височината на правоъгълното сечение е по-малка. От друга страна, кръглите изделия са по-лесни за монтиране, а и имат свои експлоатационни предимства.

Тъй като кръглите въздуховоди не винаги могат да се впишат в интериора, а по-естетичните правоъгълни са скъпи, като алтернатива си струва да се разгледат овалните изделия. Те са едновременно ергономични и ефективни.

Изборът на един или друг вариант зависи от приоритетите на потребителя. Ако на преден план са икономията на електроенергия, минималният шум и има всички възможности за монтаж на габаритна мрежа, най-добрият избор е кръглата форма на въздуховода.

Етапи на извършване на изчислението

Изчислителните работи се състоят от няколко етапа:

1. Изготвяне на обща схема на вентилационната система. Тук трябва да бъдат отбелязани дължините на правите участъци, завъртащите части и техният тип, местата на промяна на сечението.
2. Избор на кратност на въздухообмена, идентична на санитарно-хигиенните изисквания.
3. Изчисляване на скоростта на движение на въздушните маси по тръбопровода. Този параметър зависи от вида вентилация, а тя може да бъде естествена или принудителна.
4. Изчисляване на площта на въздуховодите и на други параметри.

Съществуват много програми за извършване на подобни изчисления.

Изчисленията с помощта на формули за сложна система не са лесна задача. За къща с малки размери пресмятането на площта на отделните елементи и сечението на въздуховодите е напълно възможно.

Изчисляване на сечението на въздуховода

Изразът, използван за изчисляване на площта на профилни елементи и въздуховоди, изглежда така:

Sc = (L х 2.778) : V,

където:

• Sc — площ на напречното сечение;
• L — дебит на въздушния поток, циркулиращ в системата;
• 2.778 — коефициент, който съгласува различните мерни единици;
• V — скорост на въздушния поток в конкретно място, измерва се в метри в секунда.

Резултатът от изчислението ще бъде стойност, измервана в см².

Има и алтернативна формула:

S = L : k × V,

Коефициентът K в този случай е равен на 3600.

Определяне на фактическата площ на въздуховода

Стандартната вентилационна площ за кръгли вентилационни канали се изчислява по формулата:

S = (π x D2) : 400,

където:

• S — действителна площ;
• D — диаметър.

За тръбопроводи с правоъгълно сечение:

S = (А х В) : 100,

където:

• S — действителна площ;
• D — диаметър;
• А — височина на въздуховода;
• В — ширина на конструкцията.

Площта на сечението за тръба с овално сечение се изчислява по формулата:

S = π × А × В : 4,

където:

• А — по-голям диаметър на овала;
• В — съответно по-малък диаметър.

Има и други формули за изчисляване на площта на въздуховода.

Използвайки нормативен документ като СНиП, може да се сравнят размерите на сеченията на въздуховодите с изискваните стойности. По този начин подходящият размер на въздушния тръбопровод се определя още по-лесно.

Някои производители в описанието на въздуховодите дават номограми. Те присъстват и в нормативната литература.

Номограма за метален въздуховод с кръгло сечение. Стойностите от нея се заместват във формулата. Всички гъвкави въздуховоди се допълват с такива схеми (+)

От номограмите може да се вземе стойността на площта на сечението. Тя е приблизителна, но е подходяща за създаване на система с минимално ниво на шум.

За да се намерят размерите на въздуховода за определено отклонение на тръбопровода, по което се транспортира зададеният обем въздух, трябва да се изпълнят следните стъпки:

1. Да се определи на номограмата точката на пресичане на обема въздух, транспортиран за 1 час, и линията на най-висока скорост за изчислителния участък.
2. В близост до тази точка да се намери стойността на най-подходящия диаметър.

Освен това, с помощта на номограма, може не само да се улесни изчисляването на сечението на въздуховодите и профилните части, но и да се определят загубите на налягане на участък от въздушната магистрала при зададена скорост.

Не е задължително да се използва номограма; необходимата площ на сечението може да се определи в зависимост от скоростта на въздушната маса.

Изчисляване на скоростта на въздуха

Използвайки формули или специални таблици, се изчислява скоростта на въздуховода. Ключовият параметър тук е показателят на кратност, който определя обема въздух, при който се осъществява пълно проветряване на помещение с обем 1 м³ в рамките на 1 час.

Специалистите препоръчват за определяне на показателя на кратност да се изследват конкретните условия на действащи промишлени обекти, за които има фактически данни за отделянето на газове, токсични пари и др. Най-добре е да се направи самостоятелно изчисление с прилагане на формули.

За опростяване на изчисленията съществуват специални таблици, откъдето може да се вземе готова стойност на показателя на кратност, но трябва да се има предвид, че в тях се дават закръглени параметри.

Формулата за изчисляване на кратността изглежда така:

N = V : W,

където:

• N — търсената кратност;
• V — обемът на свежата въздушна маса, постъпваща в помещението в рамките на час;
• W — обемът на стаята.

Единицата на кратност е брой пъти/час, V се измерва в мᶾ/ч, обемът — в мᶾ.

Нека разгледаме конкретен пример за определяне на необходимото количество въздух по кратност.

Има жилищна стая с обем 22 мᶾ. За нея ще е необходим въздух: L = 22 х 6 = 132 м³, тук 6 е кратността на въздухообмена, взета от таблицата.

Скоростта на движение на масата (V) се измерва в м/с и се определя по формулата:

V=L : 3600 х S,

където:

• L — използваният въздух (мᶾ/ч);
• S — площта на въздуховода в разрез (мᶾ).

Допълнително още 2 параметъра влияят на скоростта на движение на въздуха: нивото на шум, коефициентът на вибрация. При проектирането на системата те трябва задължително да се вземат предвид.

Пример за изчисление за малка къща

За изчислението е взета къща с полезна площ 108,8 м² и височина от пода до тавана 3 м. Вътре има хол, спалня, детска стая, кухня, тоалетна. Показателят на кратност приемаме равен на 1.

Вентилационната система позволява да се освободи помещението от примеси, които са вредни за здравето — потенциално опасни и предизвикващи алергични реакции, влошаващи самочувствието.

Първо се изчислява количеството на отстранения и постъпващ въздух като цяло за сградата.

За целта се прилага методиката на СНиП:

1. Тъй като спалнята и холът са с еднаква площ, количеството отстранен въздух от тях е равно на 21 х 3 х 1 = 63 мᶾ/ч.
2. За детската стая — 24 х 3 х 1 = 72 мᶾ/ч.
3. За кухнята — 22 х 3 х 1 + 100 = 166 мᶾ/ч.
4. За тоалетната — 10 х 3 х 1 = 30 мᶾ/ч.
5. В резултат: 63 х 2 + 48 + 166 + 30 = 394 мᶾ/ч.

Коридорът и антрето не бяха взети предвид в изчислението. 100 мᶾ — това е обемът, който се отвежда през аспиратора в кухнята.

Правилното разпределение на въздушните потоци в къщата също е много важен момент. В сгради от този тип обикновено се изгражда система за естествена вентилация. Принудителният елемент тук все пак присъства — кухненски аспиратор.

След това се определят диаметрите на вентилационните канали. Тъй като 100 м³ се отстраняват принудително от аспиратора, остава да се разпределят останалите 294 м³. Те ще излязат по естествен начин през 2 шахти. За всяка се пада: 294 : 2 = 147 м³.

Тъй като в шахтите на естествената вентилация скоростта на въздуха варира от 0,5 до 1,5 м/с, обикновено в изчисленията се взема средна стойност — 1 м/с. След заместване на известните величини във формулата S = L : k × V, се намира: S = 147 : 3600 x 1 = 0,0408 м².

Сега се появи възможност да се определи диаметърът на въздуховода с кръгло сечение по формулата: S = (π x D²) : 400 или 0,0408 = (3,14 x D²) : 400.

След решаване на това уравнение с едно неизвестно, чрез прости изчисления, се намира, че диаметърът на въздуховода е 2,28 мм. Под тази стойност се избира най-близкият по-голям стандартен размер на тръбата.

С помощта на тази преводна таблица може да се избере еквивалентният диаметър на въздуховод с кръгло сечение. Това значително опростява изчислението.

Когато се монтира въздуховод с правоъгълно сечение, размерът му се избира по таблицата, като се ориентира по площта. Най-близката по-голяма стойност е 200 x 250 мм.

По същата схема се определя площта на сечението на отведа за кухненския аспиратор, с разликата, че скоростта на въздуха тук е 3 м/с. S = 100 : 3600 x 3 = 0,083 м² или диаметър 107 мм.

Преводна таблица е необходима, когато трябва да се извърши изчисление на въздуховоди с правоъгълно сечение и да се приложи таблицата за кръгли изделия. Тук са представени диаметрите на въздуховодите с кръгло сечение, при които намаляването на налягането поради триене е равно на аналогичната стойност в правоъгълната конструкция.

Съществуват три начина за определяне на еквивалентната стойност:

• по скорост;
• по напречно сечение;
• по разход.

Тези величини са свързани с различни параметри на въздуховода. За всяка от тях има индивидуална методика за използване на таблиците. Основното е, че независимо от приложената методика, стойността на загубата на налягане от триене трябва да бъде еднаква.

В заключение се извършва проверка на скоростта: V = 147 : (3600 x 0,0408) = 1,0 м/с. Това съответства на допустимата граница.

Профилни изделия и тяхното изчисляване

При монтажа на въздуховоди правите участъци с различни размери се съединяват с помощта на фасонни изделия.

При производството както на въздуховоди, така и на фасонни изделия е необходимо изчисляване на тяхната площ. Без това не може да се определи правилно необходимото количество материал за изработване на детайлите.

Към фасонните изделия се отнасят:

1. Отводи. Те се използват за промяна на посоката на въздушния тръбопровод под всякакви ъгли. Биват както кръгли, така и правоъгълни, овални.
2. Преходи. С тяхна помощ се свързват въздуховоди с различно сечение. Геометрията е всякаква — от кръгла до комбинирана.
3. Муфи, нипели. Свързват правите участъци на трасето.
4. Тройници. Съчленяват разклоненията или два клона на въздуховода.
5. Заглушки. Преграждат въздушния поток.
6. Кръстовини. Разделят или свързват въздушните потоци.
7. Утки. Осигуряват разноравнищен преход на въздуховода.

За да се изчислят нужните параметри на фасонните изделия, са необходими математически умения.

За всяко фасонно изделие е отредена своя особена роля във вентилационната система. Производителите проектират всяко от тях отделно. Доставят се заедно с основните елементи.

Грешка, допусната в един показател, ще доведе до влошаване на експлоатационните характеристики на системата. Готови формули за такива изчисления не съществуват.

В таблицата са представени стандартните типоразмери на въздуховодите. Дори професионалистите вместо сложни изчисления използват такива и подобни специални таблици.

Много проектанти използват специални програми, онлайн-калкулатори. Ще бъде необходимо само да се въведат първоначалните величини и да се получат на изхода готовите параметри.

Програмите позволяват не само да се определят нужните величини на всички детайли, но и да се направи тяхната разгъвка. Такава разгъвка, отпечатана на 3D-принтер, позволява да се извърши идеална подгонка на вентилационните канали.

Основни изисквания към изчислението

При определяне на крайните параметри на въздуховодите трябва да се отчете, че определянето на площта на въздуховодите трябва да гарантира, че:

1. Осигурен е температурният режим в помещението. Там, където съществува излишък на топлина, е предвидено нейното отстраняване, а там, където се наблюдава недостиг, са сведени до минимум нейните загуби.
2. Скоростта на движение на въздуха по никакъв начин не намалява нивото на комфорт на хората, намиращи се в помещението. В районите на работните зони задължително присъства пречистване на въздуха.
3. Вредните химични съединения и суспендирани частици, присъстващи във въздуха, се намират в обем, съответстващ на ГОСТ 12.1.005-88.

За отделни помещения задължително условие при избора на площ на въздуховодите е постоянното поддържане на подпор и изключване на подаването на въздух отвън.

При изчисляване на съпротивлението на магистралата се вземат предвид загубите на налягане. За да може въздушният поток да преодолее съпротивлението по време на движение, е необходимо съответно налягане.

Към категорията помещения, където е необходима подпора, спадат мазета, както и помещения, в които могат да се натрупват вредни вещества.

Изводи и полезно видео по темата

Онлайн програма в помощ на инженера-проектант:

Тема за организацията на вентилацията на частна къща като цяло:

Площта на напречното сечение, формата, дължината на въздуховода са едни от параметрите, определящи производителността на вентилационната система. Правилното изчисление е изключително важно, тъй като от него зависят капацитетът на пропускане на въздух, както и скоростта на потока и ефективната работа на конструкцията като цяло.

При използване на онлайн калкулатор, степента на точност на изчислението ще бъде по-висока, отколкото при ръчно изчисление. Този резултат се обяснява с факта, че програмата автоматично закръглява стойностите до по-точни.

Имате ли личен опит в проектирането, обустройването и изчисляването на система от въздуховоди? Искате ли да споделите натрупаните знания или да зададете въпроси по темата? Моля, оставете коментари и участвайте в дискусиите – формата за обратна връзка се намира по-долу.