Расчет воздухообмена, его виды и формулы

Как выполняют расчет воздухообмена? В общем случае воздухообмен определяют по виду загрязнителей воздуха, встречающихся в данном помещении.

Что предстоит рассчитать

Для типичной городской квартиры или небольшого коттеджа типичное решение — принудительная вытяжная вентиляция с естественным притоком воздуха через негерметичные окна, двери или вентиляционные решетки в ограждающих конструкциях.

Такая схема имеет несколько преимуществ по сравнению с альтернативными вариантами:

  • Цена всех необходимых для ее монтажа материалов обычно укладывается в 2-5 тысяч рублей. В сущности, покупать приходится лишь несколько метров , разветвителями и решетками, канальный вентилятор и дефлектор-зонтик для защиты вывода трубы от осадков.
  • Монтаж такой системы не в пример проще, чем приточно-вытяжной. Уже потому, что в прокладке нуждается один канал, а не два.
  • Наконец, от любой системы с естественной циркуляцией эта выгодно отличается постоянством расхода воздуха. На производительность схемы с естественным побуждением влияют и дельта температур с улицей, и направление ветра, и его сила. Здесь же расход всегда с минимальной погрешностью равен производительности установленных вами канальных вентиляторов.

Заметьте: при желании никто не мешает гибко регулировать их обороты, уменьшая или увеличивая скорость воздухообмена. Инструкция до смешного проста: достаточно разомкнуть цепь питания диммером.

Очевидно, что для небольшого помещения придется рассчитать всего два параметра:

  1. Расход воздуха . В соответствии с ним предстоит подобрать один или несколько вентиляторов.
  2. Кроме того, необходим расчет сечения воздуховода вентиляции . Его завышение будет означать ничем не оправданные расходы и ухудшение внешнего вида помещения; заниженное сечение либо ограничит расход через вентканал, либо сделает движение потока воздуха чрезмерно шумным.

В помещениях с большим внутренним объемом, большим количеством посетителей либо специфическими требованиями к вентиляции в силу большого количества источников загрязнения воздуха вентиляция делается приточной или приточно-вытяжной.

При этом приточный канал не просто подает свежий воздух с улицы: он распределяет его в объеме помещения через систему воздуховодов и распределительных решеток, что подразумевает определенное избыточное давление. Оно требуется и для преодоления сопротивления воздуховода.

Мало того: согласно действующим СНиП, температура приточного воздуха в общественных помещениях не должна быть ниже +15С. В летнюю жару приток перегретого уличного воздуха тоже, очевидно, не прибавит комфорта. Отсюда — повсеместное использование приточных установок с калориферами и канальными кондиционерами.

В этом случае расчет систем вентиляции будет включать, помимо упомянутых, еще два пункта:

  1. Создаваемое вентилятором избыточное давление.
  2. Тепловую мощность калорифера или кондиционера.

Итак, приступим.

Сколько потребуется

Не редко при строительстве задается такой вопрос: сколько воздуховодов потребуется на данное здание? Вопрос этот хороший, от количества будет зависеть, правильно ли собрана вентиляционная система в целом. И, конечно, от этого зависит сама работоспособность этой системы.

Чаще всего встречаются случаи, когда требуется всего лишь один воздуховод. К примеру, многим предприятиям небольшого размера, вполне хватает одного. И это отвечает поставленным нормам. В детском саду воздуховод один, но большого сечения. В небольшом салоне красоты так же воздуховод один, но сечение уже гораздо меньше.

А вот если помещение внушительных размеров, например, завод или торговый центр. Здесь одним воздуховодом не ограничиться. То есть, количество зависит напрямую от площади помещения, в котором установлена данная система. В санитарных нормах четко прописано, на какую площадь сколько нужно воздуховодов.

Еще на число воздуховодов влияют денежные средства. Один большой воздуховод дороже нескольких маленьких. Нельзя не сказать и о том, что шума от двух воздуховодов гораздо больше, чем от одного, но большого. Кроме того, большой воздуховод издает гораздо меньше шума, чем маленький, так как в маленьком скорость потока воздуха больше, чем в большом.

Читайте также:  Вентиляция в частном доме своими руками: схемы, расчеты, монтаж

Санитарные нормы уровня шума

Санитарные нормы уровня шума прописаны в СНиП-2-77. Раздел «Защита от шума» содержит допустимые значения громкости шумов различного происхождения для жилых, производственных и общественных зданий.

Уровни шума в разное время суток неодинаковы. Об этом свидетельствует отрывок из таблицы, приведенный ниже:

Виды помещений и окружающих территорий Время суток Уровень звука (шума) нормальный дБА Максимальный уровень звука дБА
Помещения в больницах и домах отдыха 35 25 50 40
Классы и учебные кабинеты в школах 40 55
Комнаты в квартирах 40 30 55 45
Территории, прилегающие к больницам и санаториям 45 35 60 50
Территории, примыкающие к жилым домам 55 45 70 60
Территории возле школ 55 70

Кроме уровня шума, который не следует превышать, существует показатель звукового давления. Это звук, который разделяется по среднегеометрическим частотам октавных полос, от 30 до 8000 Гц.

Санитарные нормы уровня шума

Суммарный уровень шума в дБА близок или совпадает со значениями в таблице.

Аэродинамический расчет онлайн

1. Скорость воздуха

высчитать скорость

задать скорость

Вентиляция естественная с механическим побуждением

Здание общественное промышленное

2. Материал/сечение

Материал воздуховода Листовая сталь Винипласт Асбестоцемент Фанера Шлакобетон Кирпич Штукатурка

Сечение воздуховода круглое прямоугольное квадратное

Удалить последний участок 3. Местные сопротивления на участке

Деталь возуховода {{}}

Коэффициент

№ участка {{}}

4. Расчет

№ участка Сечение Расход, м3/ч Рекомендуемая скорость, м/с Требуемая площадь, м2 Длина, м Требуемое сечение, мм Принятое сечение, мм Эквивалентный диаметр, мм Скорость, м/с Потери давления на 1 метр, Па/м b_sh Потери давления на трение, Па Вид местного сопротивления Местное сопротивление, Па Динамическое давление Pd, Па Потери давления в местных сопротивлениях, Па Общие потери давления, Па
{{$index+1}}-{{$index+2}} хх {{}}
№ участка Расход, м3/ч Рекомендуемая скорость, м/с Требуемая площадь, м2 Длина, м Требуемое сечение, мм Принятое сечение, мм Эквивалентный диаметр, мм Скорость, м/с Потери давления на 1 метр, Па/м b_sh Потери давления на трение, Па Вид местного сопротивления Местное сопротивление, Па Динамическое давление Pd, Па Потери давления в местных сопротивлениях, Па Общие потери давления, Па
{{$index+1}} {{$index+2}} {{_d}} {{}} {{}} {{}} {{}} {{}}
Расчет сделан на сайте

Основная цель аэродинамического расчета – подбор сечения воздуховодов и определения потерь давления на участках. С этой задачей легко справится данный калькулятор.

Аэродинамический расчет онлайн

Порядок работы:1. Задать скорость воздухаa. Путем автоматического подсчета в зависимости от оптимальной скорости в воздуховодах (нажать «высчитать скорость»)b. Путем ввода скорости самостоятельно (нажать «задать скорость»)

2. Добавить участок необходимого материала/сечения

a. Выбрать материалb. Выбрать сечение (круглое, прямоугольное, квадратное)c. Нажать кнопку «Добавить участок» (участок добавится в таблицу)

3. Задать местные сопротивления на участке

a. Выбрать деталь воздуховода (после выбора детали Вам очень грубо выдаст его примерный коэффициент, который можно менять вручную)b. Выбрать участок, на который вы хотите добавить данное местное сопротивлениеc. Нажать кнопку «Добавить деталь»d. При необходимости ее можно удалить путем постановки галочки в таблице и нажатия на кнопку «Удалить деталь»

4. Задать необходимые параметры в таблице

a. Задать расход на соответствующем участкеb. Задать длину участкаc. Нажать кнопку «Расчет» (результатом будет служить ответ в графе «Требуемое сечение»)d. Нажать кнопку «Подобрать» либо задать «Принятое сечение» самому

e. Еще раз нажать кнопку «Расчет» и на основании «Принятого сечения» посчитаются все оставшиеся значения таблицы

Результатами будут служить требуемая площадь, требуемое сечение, принятое сечение, эквивалентный диаметр воздуховодов, фактическая скорость в воздуховоде, потери давления на 1 метр, общие потери давления на трение, значение местного сопротивления, динамическое давление, потери давления в местных сопротивлениях и общие потери давления на участках.

Для справки:– при задании прямоугольного сечения h/b, h или b задаются для каждого участка – если в таблице удалить рекомендуемую скорость, в пункте 1 выбрать другую скорость и нажать кнопку «Расчет», то скорость в таблице пересчитается согласно пункту 1.

– если в таблице не задать Расход и Длину, то ячейка «Принятое сечение» будет серая – если столбец «Принятое сечение» подсвечивается красным цветом, значит Вы поменяли расход на участке и «Требуемое сечение» получилось больше, чем «Принятое сечение».

Необходимо увеличить «Принятое сечение»

– результаты с таблицы можно экспортировать в формате .xls путем нажатия на кнопку «Скачать таблицу в excel»

Расчеты, которые могут пригодиться:– калькулятор площади возуховодов

От автора:Если данный аэродинамический расчет был Вам полезен – не забывайте делиться им с друзьями и коллегами.

При желании помочь обновить коэффициенты местных сопротивлений либо добавить новые – пишите на почту [email protected]

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.

Полезные советы и примечания

Делая выводы по формулам или проводя вычисления в онлайн-калькуляторе, можно рассчитать, что скорость воздушных масс в сечении труб напрямую зависит от их габаритов. Чем меньше диаметр труб, тем больше будет скорость воздуха. Благодаря этому мы можем выявить несколько важных моментов:

  1. Строить воздуховоды небольших габаритов гораздо проще и удобней.
  2. Трубы малого диаметра стоят значительно дешевле, а цены на дополнительное оборудование (затворы и клапаны) снижаются.
  3. Расширение гибкости монтажа. Появляется возможность располагать воздуховоды, как требуется, поэтому подстраиваться под обстоятельства практически не приходится

Но при установке воздуховода малого диаметра важно помнить, что высокая скорость воздуха будет повышать давление на стены труб, а также сопротивление системы. Следовательно, понадобится вентилятор высокой мощности и возникнет потребность в других дополнительных элементах. Поэтому при работе с вентиляцией важно точно произвести все вычисления, чтобы экономия не привела к еще большим расходам или убыткам. Если строение не будет соответствовать вентиляционным стандартам СНиП, то его попросту не допустят к эксплуатации.

Полезные советы и примечания

Делая выводы по формулам или проводя вычисления в онлайн-калькуляторе, можно рассчитать, что скорость воздушных масс в сечении труб напрямую зависит от их габаритов. Чем меньше диаметр труб, тем больше будет скорость воздуха. Благодаря этому мы можем выявить несколько важных моментов:

  1. Строить воздуховоды небольших габаритов гораздо проще и удобней.
  2. Трубы малого диаметра стоят значительно дешевле, а цены на дополнительное оборудование (затворы и клапаны) снижаются.
  3. Расширение гибкости монтажа. Появляется возможность располагать воздуховоды, как требуется, поэтому подстраиваться под обстоятельства практически не приходится

Но при установке воздуховода малого диаметра важно помнить, что высокая скорость воздуха будет повышать давление на стены труб, а также сопротивление системы. Следовательно, понадобится вентилятор высокой мощности и возникнет потребность в других дополнительных элементах. Поэтому при работе с вентиляцией важно точно произвести все вычисления, чтобы экономия не привела к еще большим расходам или убыткам. Если строение не будет соответствовать вентиляционным стандартам СНиП, то его попросту не допустят к эксплуатации.

Выясняем воздухообмен по числу жильцов

Приложение «К» СП 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 ( 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.

Формулы для расчётов

Для выполнения вычислений нужно иметь некоторые сведения. Чтобы произвести расчет скорости потока воздуха в воздуховоде, требуется применение формулы ϑ = L / 3600 × F, где:

  • ϑ — скорость воздушных масс в воздуховоде;
  • L — расход воздуха на определенном участке, для которого делаются расчеты (измеряется в м³ ч);
  • F — площадь канала воздушных проходов (измеряется в м²).

Чтобы вычислить расход воздуха, вышеуказанную формулу можно видоизменить, получив L = 3600 × F × ϑ.

Но существуют обстоятельства, когда провести такие расчеты трудно или попросту нет на это времени. В таких ситуациях на помощь приходит специальный калькулятор расчета скорости воздуха в воздуховоде.

В инженерных бюро чаще всего используют калькуляторы, которые наиболее точны. Например, они добавляют больше цифр в число Пи, точнее рассчитывают затрату воздуха, вычисляют толщину стен прохода и т.д.

Благодаря расчетам скорости в воздуховоде мы сможем точно произвести вычисления не только количества подачи воздуха, но и узнать динамическое давление на стенки каналов, затраты через трение, динамическое сопротивление и т.д.

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.

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.