Расчёт сечения воздуховода для механической (принудительной) вентиляции?

Расчёт сечения прямоугольного и/ли круглого воздуховода осуществляется с помощью двух известных параметров: воздухообмен по помещению и скорость потока воздуха.

Воздухообмен по помещению может быть заменён на производительность вентилятора. Производительность приточного или вытяжного вентиляторов указывается заводом изготовителем в паспортных данных изделия. При проектировании или предпроектной разработке, воздухообмен рассчитывается исходя из кратности. Кратность (количество раз замены полного объёма воздуха в помщении за 1 час) — это коэффициент из нормативной документации.

Скорость потока в воздуховоде необходимо измерить, если это смонтированная система. А если проект находится в стадии разработки, то скорость потока в воздуховоде  задаётся самостоятельно. Скорость потока в воздуховоде не должна превышать 10 м/с.

Санитарные требования нормативных документов

Минимальное количество воздуха, подаваемое и удаляемое из комнат коттеджа вентиляционной системой, регламентируется двумя основными документами:

1. «Здания жилые многоквартирные» — СНиП 31-01-2003, пункт 9.
2. «Отопление, вентиляция и кондиционирование» — СП 60.13330.2012, обязательное Приложение «К».

В первом документе изложены санитарно-гигиенические требования к воздухообмену в жилых помещениях многоквартирных домов. На этих данных и должен базироваться расчет вентиляции. Применяется 2 типа размерности – расход воздушной массы по объему за единицу времени (м³/ч) и часовая кратность.

Справка. Кратность воздухообмена выражается цифрой, обозначающей, сколько раз в течение 1 часа полностью обновится воздушная среда помещения.

В зависимости от назначения комнаты приточно-вытяжная вентиляция должна обеспечивать следующий расход либо количество обновлений воздушной смеси (кратность):

• гостиная, детская, спальня – 1 раз в час;
• кухня с электрической плитой – 60 м³/ч;
• санузел, ванная, туалет – 25 м³/ч;
• для топочной с твердотопливным котлом и кухни с газовой плитой требуется кратность 1 плюс 100 м³/ч в период работы оборудования;
• котельная с теплогенератором, сжигающим природный газ, — трехкратное обновление плюс объем воздуха, потребного для горения;
• кладовка, гардеробная и прочие подсобные помещения – кратность 0.2;
• сушильная либо постирочная – 90 м³/ч;
• библиотека, рабочий кабинет – 0.5 раз в течение часа.

Примечание. СНиП предусматривает снижение нагрузки на общеобменную вентиляцию при неработающем оборудовании либо отсутствии людей. В жилых помещениях кратность уменьшается до 0.2, технических – до 0.5. Неизменным остается требование к комнатам, где расположены газоиспользующие установки, — ежечасное однократное обновление воздушной среды.

В п. 9 документа подразумевается, что объем вытяжки равен величине притока. Требования СП 60.13330.2012 несколько проще и зависят от числа людей, находящихся в помещении 2 часа и более:

1. Если на 1 проживающего приходится 20 м² и более площади квартиры, в комнаты обеспечивается свежий приток в объеме 30 м³/ч на 1 чел.
2. Объем приточного воздуха считается по площади, когда на 1 жильца приходится меньше 20 квадратов. Соотношение такое: на 1 м² жилища подается 3 м³ притока.
3. Если в квартире не предусмотрено проветривание (отсутствуют форточки и открывающиеся окна), на каждого проживающего необходимо подать 60 м³/ч чистой смеси независимо от квадратуры.

Перечисленные нормативные требования двух различных документов вовсе не противоречат друг другу. Изначально производительность вентиляционной общеобменной системы рассчитывается по СНиП 31-01-2003 «Жилые здания».

Результаты сверяются с требованиями Свода Правил «Вентиляция и кондиционирование» и при необходимости корректируются. Ниже мы разберем расчетный алгоритм на примере одноэтажного дома, показанного на чертеже.

Определение расхода воздуха по кратности

Данный типовой расчет приточно-вытяжной вентиляции выполняется отдельно для каждой комнаты квартиры либо загородного коттеджа. Чтобы выяснить расход воздушных масс по зданию в целом, полученные результаты суммируются. Используется довольно простая формула:

Расшифровка обозначений:

• L – искомый объем приточного и вытяжного воздуха, м³/ч;
• S – квадратура помещения, где рассчитывается вентиляция, м²;
• h – высота потолков, м;
• n – число обновлений воздушной среды комнаты в течение 1 часа (регламентируется СНиП).

Пример вычисления. Площадь гостиной одноэтажного здания с высотой потолков 3 м составляет 15.75 м². Согласно предписаниям СНиП 31-01-2003, кратность n для жилых помещений равна единице. Тогда часовой расход воздушной смеси составит L = 15.75 х 3 х 1 = 47.25 м³/ч.

Важный момент. Определение объема воздушной смеси, удаляемой из кухни с газовой плитой, зависит от устанавливаемого вентиляционного оборудования. Распространенная схема выглядит так: однократный обмен согласно нормативам обеспечивает система естественной вентиляции, а дополнительные 100 м³/ч выбрасывает бытовая кухонная вытяжка.

Аналогичные расчеты делаются по всем остальным комнатам, разрабатывается схема организации воздухообмена (естественной или принудительной) и определяются размеры вентиляционных каналов (смотрим пример ниже). Автоматизировать и ускорить процесс поможет расчетная программа.

Выясняем воздухообмен по числу жильцов

Приложение «К» СП 60.13330.2012 предписывает производить расчёт вентиляции помещения по простейшей формуле:

Расшифруем обозначения представленной формулы:

• L – искомая величина притока (вытяжки), м³/ч;
• m – объем воздушной чистой смеси в расчете на 1 чел., указанный в таблице Приложения «К», м³/ч;
• N – количество людей, постоянно находящихся в рассматриваемой комнате 2 часа в день и более.

Очередной пример. Резонно предположить, что в той же гостиной одноэтажного дома два члена семьи пребывают длительное время. Учитывая, что проветривание организовано и на каждого жильца приходится свыше 20 квадратов площади, параметр m принимается равным 30 м³/ч. Считаем количество притока: L = 30 х 2 = 60 м³/ч.

Важно. Заметьте, полученный результат больше значения, определенного по кратности (47.25 м³/ч). В дальнейшие расчеты следует включить цифру 60 м³/ч.

Если количество проживающих в квартире настолько велико, что каждому человеку отведено меньше 20 м² (в среднем), то представленную выше формулу использовать нельзя. Правила указывают: в данном случае площадь гостиной и других комнат следует умножить на 3 м³/ч. Поскольку общая квадратура жилища равна 91.5 м², расчетный объем вентиляционного воздуха составит 91.5 х 3 = 274.5 м³/ч.

В просторных залах с высокими потолками (от 3 м) обновление атмосферы считается двумя способами:

1. Если в помещении часто пребывает большое число людей, вычисляйте кубатуру подаваемого воздуха по удельному показателю 30 м³/ч на 1 чел.
2. Когда количество посетителей постоянно меняется, вводится понятие обслуживаемой зоны высотой 2 метра от пола. Определяете объем этого пространства (умножьте площадь на 2) и обеспечиваете требуемую нормами кратность, как описано в предыдущем разделе.

Пример расчета и обустройства вентиляции

За основу возьмем планировку частного дома внутренней площадью 91.5 м² и перекрытиями высотой 3 м, представленного выше на чертеже. Как рассчитать количество вытяжки / притока на здание целиком согласно методике СНиП:

1. Объем удаленного воздуха из гостиной и спальни, имеющей равную квадратуру, составит 15.75 х 3 х 1 = 47.25 м³/ч.
2. В детской комнате: 21 х 3 х 1 = 63 м³/ч.
3. Кухня: 21 х 3 х 1 + 100 = 163 м³/ч.
4. Санузел – 25 м³/ч.
5. Итого 47.25 + 47.25 + 63 + 163 + 25 = 345.5 м³/ч.

Примечание. Воздушный обмен в прихожей и коридоре не нормируется.

Теперь проверим результаты на соответствие второму нормативному документу. Поскольку в доме проживает семья из 4 человек (2 взрослых + 2 детей), в гостиной, спальне и детской долго находятся по 2 чел. Пересчитаем воздухообмен в указанных комнатах по количеству людей: 2 х 30 = 60 м³/ч (в каждом помещении).

Объем вытяжки из детской удовлетворяет требованиям (63 куба в час), а вот значения для спальни и гостиной придется откорректировать. Двум человекам недостаточно 47.25 м³/ч, берем 60 кубов и снова пересчитываем общую величину воздухообмена: 60 + 60 + 63 + 163 + 25 = 371 м³/ч.

Не менее важно правильно распределить воздушные потоки в здании. В частных коттеджах принято устраивать системы естественной вентиляции – это значительно дешевле и проще монтажа электрических нагнетателей с воздуховодами. Добавим лишь один элемент принудительного удаления вредных газов – кухонную вытяжку.

Как правильно организовать естественное движение потоков:

1. Приток во все жилые помещения обеспечим через автоматические клапаны, встроенные в оконный профиль либо прямо в наружную стену. Ведь стандартные металлопластиковые окна герметичны.
2. В перегородке между кухней и санузлом устроим блок из трех вертикальных шахт, выходящих на кровлю.
3. Под межкомнатными дверьми предусмотрим зазоры шириной до 1 см для прохода воздуха.
4. Установим кухонную вытяжку и подключим к отдельному вертикальному каналу. Она возьмет на себя часть нагрузки – удалит 100 кубов отработанных газов за 1 час в процессе готовки пищи. Останется 371 — 100 = 271 м³/ч.
5. Две шахты выведем решетками в санузел и кухню. Размеры труб и высоту рассчитаем в последнем разделе данного руководства.
6. За счет естественной тяги, возникающей в двух каналах, воздух устремится из детской, спальни и зала в коридор, а дальше — к вытяжным решеткам.

Обратите внимание: свежие потоки, изображенные на планировке, направляются из комнат с чистой воздушной средой в более загрязненные зоны, затем выбрасываются наружу через шахты.

Вычисляем диаметры вентканалов

Дальнейшие расчеты несколько сложнее, поэтому каждый этап мы сопроводим примерами вычислений. Результатом станет диаметр и высота вентиляционных шахт нашего одноэтажного здания.

Весь объем вытяжного воздуха мы распределили на 3 канала: 100 м. куб. принудительно удаляет вытяжка на кухне в период включения плиты, оставшийся 271 кубометр уходит по двум одинаковым шахтам естественным образом. Расход через 1 воздуховод получится 271 / 2 = 135.5 м³/ч. Площадь сечения трубы определяется по формуле:

• F – площадь поперечного сечения вентканала, м²;
• L – расход вытяжки через шахту, м³/ч;
• ʋ — скорость движения потока, м/с.

Справка. Скорость воздуха в каналах естественной вентиляции лежит в пределах 0.5—1.5 м/с. В качестве расчетного значения принимаем средний показатель – 1 м/с.

Как рассчитать сечение и диаметр одной трубы в примере:

1. Находим размер поперечника в квадратных метрах F = 135.5 / 3600 х 1 = 0.0378 м².
2. Из школьной формулы площади круга определяем диаметр канала D = 0.22 м. Выбираем ближайший больший воздуховод из стандартного ряда – Ø225 мм.
3. Если речь идет о заложенной внутрь стены кирпичной шахте, то под найденное сечение подойдет размер вентканала 140 х 270 мм (удачное совпадение, F = 0.0378 м. кв.).

Диаметр отводящей трубы под бытовую вытяжку считается аналогичным образом, только скорость потока, нагнетаемого вентилятором, принимается больше – 3 м/с. F = 100 / 3600 х 3 = 0.009 м² или Ø110 мм.

Подбираем высоту труб

Следующий шаг – определение силы тяги, возникающей внутри вытяжного блока при заданном перепаде высот. Параметр зовется располагаемым гравитационным давлением и выражается в Паскалях (Па). Расчетная формула:

• p – гравитационное давление в канале, Па;
• Н – перепад высот между выходом вентиляционной решетки и срезом вентканала над крышей, м;
• ρвозд – плотность воздуха помещения, принимаем 1.2 кг/м³ при домашней температуре +20 °С.

Методика расчета основана на подборе требуемой высоты. Вначале определитесь, на сколько вы готовы поднять трубы вытяжки над кровлей без ущерба внешнему виду здания, затем подставьте значение высоты в формулу.

Пример. Берем перепад высот 4 м и получаем давление тяги p = 9.81 х 4 (1.27 — 1.2) = 2.75 Па.

Теперь грядет сложнейший этап – аэродинамический расчет отводных каналов. Задача – выяснить сопротивление воздуховода потоку газов и сопоставить результат с располагаемым напором (2.75 Па). Если потеря давления окажется больше, трубу придется наращивать либо увеличивать проходной диаметр.

Аэродинамическое сопротивление воздуховода вычисляется по формуле:

• Δp – общие потери давления в шахте;
• R – удельное сопротивление трению проходящего потока, Па/м;
• Н – высота канала, м;
• ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;
• Pv – давление динамическое, Па.

Покажем на примере, как считается величина сопротивления:

1. Находим значение динамического давления по формуле Pv = 1.2 х 1² / 2 = 0.6 Па.
2.  Сопротивление от трения R находим по таблице, ориентируясь на показатели динамического напора 0.6 Па, скорости потока 1 м/с и диаметра воздухопровода 225 мм. R = 0.078 Па/м (обозначено зеленым кружочком).
3. Местные сопротивления вытяжной шахты – это жалюзийная решетка и отвод кверху 90°. Коэффициенты ξ этих деталей – величины постоянные, равные 1.2 и 0.4 соответственно. Сумма ξ = 1.2 + 0.4 = 1.6.
4. Окончательное вычисление: Δp = 0.078 Па/м х 4 м + 1.6 х 0.6 Па = 1.27 Па.

Теперь сравниваем расчетный напор, образующийся в воздухопроводе, и полученное сопротивление. Сила тяги p = 2.75 Па значительно больше, чем потери давления (сопротивление) Δp = 1.27 Па, шахта высотой 4 метра слишком высока, строить такую бессмысленно.

Поскольку цифры отличаются вдвое (грубо), укоротим вентканал до 2 м, снова произведем перерасчет:

1. Располагаемое давление p = 9.81 х 2 (1.27 — 1.2) = 1.37 Па.
2. Удельное сопротивление R и местные коэффициенты ξ остаются прежними.
3. Δp = 0.078 Па/м х 2 м + 1.6 х 0.6 Па = 1.15 Па.

Напор природной тяги 1.37 Па превышает сопротивление системы Δp = 1.15 Па, значит, шахта двухметровой высоты станет исправно работать на естественную вытяжку и обеспечит нужный расход удаляемых газов.

Замечание. Укорачивать воздуховод до 1 м не стоит, соотношение изменится в другую сторону: p = 0.69 Па, Δp = 1.04 Па, силы тяги не хватит.

Канал вентиляции Ø225 мм можно разделить на 2 меньших трубы, но не по диаметру, а по сечению. Получаем 2 круглых вентканала 150—160 мм, как сделано на фото. Высота обеих шахт остается неизменной — 2 м.

Как упростить задачу — советы

Вы могли убедиться, что расчеты и организация воздухообмена в здании – вопросы довольно сложные. Мы постарались разъяснить методику в максимально доступной форме, но вычисления все равно выглядят громоздкими для рядового пользователя. Дадим несколько рекомендаций по упрощенному решению задачи:

1. Первые 3 этапа придется пройти в любом случае – выяснить объем выбрасываемого воздуха, разработать схему движения потоков и посчитать диаметры вытяжных воздуховодов.
2. Скорость потока принимайте не более 1 м/с и по ней определяйте сечение каналов. Аэродинамику одолевать необязательно — правильно рассчитайте диаметры и просто выведите воздухопроводы на высоту не менее 2 метров над заборными решетками.
3. Внутри здания старайтесь использовать пластиковые трубы – благодаря гладким стенкам они практически не сопротивляются движению газов.
4. Вентканалы, проложенные по холодному чердаку, обязательно утеплите.
5. Выходы шахт не перекрывайте вентиляторами, как это принято делать в туалетах квартир. Крыльчатка не даст нормально функционировать природной вытяжке.

Для притока установите в помещениях регулируемые стеновые клапаны, избавьтесь от всех щелей, откуда холодный воздух может бесконтрольно проникать в дом.

Зачем нужен расчет диаметров воздухопроводовПромышленная вентиляция проектируется с учетом нескольких фактов, на все существенное влияние оказывает сечение воздухопроводов.

1. Кратность обмена воздуха. Во время расчетов принимаются во внимание особенности технологии, химический состав выделяемых вредных соединений, и габариты помещения.
2. Шумность. Системы вентиляции не должны ухудшать условия труда по параметру шумности. Сечение и толщина подбирается таким образом, чтобы минимизировать шум воздушных потоков.
3. Эффективность общей системы вентиляции. К одному магистральному воздухопроводу могут присоединяться несколько помещений. В каждом из них должны выдерживаться свои параметры вентиляции, а это во многом зависит от правильности выбора диаметров. Они выбираются с таким расчетом, чтобы размеры и возможности одного общего вентилятора могли обеспечивать регламентируемые режимы системы.
4. Экономичность. Чем меньше размеры потерь энергии в воздуховодах, тем ниже потребление электрической энергии. Одновременно нужно принимать во внимание стоимость оборудования, выбирать экономически обоснованные габариты элементов.

Эффективная и экономичная система вентиляции требует сложных предварительных расчетов, заниматься этим могут только специалисты с высшим образованием. В настоящее время для промышленной вентиляции чаще всего используются пластиковые воздуховоды, они отвечают всем современным требованиям, дают возможность уменьшить не только габариты и себестоимость вентиляционной системы, но и затраты на ее обслуживание.

Расчет диаметра воздухопровода

Для расчетов габаритов нужно иметь исходные данные: максимально допустимую скорость движения воздушного потока и объем пропускаемого воздуха в единицу времени. Эти данные берутся из технических характеристик вентиляционной системы. Скорость движения воздуха оказывает влияние на шумность системы, а она строго контролируется санитарными государственными организациями. Объем пропускаемого воздуха должен отвечать параметрам вентиляторов и требуемой кратности обмена. Расчетная площадь воздухопровода определяется по формуле Sс = L × 2,778 / V, где:

Sс – площадь сечения воздуховода в квадратных сантиметрах; L – максимальная подача (расход) воздуха в м³/час; V – расчетная рабочая скорость воздушного потока в метрах за секунду без пиковых значений; 2,778 – коэффициент для перевода различных метрических чисел к значениям диаметра в квадратных сантиметрах.

Проектировщики вентиляционных систем учитывают следующие важные зависимости:

1. При необходимости подачи одинакового объема воздуха уменьшение диаметра воздухопроводов приводит к возрастанию скорости воздушного потока. Такое явление имеет три негативных последствия. Первое – увеличение скорости движения воздуха увеличивает шумность, а этот параметр контролируются санитарными нормами и не может превышать допустимых значений. Второе – чем выше скорость движения воздуха, тем выше потери энергии, тем мощнее нужны вентиляторы для обеспечения заданных режимов функционирования системы, тем больше их размеры. Третье – небольшие габариты воздухопроводов не в состоянии правильно распределять потоки между различными помещениями.

Зависимость скорости воздуха от диаметра воздухопровода

1. Неоправданное увеличение диаметров воздуховодов повышает цену вентиляционной системы, создает сложности во время монтажных работ. Большие размеры оказывают негативное влияние на стоимость обслуживания системы и себестоимость изготавливаемой продукции.

Чем меньше диаметр воздухопровода, тем быстрее скорость движения воздуха. А это не только повышает шумность и вибрацию, но и увеличивает показатели сопротивления воздушного потока. Соответственно, для обеспечения необходимой расчетной кратности обмена требуется устанавливать мощные вентиляторы, что увеличивает их размеры и экономически невыгодно при современных ценах на электрическую энергию.

При увеличении диаметров вышеописанные проблемы исчезают, но появляются новые – сложность монтажа и высокая стоимость габаритного оборудования, включая различную запорную и регулирующую арматуру. Кроме того, воздуховоды большого диаметра требуют много свободного места для установки, под них приходится проделывать отверстия в капитальных стенах и перегородках. Еще одна проблема – если они используются для обогрева помещений, то большие размеры воздуховода требуют увеличенных затрат на мероприятия по теплозащите, из-за чего дополнительно возрастает сметная стоимость системы.

В упрощенных вариантах расчетов принимается во внимание, что оптимальная скорость воздушных потоков должна быть в пределах 12–15 м/с, за счет этого удается несколько уменьшить их диаметр и толщину. В связи с тем, что магистральные воздуховоды в большинстве случаев прокладываются в специальных технических каналах, уровнем шумности можно пренебрегать. В ответвлениях, заходящих непосредственно в помещения, скорость воздуха уменьшается до 5–6 м/с, за счет чего уменьшается шумность. Объем воздуха берется из таблиц СаНиПина для каждого помещения в зависимости от его назначения габаритов.

Проблемы возникают с магистральными воздуховодами значительной протяженности на больших предприятиях или в системах с множеством ответвлений. К примеру, при нормируемом расходе воздуха 35000 м³/ч и скорости воздушного потока 8 м/с диаметр воздухопровода должен быть не менее 1,5 м толщиной более двух миллиметров, при увеличении скорости воздушного потока до 13 м/с габариты воздуховодов уменьшаются до 1 м.

Таблица потери давления

Диаметр ответвлений воздухопроводов рассчитывается с учетом требований к каждому помещению. Допускается использовать для них одинаковые размеры, а для изменения параметров воздуха устанавливать различные регулируемые дроссельные заслонки. Такие варианты вентиляционных систем позволяют в автоматическом режиме изменять показатели работы с учетом фактической ситуации. В помещениях не должно быть сквозняков, вызванных работой вентиляции. Создание благоприятного микроклимата достигается за счет правильного выбора места монтажа вентиляционных решеток и их линейных размеров.

Сами системы рассчитываются методом постоянных скоростей и методом потери давления. Исходя из этих данных, подбираются размеры, тип и мощность вентиляторов, рассчитывается их количество, планируются места установки, определяются размеры воздуховода.

Хотя для расчетов вентиляции 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 * R1,

здесь R1 – потребность в воздухе одного сотрудника, в куб.мчас, 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(k2-k1),

здесь К – количество пара или газа, появляющееся в здании, в мгч, k2 – содержание пара или газа в оттоке, обычно величина равна ПДК, k1 – содержание газа или пара в приточке.

Разрешается концентрация вредностей в приточке до 13 от ПДК.

Для помещений с выделением избыточного тепла воздухообмен рассчитывается по формуле:

Q=Gизбc(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:

Qв= Vн * k * p * Cр(tвн – tнро),

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 кгкубометр, Ср – теплоемкость воздуха, в кДжкубометр 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=[Qo – (Qb + Qs) * n * E] * 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 воздуховодов вентиляции 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.мч;
• 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 мсек, 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.

Вид участка	Скорость потока, мс
Магистральные трубопроводы	От 6 до 8
Боковые отводки	От 4 до 5
Распределительные трубопроводы	От 1,5 до 2
Верхние приточки	От 1 до 3
Вытяжки	От 1,5 до 3

Таблица 1. Оптимальная скорость воздушного потока в трубах вентиляции.

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

S=R3600v,

здесь v – скорость движения воздушного потока, в мс, R – расход воздуха, кубометрыч.

Число 3600 – временной коэффициент.

Зная площадь сечения, можно рассчитать диаметр круглого воздуховода вентиляции:

здесь: D – диаметр вентиляционной трубы, м.

Если необходимо рассчитать диаметр вентиляционной трубы прямоугольного сечения, ее показатели подбирают исходя из полученной площади сечения круглой трубы.

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
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
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

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.мчас, v – скорость воздуха, мс, D – диаметр одного диффузора в метрах.

Количество вентиляционных решеток можно рассчитать по формуле:

N=R(3600 * v * S),

здесь R – расход воздуха в куб.мчас, v – скорость воздуха в системе, мс, S – площадь сечения одной решетки, кв.м.

Расчет канального нагревателя

электрический канальный нагреватель

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 * p3600 * Vp,

здесь R – объем расхода приточки, куб.м.ч, p – плотность атмосферного воздуха, кгкуб.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 * p3600 * Aф.факт

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

Q=0,278 * W * c (Tп-Tу),

здесь W – расход теплого воздуха, кгчас, Тп – температура приточного воздуха, градусы Цельсия, Ту – температура уличного воздуха, градусы Цельсия, c – удельная теплоемкость воздуха, постоянная величина 1,005.

Так как в приточных системах вентиляторы размещаются перед теплообменником, расход теплого воздуха вычисляем так:

W=R * p

Рассчитывая калорифер вентиляции, следует определить поверхность нагрева:

Апн=1,2Qk(Tс.т-Tс.в),

здесь k – коэффициент отдачи калорифером тепла, Tс.т – средняя температура теплоносителя, в градусах Цельсия, Tс.в – средняя температура приточки, 1,2 – коэффициент остывания.

Расчет вытесняющей вентиляции

При вытесняющей вентиляции в помещении оборудуются рассчитанные восходящие потоки воздуха в местах повышенного выделения тепла. Снизу подается прохладный чистый воздух, который постепенно поднимается и в верхней части помещения удаляется наружу вместе с избытком тепла или влаги.

При грамотном расчете вытесняющая вентиляция намного эффективнее перемешивающей в помещениях следующих типов:

• залы для посетителей в заведениях общепита;
• конференц-залы;
• любые залы с высокими потолками;
• ученические аудитории.

Рассчитанная вентиляция вытесняет менее эффективно если:

• потолки ниже 2м 30 см;
• главная проблема помещения – повышенное выделение тепла;
• необходимо понизить температуру в помещениях с низкими потолками;
• в зале мощные завихрения воздуха;
• температура вредностей ниже, температуры воздуха в помещении.

Вытесняющая вентиляция рассчитывается исходя из того, что тепловая нагрузка на помещение составляет 65 – 70 Вткв.м, при расходе до 50 л на кубометр воздуха в час. Когда тепловые нагрузки выше, а расход ниже, необходимо организовывать перемешивающую систему, комбинированную с охлаждением сверху.

Используемые источники:

• https://torvent.ru/raschyot_ventilyacii/
• https://otivent.com/raschet-ventiljacii-pomeshhenija
• http://vent.vn.ua/propusknaya-sposobnost-ventilyatsionnykh-kanalov.html
• https://plast-product.ru/vyibor-i-raschet-diametra-vozduhovoda/
• https://strojdvor.ru/ventilyaciya/raschet-sistemy-ventilyacii-i-ee-otdelnyx-elementov-ploshhadi-diametrov-trub-parametrov-nagrevatelej-i-diffuzorov/