Какой диаметр трубы выбрать для вентиляции. Критерии выбора труб для естественной вентиляции

15.08.2018

Для того чтобы системы кондиционирования работали без сбоев и обеспечивали заданную производительность, при их проектировании выполняется расчет воздуховодов вентиляции, включающий определение пропускной способности и выбор поперечного сечения.Устройства для транспортировки воздуха – воздуховоды - нашли самое широкое распространение в бытовых и промышленных системах вентиляции и кондиционирования, а также применяются для подачи воздуха в различном технологическом оборудовании в металлургии, химической и перерабатывающей промышленности.

Сегодня в бытовых и промышленных системах кондиционирования , независимо от их типа (вытяжная или приточная, принудительная или естественная) предусмотрено обустройство одного канала (вытяжного), а приток воздуха предполагается через окна и двери, а также через щели и зазоры, имеющиеся в стенах и полу строительного сооружения.

При создании комбинированной приточно-вытяжной системы требуется проектирование и расчет воздуховода вентиляции в приточном канале.

Помимо определения поперечного сечения, при котором будет обеспечен нужный воздухообмен (производительность), расчет воздуховодов вентиляции проводят на потери напора и жесткость. Последнее вызвано использованием в современных комплексах технологического оборудования для кондиционирования пластиковых и гибких воздуховодов для вентиляции, которые имеют пониженную прочность и жесткость по сравнению с традиционными металлическими конструкциями.

Особенности современных конструкций

Изготовление отдельных деталей и сборочных единиц вентиляционных и кондиционирующих систем (стандартизированные по диаметру и длине воздушные трубы или каналы) осуществляется или на промышленных предприятиях или в условиях ремонтно-строительных организаций, осуществляющих монтаж воздуховодов вентиляции по индивидуальному проекту, привязанному к конкретному возведенному объекту. При этом проектанты стремятся к максимальному использованию стандартизированных элементов, чтобы снизить ассортимент и количество оригинальных деталей, трудоемкость и стоимость изготовления которых гораздо выше, чем у изделий, выпускаемых серийно.

По конструкции и способу монтажа воздуховоды для вентиляции делятся на:

встроенные канальные трубопроводы (шахты);
внешние воздушные трубопроводы.

Первая категория трубопроводов обычно предусматривается в конструкции здания при разработке архитектурно-строительного проекта. Они прокладываются внутри кирпичных или бетонных стен, а также могут быть встроены как отдельный элемент в сэндвич-панели сборных индивидуальных домов, складских помещений и торговых павильонов.

Внешние трубопроводы обустраиваются при реконструкции и капитальном ремонте зданий, а также при перепрофилировании производственных помещений под выпуск другой номенклатуры продукции. Внешние трубопроводы для подачи воздуха выполняются в виде подвесных или навешиваемых на стену коробов или труб, состоящих из сборных прямолинейных и фасонных участков, соединенных специальной фурнитурой или при помощи фланцевых соединений.

Внешние воздуховоды классифицируются и по материалу изготовления. Сегодня для бытовых целей, в промышленности, складском хозяйстве и торговой деятельности широко используются следующие виды воздушных трубопроводов:

металлические коробчатые конструкции, изготавливаемые из оцинкованной или нержавеющей стали и алюминия;
пластиковые конструкции, при изготовлении которых используется полипропилен или армированный поливинилхлорид;
гибкие (гофрированные) трубопроводы, изготавливаемые из алюминиевой, профилированной ленты или армированного термопластика.

В современном строительстве, при ремонте и реконструкции промышленных сооружений широкое распространение получили пластиковые воздуховоды для вентиляции, которые по сравнению с металлическими конструкциями имеют меньшую стоимость, вес и трудоемкость монтажа.

Расчет воздуховодов

На первом этапе выполнения расчетных работ составляется общая схема вентиляционной системы с указанием на ней длины прямолинейных участков, наличия и типа поворотных частей, а также мест изменения сечения трубопроводов. Исходя из санитарно-гигиенических требований к помещению и специфики производственного процесса назначается необходимый воздухообмен (кратность воздухообмена). После этого рассчитывается скорость движения воздуха внутри трубопровода, которая зависит от типа вентиляции – естественная или принудительная.

Поддержание хорошего микроклимата в помещениях - очень важная проблема при эксплуатации любых зданий. Удаление загрязнённого, подача чистого и свежего воздуха становится наипервейшей задачей по поддержанию требуемых параметров микроклимата. Дополнительной функцией при этом становится сохранение тепла в помещениях.

Эта функция сейчас стала занимать особенно важное место в вопросах проектирования и эксплуатации зданий, так как множество уже построенных объектов не удовлетворяют по данному параметру современным нормативным документам и актам. Наиболее подходящим решением обеих задач является использование современных вентиляционных систем.

Существует достаточно большое количество вариантов исполнения этих систем, каждая из которых имеет свои плюсы и минусы. Но всё же есть в них кое-что одно, что их объединяет. Именно этим "чем-то" являются трубы для вентиляции.

Виды труб для вентиляции

Трубы, как правило, классифицируют по следующим параметрам:

По форме:

круглое сечение (спирально-навивные, прямошовные);
прямоугольное сечение;
нестандартного сечения (комбинированные, обрезанные, усечённые)

По материалу:

из алюминия;
из оцинкованной стали;
из нержавеющей стали;
из пластика (поливинилхлоридные, полиуретановые, полипропиленовые);
из полиэфирной ткани.

Пластиковые трубы для вентиляции

Трубы из пластика в целом имеют ряд несомненных достоинств:

стойкость к воздействию влажных и агрессивных сред;
не подверженность коррозии;
полная герметичность;
эстетичность;
небольшой вес;
низкая стоимость;
нетоксичность;
унифицированность изделий.

Подвиды же пластиковых труб для вентиляции имеют в свою очередь следующие преимущества:

Поливинилхлоридные:
- устойчивы к воздействию ультрафиолетового излучения;
- простота монтажа.
Полиуретановые:
- значительная степень гибкости;
- долговечность;
- устойчивы к химическому воздействию.
Полипропиленовые:
- высокая прочность;
- стойкость к воздействию агрессивных сред;
- срок службы более 25 лет.

По своим свойствам трубы из пластика во многом превосходят трубы из альтернативных материалов. Так, например, имеют существенный недостаток в виде накопления избыточного статического напряжения в системе вентиляции. Пластик подобных недостатков не имеет.

Но ничто не идеально. Пластик, как и любой другой материал, имеет свои "слабые места". К таким относится уязвимость к действию высоких температур и открытому пламени.

Оцинкованные трубы для вентиляции

Применение оцинкованных труб наиболее рационально в следующих условиях:

температура перемещаемого воздуха не выше 80 градусов по Цельсию;
влажность меньше 60%.

Игнорирование этих условий приводит к повреждению защитного слоя, отслаиванию цинка.

Наиболее значимыми преимуществами изделий считают:

небольшой вес конструкции;
низкая стоимость;
простота монтажа;
несложная эксплуатация.

Недостатками являются ограниченное применение и накопление в процессе эксплуатации статического электричества.

Гофрированные трубы

Гофрированные трубы для вентиляции

Данный вид вентиляционных труб производится, как правило, из алюминия или стали, что позволяет применять подобные трубы в условиях действия очень высоких температур (вплоть до 900 градусов по Цельсию). Помимо этого гофрированные трубы не склонны накапливать статическое электричество и довольно эстетичны.

В целом устраняя недостатки оцинкованных и пластиковых труб для вентиляции, гофрированные тем не менее не смогли избежать одного существенного минуса: их внутренняя поверхность, не являющаяся достаточно гладкой, создаёт дополнительное аэродинамическое сопротивление.

Размеры и диаметры труб для вентиляции

Наименьшим размером сечения вентиляционных труб принимают, как правило, минимум 15 на 15 сантиметров или 150 миллиметров в диаметре. Следующим условием по подбору размера труб является устойчивость ветровому воздействию. Выводимые наружу трубы для вентиляции должны выдерживать порывы ветра до 25-30 метров в секунду, иначе необходимо увеличить сечение трубы, чтобы предотвратить возможные повреждения.

Также размер труб подбирают, основываясь на требованиях:

Для жилых помещений приток воздуха должен составлять:

или не менее трёх кубометров на один квадратный метр площади;
или 20 кубометров в час для временных посетителей и 60 кубометров в час для постоянных жильцов.

Для подсобных сооружений - от 180 кубометров в час.

Таблица для подбора диаметра труб для воздуховодов

Расчёт труб для вентиляции проводят:

по формуле;
по таблице;
при помощи программ.

Для расчёта по формуле необходимо учесть объём помещения, необходимый объём воздуха.

По таблице же определяется высота труб, которая зависит от двух параметров: ширины и диаметра труб.

Расчёт по программе более прост. Это выражается хотя бы в том, что программа позволяет учесть среднюю температуру снаружи и внутри, форму воздуховода, сопротивление движению воздуха, шероховатость внутренней поверхности.

Варианты монтажа воздуховодов

Перед монтажом систем вентиляции следует тщательно изучить объёмно-планировочное решение помещений, а так же теплотехнические параметры конструкций ограждения. Затем оцениваются условия эксплуатации: наличие вредных веществ и агрессивных сред, высоких температур или открытого пламени.

Сам монтаж проводится с учётом вышеперечисленных факторов, а также требований по уровню шума в помещениях. Так, если трубы для вентиляции имеют много поворотов или переходов на различные диаметры, то система вентиляции будет производить слишком "шумной", потому рекомендуется сократить их число.

С другой стороны объёмно-планировочные решения помещений могут не позволить уменьшить количество поворотов и т.п. Именно поэтому важно знать, какой уровень шума допустим в каждом конкретном случае. Так же в решении проблемы может помочь тщательный подбор разветвителей, проводимый с учётом исходного материала труб.

Крепятся трубы для вентиляции обычно при помощи:

хомутов;
шпилек;
R-, Z- и V-образных кронштейнов;
перфолент;
анкеров;
струбцин.

Хотя для существует множество программ, многие параметры все еще определяются по старинке, с помощью формул. Расчет нагрузки на вентиляцию, площади, мощности и параметров отдельных элементов производят после составления схемы и распределения оборудования.

Это сложная задача, которая под силу лишь профессионалам. Но если необходимо подсчитать площадь некоторых элементов вентиляции или сечение воздуховодов для небольшого коттеджа, реально справиться самостоятельно.

Расчет воздухообмена

Если в помещении нет ядовитых выделений или их объем находится в допустимых пределах, воздухообмен или нагрузка на вентиляцию рассчитывается по формуле:

R = n * R 1,

здесь R1 — потребность в воздухе одного сотрудника, в куб.м\час, n — количество постоянных сотрудников в помещении.

Если объем помещения на одного сотрудника составляет больше 40 кубометров и работает естественная вентиляция, не нужно рассчитывать воздухообмен.

Для помещений бытового, санитарного и подсобного назначения расчет вентиляции по вредностям производится на основании утвержденных норм кратности воздухообмена:

для административных зданий (вытяжка) — 1,5;
холлы (подача) — 2;
конференц-залы до 100 человек вместимостью (по подаче и вытяжке) — 3;
комнаты отдыха: приток 5, вытяжка 4.

Для производственных помещений, в которых постоянно или периодически в воздух выделяются опасные вещества, расчет вентиляции производится по вредностям.

Воздухообмен по вредностям (парам и газам) определяют по формуле:

Q = K \(k 2- k 1),

здесь К — количество пара или газа, появляющееся в здании, в мг\ч, k2 — содержание пара или газа в оттоке, обычно величина равна ПДК, k1 — содержание газа или пара в приточке.

Разрешается концентрация вредностей в приточке до 1\3 от ПДК.

Для помещений с выделением избыточного тепла воздухообмен рассчитывается по формуле:

Q = G изб\ c (tyx — tn ),

здесь Gизб — избыточное тепло, вытягиваемое наружу, измеряется в Вт, с — удельная теплоемкость по массе, с=1 кДж, tyx — температура удаляемого из помещения воздуха, tn — температура приточки.

Расчет тепловой нагрузки

Расчет тепловой нагрузки на вентиляцию осуществляется по формуле:

Q в= V н * k * p * C р(t вн — t нро),

в формуле расчета тепловой нагрузки на вентиляцию Vн — внешний объем строения в кубометрах, k — кратность воздухообмена, tвн — температура в здании средняя, в градусах Цельсия, tнро — температура воздуха снаружи, используемая при расчетах отопления, в градусах Цельсия, р — плотность воздуха, в кг\кубометр, Ср — теплоемкость воздуха, в кДж\кубометр Цельсия.

Если температура воздуха ниже tнро снижается кратность обмена воздуха, а показатель расхода тепла считается равной Qв , постоянной величиной.

Если при расчете тепловой нагрузки на вентиляцию невозможно уменьшить кратность воздухообмена, расход тепла рассчитывают по температуре отопления.

Расход тепла на вентиляцию

Удельный годовой расход тепла на вентиляцию рассчитывается так:

Q= * b * (1-E),

в формуле для расчета расхода тепла на вентиляцию Qo — общие теплопотери строения за сезон отопления, Qb — поступления тепла бытовые, Qs — поступления тепла снаружи (солнце), n — коэффициент тепловой инерции стен и перекрытий, E — понижающий коэффициент. Для индивидуальных отопительных систем 0,15 , для центральных 0,1 , b — коэффициент теплопотерь:

1,11 — для башенных строений;
1,13 — для строений многосекционных и многоподъездных;
1,07 — для строений с теплыми чердаками и подвалами.

Расчет диаметра воздуховодов

Диаметры и сечения рассчитывают после того, как составлена общая схема системы. При расчетах диаметров воздуховодов вентиляции учитывают следующие показатели:

Объем воздуха (приточного или вытяжного), который должен пройти через трубу за заданный промежуток времени, куб.м\ч;
Скорость движения воздуха. Если при расчетах вентиляционных труб скорость движения потока занижена, установят воздуховоды слишком большого сечения, что влечет дополнительные расходы. Завышенная скорость приводит к появлению вибраций, усилению аэродинамического гула и повышению мощности оборудования. Скорость движения на притоке 1,5 — 8 м\сек, она меняется в зависимости от участка;
Материал вентиляционной трубы. При расчете диаметра этот показатель влияет на сопротивление стенок. Например, наиболее высокое сопротивление оказывает черная сталь с шероховатыми стенками. Поэтому расчетный диаметр воздуховода вентиляции придется немного увеличить по сравнению с нормами для пластика или нержавейки.

Таблица 1 . Оптимальная скорость воздушного потока в трубах вентиляции.

Когда известна пропускная способность будущих воздуховодов, можно рассчитать сечение воздуховода вентиляции:

S = R \3600 v ,

здесь v — скорость движения воздушного потока, в м\с, R — расход воздуха, кубометры\ч.

Число 3600 — временной коэффициент.

здесь: D — диаметр вентиляционной трубы, м.

Расчет площади элементов вентиляции

Расчет площади вентиляции необходим в том случае, когда элементы изготавливаются из листового металла и нужно определить количество и стоимость материала.

Площадь вентиляции рассчитывают электронные калькуляторы или специальные программы, их во множестве можно найти в интернете.

Мы приведем несколько табличных значений наиболее популярных элементов вентиляции.

Диаметр, мм	Длина, м
Диаметр, мм	1	1,5	2	2,5
100	0,3	0,5	0,6	0,8
125	0,4	0,6	0,8	1
160	0,5	0,8	1	1,3
200	0,6	0,9	1,3	1,6
250	0,8	1,2	1,6	2
280	0,9	1,3	1,8	2,2
315	1	1,5	2	2,5

Таблица 2 . Площадь прямых воздуховодов круглого сечения.

Значение площади в м. кв. на пересечении горизонтальной и вертикальной строчки.

Диаметр, мм		Угол, град
Диаметр, мм	15	30	45	60	90
100	0,04	0,05	0,06	0,06	0,08
125	0,05	0,06	0,08	0,09	0,12
160	0,07	0,09	0,11	0,13	0,18
200	0,1	0,13	0,16	0,19	0,26
250	0,13	0,18	0,23	0,28	0,39
280	0,15	0,22	0,28	0,35	0,47
315	0,18	0,26	0,34	0,42	0,59

Таблица 3 . Расчет площади отводов и полуотводов круглого сечения.

Расчет диффузоров и решеток

Диффузоры используются для подачи или удаления воздуха из помещения. От правильности расчета количества и расположения диффузоров вентиляции зависит чистота и температура воздуха в каждом уголке помещения. Если установить диффузоров больше, увеличится давление в системе, а скорость падает.

Количество диффузоров вентиляции рассчитывается так:

N = R \(2820 * v * D * D ),

здесь R — пропускная способность, в куб.м\час, v — скорость воздуха, м\с, D — диаметр одного диффузора в метрах.

Количество вентиляционных решеток можно рассчитать по формуле:

N = R \(3600 * v * S ),

здесь R — расход воздуха в куб.м\час, v — скорость воздуха в системе, м\с, S — площадь сечения одной решетки, кв.м.

Расчет канального нагревателя

Расчет калорифера вентиляции электрического типа производится так:

P = v * 0,36 * ∆ T

здесь v — объем пропускаемого через калорифер воздуха в куб.м.\час, ∆T — разница между температурой воздуха снаружи и внутри, которую необходимо обеспечить калориферу.

Этот показатель варьирует в пределах 10 — 20, точная цифра устанавливается клиентом.

Расчет нагревателя для вентиляции начинается с вычисления фронтальной площади сечения:

Аф= R * p \3600 * Vp ,

здесь R — объем расхода приточки, куб.м.\ч, p — плотность атмосферного воздуха, кг\куб.м, Vp — массовая скорость воздуха на участке.

Размер сечения необходим для определения габаритов нагревателя вентиляции. Если по расчету площадь сечения получается чересчур большой, необходимо рассмотреть вариант из каскада теплобменников с суммарной расчетной площадью.

Показатель массовой скорости определяется через фронтальную площадь теплообменников:

Vp = R * p \3600 * A ф.факт

Для дальнейшего расчета калорифера вентиляции определяем нужное для согрева потока воздуха количества теплоты:

Q =0,278 * W * c (T п- T у),

здесь W — расход теплого воздуха, кг\час, Тп — температура приточного воздуха, градусы Цельсия, Ту — температура уличного воздуха, градусы Цельсия, c — удельная теплоемкость воздуха, постоянная величина 1,005.

Комментариев:

Для чего необходимо знать о площади воздуховодов?
Как посчитать площадь используемого материала?
Вычисление площади воздуховодов

Возможная концентрация в закрытых помещениях воздуха, загрязненного пылью, водными парами и газами, продуктами термической переработки пищи, заставляет устанавливать системы вентиляции. Чтобы эти системы были эффективными, приходится делать серьезные расчеты, в том числе и расчет площади воздуховодов.

Выяснив ряд характеристик строящегося объекта, в том числе площади и объемы отдельных помещений, особенности их эксплуатации и количество людей, которые будут там находиться, специалисты, применяя специальную формулу, могут установить проектную производительность вентиляции. После этого появляется возможность рассчитать площадь сечения воздуховода, которое обеспечит оптимальный уровень проветривания внутренних помещений.

Для чего необходимо знать о площади воздуховодов?

Вентиляция помещений — достаточно сложная система. Одной из важнейших частей воздухораспределительной сети является комплекс воздуховодов. От качественного расчета ее конфигурации и рабочей площади (как трубы, так и суммарного материала, необходимого для изготовления воздуховода) зависит не только правильное расположение в помещении или экономия средств, но самое главное — оптимальные параметры вентиляции, гарантирующие человеку комфортные условия жизнедеятельности.

Рисунок 1. Формула для определения диаметра рабочей магистрали.

В частности, посчитать площадь необходимо таким образом, чтобы в результате получилась конструкция, способная пропускать требуемый объем воздуха при соблюдении других требований, предъявляемых к современным системам вентиляции. Следует понимать, что правильный расчет площади ведет к устранению потерь воздушного давления, соблюдению санитарных норм по скорости и уровню шума воздуха, протекающего по каналам воздуховодов.

Вместе с тем, точное представление о занимаемой трубами площади дает возможность при проектировании отводить под систему проветривания самое подходящее место в помещении.

Вернуться к оглавлению

Как посчитать площадь используемого материала?

Расчет оптимальной площади воздуховода находится в прямой зависимости от таких факторов, как объем воздуха, подаваемого в одну или несколько комнат, скорость его движения и потери давления воздуха.

В то же время расчет количества материала, необходимого для его изготовления, зависит как от площади сечения (габаритов канала вентиляции), так и от количества помещений, в которые необходимо нагнетать свежий воздух, и от особенностей конструкции системы проветривания.

Проводя расчеты величины сечения, следует иметь в виду, что чем оно больше, тем меньшей будет скорость прохождения воздуха по трубам воздуховода.

Одновременно в такой магистрали будет меньше аэродинамического шума, для работы систем принудительной вентиляции потребуются меньшие затраты электроэнергии. Чтобы высчитать площадь воздуховодов, необходимо применить специальную формулу.

Для расчета суммарной площади материала, который необходимо взять для сборки воздуховодов, нужно знать конфигурацию и базовые габариты проектируемой системы. В частности, для вычисления по круглым воздухораспределительным трубам потребуются такие величины, как диаметр и общая длина всей магистрали. В то же время объем используемого материала по прямоугольным конструкциям исчисляется на основе ширины, высоты и суммарной длины воздуховода.

При общих подсчетах потребности материала для всей магистрали необходимо учитывать также отводы и полуотводы различной конфигурации. Так, правильные расчеты круглого элемента невозможны без знания его диаметра и угла поворота. В вычислении площади материала для отвода прямоугольной формы участвуют такие составляющие, как ширина, высота и угол поворота отвода.

Стоит отметить, что для каждого такого расчета используется своя формула. Чаще всего трубы и фасонные элементы изготавливаются из оцинкованной стали согласно техническим требованиям СНиП 41-01-2003 (приложение Н).

Вернуться к оглавлению

Вычисление площади воздуховодов

На размер трубы вентиляции влияют такие характеристики, как массив воздуха, нагнетаемого внутрь помещений, скорость движения потока и уровень его давления на стенки и другие элементы магистрали.

Достаточно, не рассчитав всех последствий, уменьшить диаметр магистрали, как сразу же возрастет скорость воздушного потока, что приведет к увеличению давления по всей протяженности системы и в местах сопротивления. Кроме появления излишнего шума и неприятной вибрации трубы, электрические зафиксируют также рост расхода электроэнергии.

Однако далеко не всегда в погоне за устранением указанных недостатков можно и нужно увеличивать сечение вентиляционной магистрали. Прежде всего, этому могут воспрепятствовать ограниченные габариты помещений. Поэтому следует особенно тщательно подойти к процессу расчета площади трубы.

Для определения данного параметра необходимо применить следующую специальную формулу:

Sc = L х 2,778/V, где

Sc — площадь канала расчетная (см 2);

L — расход воздуха, движущегося по трубе (м 3 /час);

V — скорость движения воздуха по вентиляционной магистрали (м/сек);

2,778 — коэффициент согласования разномерностей (например, метров и сантиметров).

Результат вычислений — расчетная площадь трубы — выражается в квадратных сантиметрах, так как в данных единицах измерения он рассматривается специалистами как самый удобный для анализа.

Кроме расчетной площади сечения трубопровода важно установить фактическую площадь сечения трубы. При этом надо иметь в виду, что для каждого из основных профилей сечения — круглого и прямоугольного — принята своя отдельная схема вычисления. Итак, для фиксации фактической площади трубопровода круглого сечения применяется следующая специальная формула.

Похожие статьи: