Любая вентиляционная сеть состоит из каналов, оборудования и фасонных элементов. Для создания необходимого воздухообмена, важным параметром является не только производительность приточно-вытяжных установок и конфигурация сети, но и аэродинамический расчет воздуховодов.
Материал и форма сечения
Первое, что делается еще на этапе подготовки к проектированию – это подбирается материал для воздухопроводов, их форма, ведь при трении газов о стенки канала создается сопротивление их движению. Каждый материал имеет разную шероховатость внутренней поверхности, и следовательно при выборе воздуховодов будут различными показатели сопротивления движению воздушного потока.
В зависимости от специфики монтажа, качества воздушной смеси, которое будет перемещаться по системе и бюджету на проведение работ, выбирают нержавеющие, пластиковые или стальные каналы с оцинкованным покрытием, круглого или прямоугольного сечения.
Прямоугольными трубами пользуются, чаще всего, для сохранения полезного пространства. Круглые, напротив, достаточно громоздки, но имеют лучшие аэродинамические показатели и как следствие, шумность конструкции. Для правильного построения вентиляционной сети важными параметрами являются: площадь сечения воздухопроводов, расход воздуха и его скорость при движении по каналу.
На объем перемещаемых воздушных масс форма влияния не оказывает.
Особенности перемещения газов
Как уже говорилось выше, в расчетах, проводимых при построении вентиляции, участвуют три параметра: расход и скорость воздушных масс, а также площадь сечения воздухопроводов. Из этих параметров только один нормируется – это площадь сечения. Кроме жилых помещений и детских учреждений, допустимую скорость воздуха в воздуховоде СНиП не регламентирует.
В справочной литературе существуют рекомендации по перемещению газов, протекающих по вентиляционным сетям. Величины рекомендованы исходя из назначения, конкретных условий, возможных потерь давления и показателей шума. Таблица отражает рекомендованные данные для принудительных систем вентиляции.
Для естественного проветривания, движения газов принимается со значениями 0,2 – 1 м/с.
Порядок проведения вычислений
Алгоритм проведения вычислений таков:
- Составляется аксонометрическая схема с перечислением всех элементов.
- На основании схемы проводится расчет протяженности каналов.
- Определяется расход на каждом ее участке. Каждый отдельный участок имеет единое сечение воздухопроводов.
- После этого, проводятся вычисления скорости перемещения воздуха и давления в каждом отдельном участке системы.
- Далее, вычисляются потери на трение.
- Используя нужный коэффициент, вычисляется потери давления на местные сопротивления.
В процессе вычислений, на каждом участке воздухораспределительной сети получатся различные данные, которые необходимо уравнять с веткой наибольшего сопротивления при помощи диафрагм.
Методика расчетов
Изначально необходимо сделать расчет необходимой площади сечения воздуховода исходя из данных по ее расходу.
- Площадь сечения воздуховода рассчитывается по формуле
FP=LP/VT
где
LP – данные по перемещению необходимого объема воздуха на конкретном участке.
VT – рекомендованная или допустимая скорость воздуха в воздуховоде определенного назначения.
- Получив искомые данные, производится подбор близкого к расчетному значению типоразмеру воздухопровода. Имея новые данные, производится вычисления реальной скорости перемещения газов на участке системы вентиляции, по формуле:
VФ=LP/FФ
где
LP – расход газовой смеси.
FФ – фактическая площадь сечения выбранного воздухопровода.
Аналогичные вычисления необходимо провести для каждого отдельного участка вентиляции.
Для правильного расчета скорости воздуха в воздуховоде, необходимо учитывать потери на трение и местные сопротивления. Одним из параметров, влияющих на величину потерь, является сопротивление на трение, который зависит от шероховатости материала воздухопровода. Данные о коэффициенте трения можно найти в справочной литературе.
Вычисление потерь на трение
Прежде всего следует учитывать следует учитывать форму воздухопровода и материал, из которого он изготовлен.
- Для круглых изделий, формула расчета выглядит так:
Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g
где
Х – табличный коэффициент трения (зависит от материала);
I – длина воздухопровода;
D – диаметр канала;
V – темп движения газов на определенном участке сети;
Y – плотность перемещаемых газов (определяется по таблицам);
G – 9,8 м/с2
Важно! Если в воздухораспределительной системе используются прямоугольные каналы, то в формулу необходимо подставить эквивалентный сторонам прямоугольника (сечения воздуховода) диаметр. Вычисления можно произвести по формуле: dэкв = 2АВ/(А + В). Для перевода можно использовать и таблицу, представленную ниже.
- Потери на местные сопротивления рассчитываются по формуле:
z = Q* (v*v*y)/2g
где
Q — сумма коэффициентов потерь на местные сопротивления;
V — скорость движения воздушных потоков на участке сети;
Y – плотность перемещаемых газов (определяется по таблицам);
G – 9,8 м/с2
Важно! При построении воздухораспределительных сетей, очень важную роль играет правильный выбор дополнительных элементов, к которым относятся: решетки, фильтры, клапаны и пр. Эти элементы создают сопротивление перемещению воздушных масс. При создании проекта следует обратить внимание и на правильный подбор оборудования, ведь лопасти вентилятора и работа осушителей, увлажнителей, помимо сопротивления, создают и наибольший шум и сопротивление воздушным потокам.
Рассчитав потери воздухораспределительной системы, зная требуемые параметры движения газов на каждом ее участке, можно переходить к подбору вентиляционного оборудования и монтажу системы.
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.
