Скорость воздуха в воздуховоде: нормы и расчет значений

Алан-э-Дейл       09.04.2022 г.

Скорость в воздуховоде

Какой должна быть скорость воздуха, что транспортируется по воздуховоду и как ее рассчитать?

Естественно, что скорость в воздуховоде, зависит в первую очередь от количества, воздуха перемещающегося внутри воздуховода за единицу времени, а также от площади поперечного сечения воздуховода. Чем больше расход воздуха и, конечно, чем меньше размеры воздуховода, тем выше значение скорости воздуха в нем.

Скорость в воздуховоде строго не регламентируется нормативными документами, но в справочниках проектировщиков можно найти рекомендуемые значение этого параметра. Различают рекомендуемую скорость движения воздуха в воздуховоде для гражданских и для промышленных зданий. Значение рекомендуемой скорости для гражданских зданий равно 5-6 м/с, в то же время для промышленных — от 6-12 м/с. Ниже приведены значения скоростей в различных типах (участках) воздуховодов.

Таблица 1 — Значения рекомендуемой скорости движения воздуха по воздуховодам.

Проектировщики определяют скорость в воздуховоде во время выполнения аэродинамического расчета системы вентиляции. Но нет необходимости производить аэродинамический расчет для того, чтобы только определить скорость воздуха в вентиляционном канале. Поэтому, приведем пример простого расчета скорости в воздуховоде.

Пример расчета скорости воздуха в воздуховоде

Исходными данными в этом случае послужат:

  • расход воздуха на участке;
  • рекомендуемая скорость движения воздуха, которую мы принимаем по таблице 1.

Алгоритм расчета скорости в воздуховоде:

  • определение расчетной площади сечения воздуховода;
  • по расчетной площади определяют фактическое значение скорости в воздуховоде.

Итак, начнем. Для примера возьмем гражданское здание. Допустим у нас есть расход на участке 1-2, который составляет 3000 м 3 /ч. Для удобства и наглядности занесем данные в таблицу:

Определим расчетную площадь Fр в м 2 по формуле:

где G — расход воздуха на участке, м 3 /ч;

Vp — рекомендуемая скорость воздуха на участке, м/с.

Расчетная площадь в нашем случае равна:

Внесем данные в таблицу:

Далее воспользуемся каталогом воздуховодов, чтобы заполнить ячейки «размеры» и «стандартная площадь».

По расчетной площади принимаем на наш участок, воздуховод размером 300х500 мм площадью сечения 0,15 м 2 . Данные заносим в нашу таблицу:

Теперь нам осталось посчитать только фактическую скорость, которая и будет скоростью движения воздуха по участку 1-2. Расчет ведется по такой формуле:

где G — расход воздуха на участке, м 3 /ч;

Fст — стандартная (принятая по каталогу) площадь сечения воздуховода, м 2 ;

Для нашего участка:

Окончательный вариант таблицы:

Вот мы и определили скорость в воздуховоде, которая равна 5,56 м/с, а это значит, что фактическая скорость соответствует рекомендуемым значениям.

Как Вы могли бы заметить, расчет скорости воздуха в воздуховоде влечет за собой подбор размеров воздуховода. После установки воздуховодов проверяют фактическую скорость воздуха в них. Для этого используют специальные приборы — анемометры .

Заключение

Этот несложный расчет является частью аэродинамического расчета системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Такие расчеты выполняются в специализированных программах или, например, в Excel.

Как рассчитать допустимую скорость воздуха в воздуховоде

При расчете и установке вентиляции большое внимание уделяется количеству свежего воздуха, поступающего по этим каналам. Для вычислений используются стандартные формулы, которые хорошо отражают зависимость между габаритами вытяжных устройств, скоростью движения и расходом воздуха

Некоторые нормы прописаны в СНиПах, но в большинстве своем имеют рекомендательный характер.

Общие принципы расчета

Воздуховоды могут быть изготовлены из различных материалов (пластик, металл) и иметь разные формы (круглые, прямоугольные). СНиП регулирует только габариты вытяжных устройств, но не нормирует количество притяжного воздуха, т. к. его потребление в зависимости от типа и назначения помещения может сильно различаться. Этот параметр высчитывается по специальным формулам, которые подбираются отдельно. Нормы установлены только для социальных объектов: больниц, школ, дошкольных учреждений. Они прописаны в СНиПах для таких зданий. При этом отсутствуют четкие правила по скорости движения воздуха в воздуховоде. Есть только рекомендуемые значения и нормы для принудительной и естественной вентиляции в зависимости от ее типа и назначения, их можно посмотреть в соответствующих СНиПах. Это отражено в таблице, приведенной ниже. Скорость движения воздуха измеряется в м/с.

Дополнить данные в таблице можно следующим образом: при естественной вентиляции скорость движения воздуха не может превышать 2 м/с независимо от ее назначения, минимальная допустимая – 0,2 м/с. В противном случае обновление газовой смеси в помещении будет недостаточным. При принудительной вытяжке максимально допустимым считается значение 8 -11 м/с для магистральных воздуховодов. Превышать данные нормы не следует, т. к. это создаст слишком большое давление и сопротивление в системе.

Формулы для расчета

Для проведения всех необходимых вычислений необходимо обладать некоторыми данными. Чтобы вычислить скорость воздуха, понадобится следующая формула:

ϑ – скорость потока воздуха в трубопроводе вентиляционного устройства, измеряется в м/с;

L – расход воздушных масс (данная величина измеряется в м 3 /ч) на том участке вытяжной шахты, для которого производится вычисление;

F – площадь поперечного сечения трубопровода, измеряется в м 2 .

По данной формуле и производится расчет скорости воздуха в воздуховоде, причем его фактическое значение.

Из этой же формулы можно вывести и все остальные недостающие данные. Например, чтобы рассчитать расход воздуха, формулу необходимо преобразовать следующим образом:

В некоторых случаях подобные вычисления производить сложно или не хватает времени. В этом случае можно использовать специальный калькулятор. Встречается множество подобных программ в интернете. Для инженерных бюро лучше установить специальные калькуляторы, которые обладают большей точностью (вычитают толщину стенки трубы при расчете ее площади поперечного сечения, ставят большее количество знаков в число пи, высчитывают более точный расход воздуха и т. д.).

Знать скорость движения воздуха необходимо для того, чтобы вычислить не только объем подачи газовой смеси, но и для определения динамического давления на стенки каналов, потерь на трение и сопротивление и т.д.

Несколько полезных советов и замечаний

Как можно понять из формулы (или при проведении практических расчетов на калькуляторах), скорость воздуха увеличивается при уменьшении размеров трубы. Их этого факта можно извлечь ряд преимуществ:

  • не возникнет потерь или необходимости в прокладке дополнительного вентиляционного трубопровода для обеспечения необходимого расхода воздуха, если габариты помещения не позволяют провести каналы больших размеров;
  • можно прокладывать трубопроводы меньших размеров, что в большинстве случаев проще и удобней;
  • чем меньше диаметр канала, тем дешевле его стоимость, снизится цена и на доборные элементы (заслонки, клапаны);
  • меньший размер труб расширяет возможности монтажа, их можно расположить так, как нужно, практически не подстраиваясь под внешние стесняющие факторы.

Однако при прокладке воздуховодов меньшего диаметра необходимо помнить, что при повышении скорости воздуха повышается динамическое давление на стенки труб, увеличивается и сопротивление системы, соответственно потребуется более мощный вентилятор и дополнительные расходы. Поэтому до монтажа необходимо тщательно провести все расчеты, чтобы экономия не обернулась большими затратами или даже убытками, т.к. постройку, не соответствующую нормам СНиП могут не допустить до эксплуатации.

Настройка действующей системы вентиляции


Основным способом диагностики работы вентиляционных сетей является измерение скорости воздуха в воздуховоде, так как зная диаметр каналов несложно вычислить реальный расход воздушных масс. Приборы, которые используются для этого называют анемометрами. В зависимости от характеристик движения воздушных масс, применяют:

  • Механические устройства с крыльчаткой. Предел измерений 0,2 – 5 м/с;
  • Чашечные анемометры измеряют воздушный поток в пределах 1 – 20 м/с;
  • Электронные термоанемометры могут использоваться для проведения измерений в любых вентиляционных сетях.

На этих устройствах стоит остановиться более подробно. Электронные термоанемометры не требуют, как в применении аналоговых устройств, организации люков в каналах. Все измерения производятся посредством установки датчика и получении данных на экран, встроенный в прибор. Погрешности измерений у таких устройств не превышает 0,2%. Большинство современных моделей могут работать как от батареек, так и от питания 220 v. Именно поэтому для проведения пусконаладочных работ, профессионалы рекомендуют использовать именно электронные анемометры.

В качестве заключения: скорость движения воздушных потоков, расход воздуха и площадь сечения каналов являются важнейшими параметрами для проектирования воздухораспределительных и вентиляционных сетей.

Совет: В данной статье, в качестве наглядного примера была приведена методика аэродинамического расчета для участка воздухопровода вентиляционной системы. Проведение вычислительных операций – это достаточно сложный процесс, требующий знаний и опыта, а также учитывающий массу нюансов. Не занимайтесь расчетами самостоятельно, а доверьте это профессионалам.

Суть вычислений

Количество потребляемого кислорода зависит от физической нагрузки ныряльщика. Это усложняет расчеты – требует индивидуальных вычислений для каждого человека и даже для отдельно взятого погружения. Так, например, для не интенсивного плавания на умеренной скорости расход будет меньше. А в условиях, когда требуется активная работа ластами – больше.

Глубина также является важным фактором. Чем она больше, тем выше должно быть давление, под которым подается воздух. Чтобы не упустить из виду ни один из параметров, необходимо следовать списку.

  1. Объем баллона.
  2. Давление в резервуаре.
  3. RMV (количество воздуха, поглощаемое за минуту);
  4. Глубина погружения.

Расчет каждого из показателей имеет свои нюансы.

Правила вычислений

Шум и вибрация находятся в тесной взаимосвязи со скоростью воздушных масс в вентиляционном канале. Ведь поток, который проходит по трубам, способен создавать переменное давление, способное превышать нормальные параметры, если количество поворотов и изгибов больше оптимальных значений. Когда сопротивление в каналах большое, скорость воздуха существенно меньше, а экономичность вентиляторов выше.

Многие факторы влияют на порог вибрации, например – материал трубы

Стандартные нормы уровня шумов

В СНиПе указываются определенные нормативы, которые затрагивают помещения жилого, общественного или производственного типа. Все стандарты указываются в таблицах. Если принятые нормы увеличены, значит, вентиляционная система спроектирована не должным образом. Кроме этого, превышение нормы звукового давления допустимо, но лишь на короткое время.

Если предельно допустимые значения превышены, значит, система каналов создана с какими-либо недочетами, которые в ближайшем времени должны быть исправлены. Мощность вентилятора также способна влиять на превышение показателей уровня вибрации. Максимальная скорость воздуха в воздуховоде не должна способствовать росту шумов.

Принципы оценки

Для изготовления вентиляционных труб применяют разные материалы, самыми распространенными из которых считаются пластиковые и металлические трубы. Формы воздуховодов имеют различные сечения, начиная от круглых и прямоугольных и заканчивая эллипсоидными. СНиП может указывать только размеры вытяжных труб, но никак не нормировать объем воздушных масс, поскольку вид и назначение помещений могут значительно отличаться. Прописанные нормы предназначены для социальных объектов — школ, дошкольных учреждений, больниц и т.д.

Все габариты вычисляются благодаря определенным формулам. Нет определенных правил, позволяющих вычислять скорость воздуха в воздуховодах, но существуют рекомендуемые стандарты для необходимого расчета, которые можно увидеть в СНиПах. Все данные используются в виде таблиц.

Дополнять приведенные данные можно таким способом: если вытяжка естественная, то скорость движения воздуха не должна превышать 2 м/с и быть меньше 0,2 м/с, иначе обновляться воздушные потоки в комнате будут плохо. Если же вентиляция принудительная, то максимально допустимое значение составляет 8-11 м/с для магистральных воздуховодов. Если этот стандарт будет выше, то давление в вентиляции получится очень большим, что приведет к неприемлемой вибрации и шуму.

https://youtube.com/watch?v=mkr3IF2apKE

Причины проблем с вентиляцией

При правильных расчетах и грамотном монтаже вентилирование дома осуществляется в подходящем режиме. Это означает, что воздух в жилых помещениях будет свежий, с нормальной влажностью и без неприятных запахов.

Если же наблюдается обратная картина, например, постоянная духота, плесневый грибок в ванной комнате или другие негативные явления, то нужно проверить состояние вентиляционной системы.

Немало проблем доставляет отсутствие характерных для окон и дверей тончайших зазоров, спровоцированное установкой герметичных пластиковых конструкций. В таком случае в дом поступает слишком мало свежего воздуха, нужно позаботиться о его притоке.

Засоры и разгерметизация воздуховодов могут стать причиной серьезных проблем с удалением отработанного воздуха, который насыщен неприятными запахами, а также избыточными водяными парами.

В результате в служебных помещениях могут появиться колонии грибка, что плохо отражается на здоровье людей и может спровоцировать ряд серьезных заболеваний.

Запотевшие окна, плесень и грибок в ванной комнате, духота – все это явные признаки того, что жилые помещения вентилируются неправильно

Но бывает и так, что элементы вентиляционной системы работают прекрасно, однако описанные выше проблемы остаются нерешенными. Возможно, расчеты вентиляционной системы для конкретного дома или квартиры были проведены неправильно.

Негативно может отразиться на вентилировании помещений их переделка, перепланировка, появление пристроек, установка уже упомянутых ранее пластиковых окон и т.п. При таких существенных изменениях не помещает повторно произвести расчеты и модернизировать имеющуюся вентиляционную систему в соответствии с новыми данными.

Один из простых способов обнаружить проблемы с вентилированием – проверка наличия тяги. К решетке вытяжного отверстия нужно поднести зажженную спичку или лист тонкой бумаги. Не стоит использовать для такой проверки открытый огонь, если в помещении используется газовое нагревательное оборудование.

Слишком герметичные внутренние двери могут препятствовать нормальной циркуляции воздуха по дому, рещить проблему помогут специальные решетки или отверстия

Если пламя или бумага уверенно отклоняется в сторону вытяжки, тяга имеется, если же этого не происходит или отклонение слабое, нерегулярное, проблема с отведением отработанного воздуха становится очевидной. Причиной могут быть засоры или повреждение воздуховода в результате неумелого ремонта.

Не всегда есть возможность устранить поломку, решением проблемы часто становится монтаж дополнительных средств вытяжного вентилирования. Перед их установкой также не помешает провести необходимые расчеты.

Определить наличие или отсутствие нормальной тяги в вытяжной вентиляционной системе дома можно с помощью пламени или листа тонкой бумаги

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

Расчетный воздухообмен

За расчетное значение воздухообмена принимают максимальное значение из расчетов по теплопоступлениям, влагопоступлениям, поступлением вредных паров и газов, по санитарным нормам, компенсации местных вытяжек и нормативной кратности воздухообмена.

Воздухообмен жилых и общественных помещений обычно рассчитывают по кратности воздухообмена или по санитарным нормам.

После расчета требуемого воздухообмена составляется воздушный баланс помещений, подбирается количество воздухораспределителей и делается аэродинамический расчет системы. Поэтому советуем вам не пренебрегать расчетом воздухообмена, если хотите создать комфортные условия вашего пребывания в помещении.

Зачем измеряют скорость воздуха

Для систем вентиляции и кондиционирования одним из важнейших факторов является состояние подаваемого воздуха. То есть, его характеристики.

К основным параметрам воздушного потока относятся:

  • температура воздуха;
  • влажность воздуха;
  • расход количества воздуха;
  • скорость потока;
  • давление в воздуховоде;
  • другие факторы (загрязненность, запыленность…).

В СНиПах и ГОСТах описаны нормированные показатели для каждого из параметров. В зависимости от проекта величина этих показателей может изменятся в рамках допустимых норм.

Скорость в воздуховоде строго не регламентируется нормативными документами, но в справочниках проектировщиков можно найти рекомендуемые значение этого параметра. Узнать как рассчитать скорость в воздуховоде, и ознакомится с ее допустимыми значениями можно прочитав данную статью .

Например, для гражданских зданий рекомендуемая скорость движения воздуха по магистральным каналам вентиляции лежит в пределах 5-6 м/с. Правильно выполненный аэродинамический расчет решит задачу подачи воздуха с необходимой скоростью.

Но для того чтобы постоянно соблюдать этот режим скорости, нужно время от времени контролировать скорость перемещения воздуха. Почему? Через некоторое время воздуховоды, каналы вентиляции загрязняются, оборудование может давать сбои, соединения воздуховодов разгерметизируются. Так же, измерения необходимо проводить при плановых проверках, чистках, ремонтах, в общем, при обслуживании вентиляции. Помимо этого, измеряют также скорость движения дымовых газов и др.

Простой способ расчета скорости воздуха в воздуховоде

Для расчета величины скорости воздуха нужно объем перемещаемого воздуха в м3/ч разделить на 3600 (количество секунд в часе) и разделить на площадь сечения воздуховода, либо введите значения в поля ниже.

Примеры расчета скорости воздуха в квадратном воздуховоде

Пример № 1 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 100 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 0,69 м/с

Пример № 2 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 500 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 3,47 м/с

Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде прямоугольного сечения

Пример № 3 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 100 м3
  • воздуховод прямоугольный 200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 0,35 м/с

Пример № 4 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 500 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 1,74 м/с

Пример № 5 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 3,47 м/с

Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде круглого сечения

Пример № 6 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 100 м3
  • воздуховод круглый диаметром 200 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / (3,14 * 0,2 * 0,2/4) = 0,88 м/с

Пример № 7 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 500 м3
  • воздуховод круглый диаметром 300 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / (3,14 * 0,3 * 0,3/4) = 1,96 м/с

Пример № 8 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
  • воздуховод круглый диаметром 400 мм

Скорость воздуха равна 1000 / 3600 / (3,14 * 0,4 * 0,4/4) = 2,21 м/с

Программное обеспечение для выполнения расчетов

Все расчеты можно выполнять вручную, но удобнее и быстрее воспользоваться специализированными программами.

С помощью таких программ можно не только точно выполнить необходимые вычисления, но и подготовить чертежи.

При необходимости для выполнения расчетов можно воспользоваться специальным программным обеспечением. Это исключит возможные ошибки, которые могут сыграть фатальную роль в процессе эксплуатации.  В программу вводятся первичные значения и уже через несколько секунд можно получить точные результаты вычислений

Vent–Calc – функциональное приложение для расчета воздуховодов. Для вычислений используются значения расхода и скорости воздуха, а также температуры.

MagiCAD – выполняет все виды вычислений для инженерных сетей, изображения представлены в 2D и 3D форматах.

GIDRV – программа для расчетов всех параметров воздуховодов. Предусмотрена возможность подбора любых комбинаций параметров для достижения лучших показателей работы.

Ducter 2.5 – утилита, точно вычисляющая диаметры сечений воздуховодов. Идеально подходит для подбора их типов.

Чертежи, которые составляются в данных программах, позволяют более точно увидеть схему расположения всех компонентов системы и обеспечить их наиболее эффективную работу.

Заключение

Этот несложный расчет является частью аэродинамического расчета системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Такие расчеты выполняются в специализированных программах или, например, в Excel.

Источники

  • https://sovet-ingenera.com/vent/raschety/skorost-vozduxa-v-vozduxovode.html
  • https://mir-klimata.info/raschjot-skorosti-vozduha-v-vozduhovode/
  • https://1poclimaty.ru/raschet/dopustimye-skorosti-vozduxa-v-vozduxovodax.html
  • https://OmShantiDom.ru/sistemy/kak-rasschitat-rashod-vozduha.html
  • https://oventilyacii.ru/ventilyaciya/skorost-vozduha-v-vozduhovode.html
  • https://kaminguru.com/kommunikacii/skorost-vozduha-v-vozduhovode.html
  • http://airducts.ru/skorost-v-vozduxovode/
Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.