Расчет воздуховодов по скорости и расходу + способы измерения расхода воздуха в помещениях

Сбалансированный воздухообмен – основа хорошего самочувствия и трудоспособности людей. Не так ли? Но для того, чтобы создать комфортные условия в жилых и производственных помещениях, важно правильно выполнить расчет воздуховодов по скорости и расходу и обеспечить эффективный режим перемещения потоков воздуха.

Далее мы расскажем, что нужно для расчета воздуховодов, какие методы и приборы используются для измерения скорости воздушного потока.

Что такое воздуховод?

Воздуховод – основной элемент системы воздухораспределения. Представляет собой совокупность металлических или пластиковых труб, размещённых для обеспечения воздушного баланса. Принцип работы воздуховода заключается в подаче и вытяжке воздуха с помощью специальных вентиляторов.

Базовые характеристики воздуховода:

• форма (круглая или прямоугольная);
• площадь сечения;
• жесткость (гибкие, полугибкие и жесткие).

От этих характеристик зависит производительность системы вентиляции и её функциональность в целом.

Выбирайте воздуховод с прямоугольным сечением, если вам важно сделать его незаметным. Такой воздуховод легко спрятать на верхней поверхности шкафов

Правильный подбор параметров воздуховода с учетом всех особенностей помещения обеспечит его длительную и эффективную работу.

Алгоритм выполнения расчетов

При проектировании, настройке или модификации уже действующей вентиляционной системы обязательно выполняются расчеты воздуховода. Это необходимо для того, чтобы правильно определить его параметры с учетом оптимальных характеристик производительности и шума в актуальных условиях.

При выполнении расчетов большое значение имеют результаты замеров расхода и скорости движения воздуха в воздушном канале.

Расход воздуха — объем воздушной массы, поступающий в систему вентиляции за единицу времени. Как правило, этот показатель измеряется в м³/ч.

Скорость движения – величина, которая показывает, насколько быстро воздух перемещается в системе вентиляции. Этот показатель измеряется в м/с.

Если известны эти два показателя, можно рассчитать площадь круглых и прямоугольных сечений, а также давление, необходимое для преодоления локального сопротивления или трения.

Составляя схему, нужно выбрать угол зрения с того фасада здания, который расположен в нижней части планировки. Воздуховоды отображаются сплошными толстыми линиями

Чаще всего используется следующий алгоритм проведения вычислений:

1. Составление аксонометрической схемы, в которой перечисляются все элементы.
2. На базе этой схемы рассчитывается длина каждого канала.
3. Измеряется расход воздуха.
4. Определяется скорость потока и давление на каждом участке системы.
5. Выполняется расчет потерь на трение.
6. С использованием нужного коэффициента выполняется расчет потерь давления при преодолении локального сопротивления.

При выполнении расчетов на каждом участке сети воздухораспределения получаются разные результаты. Все данные нужно уравнять посредством диафрагм с веткой наибольшего сопротивления.

Вычисление площади сечения и диаметра

Правильный расчет площади круглых и прямоугольных сечений очень важен. Неподходящий размер сечения не позволит обеспечить нужный воздушный баланс.

Слишком большой воздуховод займет много места и уменьшит эффективную площадь помещения. Если выбрать слишком маленький размер каналов, будут появляться сквозняки, так как увеличится давление потока.

Для того, чтобы рассчитать необходимую площадь сечения (S), нужно знать значения расхода и скорости движения воздуха.

Для вычислений используется следующая формула:

S = L/3600*V,

при этом L – расход воздуха (м³/ч), а V – его скорость (м/с);

Используя следующую формулу, можно посчитать диаметр воздуховода (D):

D = 1000*√(4*S/π), где

S – площадь сечения (м²);

π – 3,14.

Если планируется установка прямоугольных, а не круглых воздуховодов, вместо диаметра определяют необходимую длину/ширину воздушного канала.

Все полученные значения сопоставляют со стандартами ГОСТ и выбирают изделия, наиболее близкие по диаметру или площади сечения

При выборе такого воздуховода в расчет берется примерное сечение. Используется принцип a*b ≈ S, где a – длина, b – ширина, а S – площадь сечения.

Согласно нормативам, соотношение ширины и длины не должно быть выше 1:3. Также следует пользоваться таблицей типовых размеров, предоставляемой заводом-изготовителем.

Чаще всего встречаются такие размеры прямоугольных каналов: минимальные габариты – 0,1 м х 0,15 м, максимальные – 2 м х 2 м. Преимущество круглых воздуховодов в том, что они отличаются меньшим сопротивлением и, соответственно, создают меньше шума при работе.

Расчет потери давления на сопротивление

По мере продвижения воздуха по магистрали создается сопротивление. Для его преодоления вентилятор приточной установки создает давление, которое измеряют в Паскалях (Па).

Потерю давления можно снизить, увеличив сечение воздуховода. При этом может быть обеспечена примерно одинаковая скорость потока в сети

Для того, чтобы подобрать подходящую приточную установку с вентилятором нужной производительности, необходимо рассчитать потерю давления на преодоление локального сопротивления.

Применяется эта формула:

P=R*L+Ei*V2*Y/2, где

R – удельная потеря давления на трение на определенном участке воздуховода;

L – длина участка (м);

Еi – суммарный коэффициент локальной потери;

V – скорость воздуха (м/с);

Y – плотность воздуха (кг/м3).

Значения R определяются по нормативам. Также этот показатель можно рассчитать.

Если сечение воздуховода круглое, потери давления на трение (R) рассчитываются следующим образом:

R = (X*D/В) * (V*V*Y)/2g, где

X – коэфф. сопротивления трения;

L — длина (м);

D – диаметр (м);

V — скорость воздуха (м/с), а Y – его плотность (кг/ м³);

g — 9,8 м/с².

Если же сечение не круглое, а прямоугольное, в формулу необходимо подставить альтернативный диаметр, равный D = 2АВ/(А + В), где А и В – стороны.

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.

Измерение скорости и расхода воздуха

При выполнении измерений важно правильно подобрать приборы и методики, а также соблюдать процедуры выполнения замеров.

Приборы используемые для измерений

Чаще всего применяются следующие виды контрольно-измерительных приборов:

• ультразвуковой ЗD анемометр – выполняет измерения на основе изменения частоты звука между заданными точками;
• трубка Пито – фиксирует разницу между статическим и полным давлением;
• термоанемометр – определяет скорость потока на основе скорости снижения температуры сенсора.
• крыльчатый анемометр – выполняет измерения на основе изменения скорости вращения крыльчатки.
• болометр – определяет расход воздуха за счет концентрации потока в точке замера, сечение при этом устанавливается предварительно.

Многие приборы в этом списке довольно дорогие и редкие. Их можно арендовать и провести замеры самостоятельно, но лучше вызвать опытного инженера-наладчика, который знает все нюансы выполнения измерительных работ.

Трубка Пито применяется в комплекте с датчиками. Это простой в использовании прибор. Трубка выводится открытым концом навстречу потоку воздуха, а другой её конец присоединяется к манометру

Измерение скорости необходимо не только для выполнения расчетов, но также для контроля гигиенических параметров воздуха в помещении. В течение некоторого промежутка времени неизбежно происходит загрязнение вентиляционных каналов и воздуховодов.

В таких случаях соединения могут разгерметизироваться, производительность оборудования снижается. Кроме того, замеры необходимы при плановом обслуживании, чистке и ремонте системы вентиляции.

При выполнении измерений нужно соблюдать ряд правил. Во-первых, скорость воздуха регламентируется строительным нормами и стандартами. Необходимо ориентироваться на эти значения.

Допускаются небольшие отклонения от этих параметров при наличии особых технических обстоятельств. Например, при установке оборудования, выполнении ремонтных работ и т.д.

Во-вторых, при выполнении замеров необходимо учитывать также нормы сопутствующих факторов – уровни шума и вибрации, которые указаны в регламентирующих документах.

Превышение этих норм говорит о недочетах системы вентиляции. Скорость воздуха не должна оказывать никакого влияния на эти показатели.

Методы выполнения замеров расхода воздуха

На этапе пусконаладки обязательно нужно выполнить замеры объемного расхода воздуха в системе вентиляции и кондиционирования. Это обеспечит возможность качественной настройки системы и её бесперебойной работы.

Такие замеры выполняются непосредственно в воздуховоде или на входной решетке. Существует несколько несложных методик.

Измерения на потолочных диффузорах

Чаще всего для замеров по этой методике применяется болометр. Необходимо закрыть диффузор, а верхний конфузор приложить к потолку. Нужно замерить как общий объем вытяжки воздуха из помещения, так и приточный поток.

Болометр отличается высокой точностью за счет того, что встроенный в него выпрямитель потока снижает вероятность погрешности. Несмотря на то, что прибор смотрится громоздко, он довольно легкий — его вес не более 3 кг

В некоторых источниках для измерений рекомендуется использовать зонд, вставляя его в промежуток между ламелями диффузора для получения усредненного результата.

Этот подход неэффективен по двум причинам:

1. Турбулентность потоков очень высокая, поэтому реальный расход увидеть нельзя.
2. Невозможно выставить зонд прямо в соответствии с потоком. Результаты измерений в любом случае будут искажены.

Таким образом, не стоит тратить свое время на излишние манипуляции с зондом. Есть куда более простые и точные способы замеров.

Есть еще один способ выполнения измерений по этой методике. Он предусматривает наличие прямого участка и равномерного потока. Замеры выполняются через предварительно проделанные отверстия.

Этот способ отличается высокой точностью, но для его реализации не всегда есть условия. Не везде есть прямые участки, иногда невозможно подготовить два отверстия для замеров. А еще, для реализации этого способа нужно несколько человек: один должен выполнять замеры, второй – держать стремянку и так далее.

Учитывая все вышесказанное, если нужно получить быстрый и точный результат, не прилагая излишних усилий – воспользуйтесь болометром.

Замеры на вентиляционной решетке

Для выполнения контрольно-измерительных операций по этой методике применяется термоанемометр с крыльчаткой от 60 до 100 мм в диаметре. Крыльчатка должна быть сопоставима с габаритами решетки.

Термоанемометр – многофункциональный прибор, который может применяться не только для измерения скорости воздуха, но также и для замеров других параметров. Такое устройство будет очень полезным в доме. Приобретая термоанемометр, лучше остановиться на приборе, в котором есть функция анализа и документирования данных

Это метод предусматривает высокую точность результатов, а количество выполняемых замеров при этом минимально. Для того, чтобы обеспечить доступ к труднодоступным местам, можно использовать специальный удлинитель или телескопический зонд.

Измерения в воздуховоде

Для выполнения замеров используется специально проделанное рабочее отверстие в стенке канала воздуховода.

Важно соблюдать следующие условия:

• размер сечения этого отверстия должен в точности соответствовать диметру зонда;
• место для замеров нужно подбирать тщательно. Отверстие сверлится только на прямом участке, длина которого должна составлять не менее 5 диаметров воздуховода. Располагать отверстие надо так, чтобы расстояние до него равнялось 3 диаметрам, а после него — 2 диаметрам трубы.

В случае выполнения измерений внутри воздуховода, нужно использовать прибор с крыльчаткой диаметром от 16 до 25 мм. Если воздуховод располагается высоко, на помощь придет телескопический зонд или удлинитель.

Правила использования измерительных устройств

При измерении скорости потока воздуха и его расхода в системе вентиляции и кондиционирования нужен правильный подбор приборов и соблюдение следующих правил их эксплуатации.

Это позволит получить точные результаты расчета воздуховода, а также составить объективную картину системы вентиляции.

Для того, чтобы зафиксировать средние показатели расхода, нужно выполнить несколько замеров. Их количество зависит от диаметра трубы или от размера сторон, если канал прямоугольной формы

Соблюдайте режим температур, который обозначен в паспорте прибора. Также следите за положением сенсора зонда. Он должен быть всегда ориентирован точно навстречу потоку воздуха.

Если не соблюдать это правило, результаты измерений будут искажены. Чем больше будет отклонение сенсора от идеального положения, тем выше будет погрешность.

Выводы и полезное видео по теме

Обустройство вентиляции дома:

Таким образом, очень важно соблюдать правила выполнения измерений, ведь малейшая погрешность может повлиять на результаты вычислений.

Правильные расчеты воздуховода позволят подобрать его оптимальную конфигурацию и необходимые комплектующие, а значит, будет обеспечено бесперебойное и продуктивное функционирование вентиляции.

Если у вас появились вопросы или можете дополнить материал ценными сведениями, пожалуйста, оставляйте свои комментарии, делитесь опытом. Блок для связи расположен под статьей.