Для чого і як правильно провести розрахунки площі перерізу повітроводів та фасонних виробів
Вентиляційні системи нерідко є багаторівневими або розгалуженими мережами з контурів, сполучних елементів, перехідників та інших пристосувань. Для того, щоб комунікації ефективно справлялися з поставленими завданнями тривалий час, необхідно грамотно провести розрахунок площі повітроводів. Розглянемо детально, як виконати обчислення з допомогою різних формул. Ознайомимося коротко з іншими способами, які є актуальними для розробки складних проектів.
Важливість правильного визначення перерізу
Вентиляційна система представлена мережею каналів того чи іншого перерізу, якими проходять повітряні потоки. Додатково можуть бути встановлені різні перехідники, запірні арматури, фільтри, пристрої для примусової циркуляції повітря. Але перші є базовою основою, оскільки від вибору комплектуючих залежить:
- обсяг потоку, що проходить за конкретний проміжок часу;
- ефективність повітрооновлення в приміщенні, що обслуговується;
- герметичність усієї конструкції;
- рівень шуму у міру протікання повітряних мас у працюючому режимі мережі;
- ступінь енергоспоживання вбудованих у контури пристроїв.
На інженерні розрахунки площі повітроводів та фасонних виробів впливають кілька важливих моментів:
- Тип об'єкта . Вибір комплектуючих потрібно робити з урахуванням кількості приміщень, що обслуговуються, санітарних вимог для конкретних приміщень. Наприклад, для кабінету та кухні за ідентичний проміжок часу потрібен різний об'єм свіжого повітря. Також звертається увага на площу чи кубатуру об'єкта, постійну кількість людей, які проживають чи перебувають усередині будівлі. Тут за нормами СанПіН прийнято враховувати 60 кубометрів на особу. Для тимчасового – 20 куб.м.
- Умови для монтажу . У поперечному перерізі готові до встановлення канали можуть бути круглими, овальними, квадратними та прямокутними. На одних об'єктах низькі стелі і потрібні плоскі повітропроводи, на інших можна відштовхуватися від дизайну. Другий варіант передбачає використання будь-яких зразків, включаючи комбінування.
- Матеріал повітроводів . За виконанням на торгових майданчиках можна знайти сталеві (у різній обробці), алюмінієві (у вигляді гнучкої гофри), пластикові з різною жорсткістю та тканинні вентилятори. Тут критерій розглядається з погляду сил тертя, опору між стінками та повітряною масою. Також є відмінності за зовнішнім виглядом і рівнем шуму, що виникає, в робочому режимі системи.
Під час проведення розрахунків перерізу повітроводів важливо враховувати усі нюанси. Будь-яка помилка може призвести до несправної роботи системи в цілому, зниження ефективності вентиляції. Тобто очищення повітря у тому чи іншому приміщенні відбуватиметься повноцінно, рівень вологості буде підвищеним. Останнє призводить часто до утворення ділянок уражених пліснявою, грибками та бактеріями.
Проведення необхідних обчислень
На етапі проектування інженерні розрахунки площі повітроводів проводяться як для окремого приміщення, так для всього об'єкта, що обслуговується в цілому. Для обчислень використовуються спеціальні програми, калькулятори та готові формули. У будь-якому випадку результати максимально зводяться до того, щоб у кожному каналі розвивалася однакова швидкість повітряного потоку.
Конструктивні моменти
Перед тим, як порахувати площу повітроводу прямокутного або іншого перерізу, потрібно розробити схему розташування вентканалів для всього об'єкта. На кресленні вказуються протяжність прямих магістралей, вузли з поворотними з'єднаннями та перехідниками між відрізками з різним перерізом. Наприклад, в області вентилятора розмір контуру перевищує параметри в далеких каналах та відгалуженнях від основної траси.
Далі виконуються обчислення відповідність повітрообміну для конкретного об'єкта санітарно-гігієнічним вимогам. За результатами визначається необхідна інтенсивність переміщення повітряних мас вентиляційною системою. Після цього стає зрозуміло – чи знадобляться додаткові пристрої для забезпечення примусової циркуляції повітря, на яких саме ділянках потрібно встановити обладнання тієї чи іншої потужності. Після вирішення конструктивних завдань можна приступати до обчислень оптимальної площі системи та перерізу каналів на кожній окремій ділянці.
Визначення площі за формулами
Такий підхід проведення розрахунку повітроводів є актуальним лише для проектування малогабаритних систем. До них відносяться практично будь-які будівлі, характерні для приватного сектора. Це можуть бути як гараж чи кузня, так дачний будиночок або двоповерховий котедж. Розглянемо докладніше формули кожного типу використовуваних елементів.
Квадратура вентканалів та фасонних виробів визначається за такою формулою: S = (L * 2,778) / V . Тут під умовними позначеннями маються на увазі:
- S – площа виробу у поперечному перерізі;
- L – витрата повітряної маси за конкретний час (куб.м/год), що протікає всередині вентиляційної системи;
- V – швидкість потоку повітря конкретному ділянці мережі м/сек.
Під 2,778 мається на увазі коефіцієнт, який дозволяє узгодити використовувані у формулі розрахункові години і секунди, метри і результат результату шуканої площі в кв. див. Також існує альтернативний варіант обчислення: S = L / k × V . Тут k (що погоджує коефіцієнт) дорівнюватиме 3600.
Для розрахунку повітроводів вентиляції з тим чи іншим перерізом використовуються такі формули:
Круглий вентканал: S = (π × D?) / 400 . Тут D – це діаметр контуру.
Квадратні чи прямокутні зразки. Для обчислень потрібні будуть висота та ширина: S = (a + b) / 100 .
Для овальних застосовується формула, де знадобляться більший і менший діаметр виробу: S = (π × d 1 × d 2 ) / 4 .
З метою економії нерідко вибір вентканалів здійснюється на користь зразків з невеликим перетином. Однак у цьому випадку підвищується ймовірність прискорення повітряного потоку та посилення рівня шуму, вібрації, втрат тиску та збільшення енерговитрат. Тому правильно буде орієнтуватися на параметри, що рекомендуються. Наприклад, оптимальною швидкістю при комфортному шумовому ефект для побутових умов вважається 3,5-5 або 3-4 м/с.
Крім швидкості протікання повітряних мас та площі перерізу повітроводу розраховується також кратність повітрообміну (вимірюється в раз/год). Під цим розуміється оптимальний обсяг чистого повітря, який потрібний для провітрювання кубометра приміщення протягом однієї години. Отримати дані можна з готових таблиць із округленими значеннями або обчислити їх за формулою: N = V/W . Тут свіже повітря (в куб.м/год), що надходить до кімнати, ділиться на загальний обсяг обслуговуваного приміщення (у кубометрах).
У таблиці наведено рекомендовані значення кратності повітрообміну для різних типів приміщень у приватному будинку.
| Тип приміщення | Кратність повітрообміну |
| Кімната | 3-6 |
| Спальня | 2-4 |
| Кухня | 10-15 |
| Їдальня | 5-7 |
| Ванна | 6-8 |
| Душева | 10-20 |
| Туалет | 6-10 |
| Кладовка | 3-8 |
| Підвал | 8-12 |
Розглянемо з прикладу – скільки знадобиться повітря обслуговування одного з приміщень. Так, для спальні площею 16 кв.м у середньому потрібно близько 50 кубометрів чистої маси на годину. Для підвалу виходячи з рекомендацій при 40 кв.м потрібно забезпечити надходження щонайменше 320 куб.м/год.
Після визначення необхідної кількості чистого повітря на годину можна обчислити площу перерізу повітроводу в кв. Для цього знадобиться формула: S = L/3600/V .
Тобто для спальні знадобиться контур із перетином 50/3600/4 = 0,003472 кв.м або близько 35 кв.см. Для підвалу той же параметр складатиме при швидкості повітряного потоку не менше 220 кв.см.
Нижче представлена зведена таблиця значень витрати повітря куб.м при тій чи іншій швидкості потоку м/сек. з урахуванням фізичних параметрів круглого, прямокутного чи квадратного перерізу вентканалу.
| Розмір | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Діаметр круглого каналу (мм) | ||||||||
| 100 | 28,3 | 56,5 | 84,8 | 113 | 141 | 170 | 198 | 226 |
| 125 | 44,2 | 88,3 | 132 | 177 | 221 | 265 | 309 | 353 |
| 140 | 55,4 | 111 | 166 | 222 | 277 | 332 | 388 | 443 |
| 160 | 72,3 | 145 | 217 | 289 | 362 | 434 | 506 | 579 |
| 180 | 91,6 | 183 | 275 | 366 | 458 | 549 | 641 | 732 |
| 200 | 113 | 226 | 339 | 452 | 565 | 678 | 791 | 904 |
| 225 | 143 | 286 | 429 | 572 | 715 | 858 | 1001 | 1145 |
| 250 | 177 | 353 | 530 | 707 | 883 | 1060 | 1236 | 1413 |
| 280 | 222 | 443 | 665 | 886 | 1108 | 1329 | 1551 | 1772 |
| 315 | 280 | 561 | 841 | 1122 | 1402 | 1682 | 1963 | 2243 |
| 355 | 356 | 712 | 1068 | 1425 | 1781 | 2137 | 3165 | 3617 |
| 400 | 452 | 904 | 1356 | 1809 | 2261 | 2713 | 3165 | 3617 |
| 450 | 572 | 1145 | 1717 | 2289 | 2861 | 3434 | 4006 | 4578 |
| 500 | 707 | 1413 | 2120 | 2826 | 3533 | 4239 | 5946 | 5652 |
| Ширина та висота прямокутного каналу (в мм) | ||||||||
| 100*150 | 54 | 108 | 162 | 216 | 270 | 324 | 378 | 432 |
| 100*200 | 72 | 144 | 216 | 288 | 360 | 432 | 504 | 576 |
| 150*200 | 108 | 216 | 324 | 432 | 540 | 648 | 756 | 864 |
| 150*250 | 135 | 270 | 405 | 540 | 675 | 810 | 945 | 1080 |
| 200*250 | 180 | 360 | 540 | 720 | 900 | 1080 | 1260 | 1440 |
| 200*300 | 216 | 432 | 648 | 864 | 1080 | 1296 | 1512 | 1728 |
| 250*300 | 270 | 540 | 810 | 1080 | 1350 | 1620 | 1890 | 2160 |
| 200*400 | 288 | 576 | 864 | 1152 | 1140 | 1728 | 2016 | 2304 |
| 250*400 | 360 | 720 | 1080 | 1440 | 1800 | 2160 | 2520 | 2880 |
| 300*400 | 432 | 864 | 1296 | 1728 | 2160 | 2592 | 3024 | 3456 |
| 250*500 | 450 | 900 | 1360 | 1800 | 2250 | 2700 | 3150 | 3600 |
| 300*500 | 540 | 1080 | 1620 | 2160 | 2700 | 3240 | 3780 | 4320 |
| Сторона квадратного каналу (мм) | ||||||||
| 150 | 81 | 162 | 243 | 324 | 405 | 468 | 567 | 648 |
| 200 | 166 | 288 | 432 | 576 | 720 | 864 | 1008 | 1152 |
| 250 | 225 | 450 | 675 | 900 | 1125 | 1350 | 1575 | 1800 |
| 300 | 324 | 648 | 972 | 1296 | 1620 | 1944 | 2268 | 2592 |
У наведеній нижче таблиці наведено приклади розмірів поперечного перерізу круглих і прямокутних вентканалів в умовах витрати повітря в 1000 куб.м/год і граничної швидкості потоку в 4 м/с. Також представлені показники фактичного швидкісного режиму, втрати тиску на погонний метр під час експлуатації системи, запропоновано альтернативні діаметри чотирикутним контурам.
| Перетин (в мм) | Швидкість (м/с) | Втрати (в Па/м) | Альтернатива (мм) |
| Круглий повітропровід | |||
| 315 | 3,6 | 0,5 | 315 |
| Прямокутний повітропровід | |||
| 300*250 | 3,7 | 0,9 | 273 |
| 350*200 | 4 | 1,3 | 255 |
| 400*200 | 3,5 | 1,1 | 267 |
| 500*150 | 3,7 | 2,1 | 231 |
При необхідності можна розрахувати еквівалентний діаметр повітроводу прямокутному або квадратному аналогу. І тому існує така формула: D = 2 × a × b / (a+b) .
Наприклад, для контуру з перетином 500*300 мм підходить діаметр 375 мм, а вентканал 300*300 мм можна замінити на алюмінієву гофру з аналогічним діаметром 300 мм.
Корисне відео
Огляд інших методик
У супровідній документації чи спеціалізованої нормативної літературі можна зустріти графічні нонограммы. Тут є кілька осей, на яких позначена шкала для тиску, швидкості, повітрообміну та поперечного перерізу вентканалу. Знаючи перші показники можна зіставити їх і на перетині розглянути варіант розміру контуру. Значення буде приблизним, але його можна буде орієнтуватися з урахуванням мінімального рівня шуму.
Інженери та проектувальники для розрахунку квадратури повітроводу використовують спеціальні програми. Тут є громіздкі таблиці, в яких враховується максимальна кількість нюансів. Вони пов'язані як з типів обраного комплекту для влаштування вентиляційної системи, так з особливостями приміщення, що обслуговується, або об'єкта в цілому.
Альтернативою спеціалізованих програм є онлайн-калькулятор. Такий підхід дозволяє визначити необхідні типорозміри вентканалів та фасонних виробів із приблизною точністю. Але з урахуванням стандартизованих параметрів пропонованого асортименту на торгових майданчиках такі результати можуть бути застосовні для складання проекту приватного сектора.
Корисне відео
Висновок
Вентиляційну систему перед збиранням необхідно правильно розрахувати, щоб унеможливити утворення конденсату, забезпечити надходження свіжого повітря в приміщення в повному обсязі.
Для обчислення площі поперечного перерізу повітроводів і фасонних виробів можна скористатися готовими формулами, таблицями, спеціальними програмами, схемами чи онлайн-калькуляторами.
Щоб отримати результат, потрібно знати площу приміщення, мінімальну кубатуру свіжого повітря в годину з урахуванням кількість людей, що постійно або тимчасово знаходяться в приміщеннях, швидкість протікання повітряної маси по контурах.
На практиці перевірено, що у круглих каналах з великим діаметром повітря протікає з меншими втратами тиску і тихіше, у вузьких та чотирикутних каналах маса проходить швидше та шумніше.
Фахівці нерідко замінюють наявні прямокутні димарі на круглі з еквівалентним діаметром.
