Выбор скорости воздуха в воздуховодах систем вентиляции, кондиционирования, аспирации и противодымной защиты
The ventilation network is the main part of any ventilation, air conditioning and aspiration system and includes air ducts, fittings and network equipment. There are no regulatory documents for determining the optimal air speed in air ducts, since the range of speed selection is wide and depends on many individual factors of the network, including: the category of the building, the purpose of the room, the material and shape of the duct, the presence of insulation in the network, shaped elements, throttling and adjusting devices and many other conditions. To increase the efficiency and quality of the design work performed, it is necessary to expand the search for an algorithm for choosing the optimal air velocity in air ducts for the main types of buildings and premises and to develop standard solutions for practical use.
Описание:
Вентиляционная сеть является основной частью любой системы вентиляции, кондиционирования воздуха и аспирации и включает воздуховоды, фасонные элементы и сетевое оборудование. Нормативных документов по определению оптимальной скорости воздуха в воздуховодах нет, т. к. диапазон выбора скоростей находится в широких пределах и зависит от многих индивидуальных факторов сети, в том числе: категории здания, назначения помещения, материала и формы воздуховода, наличия в сети изоляции, фасонных элементов, дроссельных и регулировочных устройств и многих других условий.
Для повышения оперативности и качества выполняемых проектных работ необходимо расширить поиски алгоритма выбора оптимальных скоростей движения воздуха в воздуховодах для основных видов зданий и помещений и разработать стандартные решения для практического применения.
Ключевые слова: аэродинамический шум, воздуховод, аэродинамический расчет, скорость воздуха
Выбор скорости воздуха в воздуховодах систем вентиляции, кондиционирования, аспирации и противодымной защиты
В. Н. Боломатов, инженер, Почетный строитель РФ
Вентиляционная сеть (далее воздуховод) является основной частью любой системы вентиляции, кондиционирования воздуха и аспирации и включает воздуховоды, фасонные элементы и сетевое оборудование. Нормативных документов по определению оптимальной скорости воздуха в воздуховодах нет, т. к. диапазон выбора скоростей находится в широких пределах, от 0,3 до 30,0 м/с, и зависит от многих индивидуальных факторов сети, в т. ч.: категории здания, назначения помещения, материала и формы воздуховода, наличия в сети изоляции, фасонных элементов, дроссельных и регулировочных устройств и многих других условий. В настоящее время источником выбора являются ведомственные рекомендации или справочники, которые разработаны в 1965–1970 годах и в основном для минимальных скоростей, обеспечивающих потери давления в сетях, которые могут быть компенсированы типовыми, относительно дешевыми вентиляторами низкого или среднего давления, и не подтверждены конструктивной и экономической целесообразностью. Кроме того, рекомендуемые низкие скорости «перенасыщают» производственные здания воздуховодами больших размеров или не могут обеспечить приемлемую степень заполнения воздуховодами дорогостоящего объема зданий жилого или общественного назначения. Рассмотрим воздуховоды некоторых систем, наиболее часто встречающиеся в практике проектирования.
Воздуховоды. Общие сведения
Конструирование сети, как правило, начинают с составления аксонометрической схемы системы с обязательным указанием пространственного расположения воздуховодов, длины каждого участка сети при заданных расходах по участкам и выбранной скорости воздуха в воздуховодах, по которым далее определяются сечения воздуховода и потери давления. Скорость следует именно рассчитать, выбрать ту скорость движения воздуха, которая представляется оптимальной для конкретной системы, руководствуясь соображениями конструктивной и экономической целесообразности.
Воздуховоды и фасонные элементы проектируются из унифицированных стандартных деталей [1]. Воздуховоды могут быть прямоугольной или круглой формы и, как правило, изготавливаются из металла. Если применяются воздуховоды или каналы из других материалов, при расчетах необходимо учитывать поправку на эквивалентную шероховатость стенок воздуховода.
Прямоугольные воздуховоды вследствие их низких аэродинамических характеристик, высокой стоимости изготовления и монтажа проектируются при обосновании и применяются при ограниченном пространстве шахт или подшивных потолков в общественных или жилых зданиях. При проектировании нестандартных сечений соотношение сторон для воздуховодов прямоугольных сечений не должно превышать 1:4 [2]. При проектировании системы вентиляции с естественным удалением воздуха воздуховоды выполняют с соотношением сторон не более 1:2.
Круглые воздуховоды более объемны, но имеют лучшие аэродинамические показатели, низкий уровень аэродинамического шума воздушного потока, технологичны при изготовлении и монтаже и широко применяются в строительстве. Для взаимозаменяемости прямоугольных и круглых воздуховодов используют термин эквивалентного диаметра, определяемого по зависимости:
Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода – это диаметр условного воздуховода, в котором потери давления на трение равны. На практике при конструировании систем вентиляции, кондиционирования и аспирации предпочтение следует отдавать воздуховодам круглого сечения. Аэродинамический расчет системы вентиляции проводят с помощью специализированных программ или таблиц справочных источников [3, 4]. Расчет по методу динамических давлений может выполняться и по диаграммам (рис. 1). Погрешность расчета по диаграммам не превышает 3–5 %, что достаточно для некоторых расчетов. Если перемещается воздух с температурой выше 50 °C, при расчетах необходимо учитывать соответствующую поправку.
Воздуховоды систем с естественным побуждением
При выборе скорости воздуха определяющим является источник побуждения – ветровой или гравитационный.
Для ветровых систем при использовании дефлектора и расчетном напоре 5,0–6,0 Па скорости воздуха, по данным многочисленных источников, в т. ч. [8], принимают в пределах 1,0–1,5 м/с.
Для гравитационных систем при тепловом перепаде Δt = 5 °C и располагаемом давлении 3,0–4,0 Па скорости воздуха, по данным разнообразных справочников, в т. ч. [9], принимают в пределах 0,5–1,5 м/с. В магистральных вытяжных шахтах зданий от четырех до 12 этажей оптимальная скорость при расчетном напоре более 6,0 Па может достигать 2,0 м/с. Диапазон скоростей для отдельных участков рекомендуется принимать по табл. 1.
Для зданий высотой более 12 этажей или при расчетном тепловом перепаде более Δt = 6 °C следует проводить расширенный расчет.
Системы с механическим побуждением. Общие сведения
При разработке вентиляционных систем с механическим побуждением используют метод допустимых скоростей или метод динамических давлений. При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают расчетную оптимальную скорость воздуха. Далее определяют сечение участков (диаметр или размер сторон) и потери давления в вентиляционной сети. Метод применяется на стадии создания рабочих чертежей. При конструировании сети воздуховодов по методу динамических давлений за исходные данные принимают потери давления в вентиляционной сети. Далее устанавливают скорость воздуха и принимают сечение участков. Метод предполагает постоянную потерю напора на погонный метр воздуховода, на основе этого определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянной потери напора достаточно прост, является ориентировочным расчетом и применяется при разработке схем на стадии проекта или технико-экономического обоснования.
Воздуховоды систем жилых и общественных зданий
При выборе скорости воздуха в воздуховодах определяющей становится величина скорости, которая принимается исходя из акустических ограничений. При расчете уровней шума систем вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления в помещении учитывается не только шум от скорости движения воздуха в воздуховодах, но и возможное снижение уровня звуковой мощности в элементах сети. Скорость воздуха в воздуховодах – основная причина аэродинамического шума, возникающего на линейных участках, ответвлениях, регулирующих устройствах и других компонентах систем. Уровень аэродинамического шума в воздуховоде пропорционально зависит от скорости воздуха и вычисляется по формуле:
где Lw – уровень звуковой мощности, дБ;
v – скорость воздуха, м/с;
A – площадь поперечного сечения воздуховода, м 2 .
Техническая задача проектировщика – выбрать скорость в воздуховодах таким образом, чтобы соблюдались как оптимальные скорости, так и предельно допустимые уровни шума для соответствующих помещений, т. е. найти компромисс между уровнем шума и скоростью воздуха в воздуховоде. Диапазон скоростей с допустимым уровнем шума в помещениях находится в пределах 3–5 м/с, в воздуховодах шахт и технических помещений – 6–9 м/с. В табл. 2 приведены скорости движения воздуха в воздуховодах с учетом особенностей установки и назначения помещения. В качестве справочного источника по акустическому расчету систем вентиляции жилых и общественных зданий используется [4]. Расчет воздуховодов и выбор скорости воздуха в воздуховодах систем жилых зданий рекомендуется выполнять по [5].
В статье А. Л. Наумова, О. С. Судьиной «Оптимизация проектирования и энергоэффективность трубопроводных сетей инженерных систем здания» (АВОК, № 4, 2009) рассматривалась проблема выбора оптимальных скоростей движения рабочей среды в трубопроводных сетях с учетом экономической целесообразности. Авторы статьи отмечали, что «Стремясь минимизировать затраты на трубопроводы и сетевые элементы, а также сэкономить полезный объем здания, проектировщики, как правило, принимают рабочие скорости среды, близкие к максимально допустимым, производительность насосов и вентиляторов с хорошим запасом. А запас этот действительно необходим, так как прямые линии трассировок в проекте трансформируются в причудливые «загогулины», обходящие выступы, балки, колонны при реальном монтаже.
Нередко возникает необходимость из-за высоких скоростей воздуха в системах вентиляции устанавливать дополнительные шумоглушители, тем самым увеличивая еще больше аэродинамическое сопротивление сети».
В статье проанализировано изменение энергетических и экономических показателей трубопроводной сети при изменении средней скорости движения рабочей среды и показано, что экономически оптимальная скорость движения рабочей среды соответствует минимально допустимым скоростям. А учитывая, что до 80 % электроэнергии в системах жизнеобеспечения зданий приходится на привод насосов и вентиляторов, оптимизация гидравлических и аэродинамических режимов работы инженерных систем позволит радикально снизить энергоемкость зданий при сравнительно небольших затратах.
Воздуховоды систем складов и производственных зданий
Для современных складов и цехов принято проектировать системы с механическим побуждением. Вентиляционное оборудование и воздуховоды складов и производственных зданий, как правило, размещаются в пределах объема здания или на прилегающих территориях, причем скорость движения воздуха в воздуховодах ничем не ограничивается, кроме конструктивной и экономической целесообразности. При проектировании приточных и вытяжных систем складов и цехов целесообразно указывать в техническом задании диапазон скоростей движения воздуха в воздуховодах, в т. ч. и помещений, где шум вентиляционной установки не должен усиливать уровень общего производственного шума. Рекомендованная скорость движения воздуха для различных помещений складов и производственных зданий приведена в табл. 3.
Воздуховоды местных систем и аспирации
При расчете воздуховодов вентиляционных систем используют метод допустимых скоростей или метод динамических (скоростных) давлений. Метод динамических давлений принимается, если концентрация пыли превышает 0,01 кг/кг. При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха. Сети местных систем и аспирации, как правило, короткие, местных сопротивлений немного, целесообразно применять более высокие скорости, чтобы сократить расход металла на вентиляцию и не «перенасыщать» интерьер цеха воздуховодами больших размеров. Кроме того, в местных системах и системах аспирации скорость на участках не может быть меньше скорости «витания» транспортируемого материала, во избежание выпадения переносимой воздушным потоком примеси в воздуховодах. При расчетах необходимо обеспечить нарастание скорости движения воздуха от воздуховода местного отсоса до выброса. Невыполнение этих требований создаст условия для накопления пыли в отдельных участках сети и как следствие – для взрыва или пожара. Скорость движения воздуха в воздуховодах находится в диапазоне 15–30 м/с. Расчет воздуховодов для некоторых местных систем выполняется по [6], систем аспирации по [7] или другим ведомственным справочным источникам по проектированию вентиляции производственных зданий. Рекомендованные скорости движения воздуха в воздуховодах для различных участков и видов транспортируемый пыли приведены в табл. 4.
Воздуховоды систем противодымной вентиляции
Скорости движения воздуха в воздуховодах систем подпора или дымоудаления находятся в диапазоне 15–25 м/с. Следует отметить, что при расчетах систем дымоудаления вместо скорости воздуха используется массовая скорость смеси дыма и воздуха, которая существенно ниже вследствие значительной разности плотности воздуха при температуре помещения и дымовых газов по участкам сети. Рекомендованные массовые скорости дымовых газов для различных воздуховодов при температуре дымовых газов 300 °C приведены в табл. 5. Расчет воздуховодов систем дымоудаления выполняется по [10]. В качестве справочного источника используется [11].
Вывод
Для повышения оперативности и качества выполняемых проектных работ необходимо расширить поиски алгоритма выбора оптимальных скоростей движения воздуха в воздуховодах для основных видов зданий и помещений и разработать стандартные решения для практического применения.
Литература
1. ВСН 353-86. Проектирование и применение воздуховодов из унифицированных деталей. – 1986.
2. СП 60.13330.2016. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.
3. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1992.
4. СП 271.1325800.2016. Системы шумоглушения воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Правила проектирования.
5. СТО СРО НП СПАС-05-2013. Расчет и проектирование систем вентиляции жилых многоквартирных зданий.
6. Рысин С. А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов. Справочник. Изд. 3-е, перераб. – М.: Машиностроение, 1964.
7. Рекомендации по проектированию систем аспирации.
10. СП 7.13130.2013. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности.
11. МДС 41-1.99. Рекомендации по противодымной защите при пожаре.
Please wait.
Поделиться статьей в социальных сетях:
Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.
Подпишитесь на наши статьи и вы будете узнавать свежие новости и получать новые статьи одним из первых!
Статья опубликована в журнале “АВОК” за №3’2021
распечатать статью —> 
pdf версия
Обсудить на форуме
Предыдущая статья
Следующая статья
Статьи по теме
- Определение сечения воздуховодов методом компенсации статического давления
АВОК №2’2023 - Опыт снижения шума фэнкойлов в номерах гостиниц
АВОК №1’2012 - Системы противодымной защиты зданий и сооружений
АВОК №5’2012 - Пристенные вентиляторы дымоудаления
АВОК №7’2012 - Решение проблем компоновки вентиляционных установок для северных регионов
АВОК №6’2018 - Особенности проектирования вытяжных систем для туалетов общественных зданий
АВОК №3’2014 - Местный отсос в системах вентиляции: простые решения
АВОК №2’2018 - Классы плотности воздуховодов
АВОК №6’2015 - Комфорт, вентиляторные доводчики и жалюзийные решетки
АВОК №2’2021 - Как выбрать кожух для теплотрасс
Скорость потока воздуха в вентиляции норма
Любое производственное или жилое помещение нуждается в хорошей вентиляционной системе. Это влияет не только на самочувствие человека, но и на его работоспособность. Правильно составленная схема и использование качественных материалов при монтаже обеспечивает хорошее циркулирование воздушных масс. Особое значение имеет скорость воздуха в воздуховоде, от которой напрямую зависит функционирование всей системы.
Важность воздухообмена
Скорость движения воздуха в воздуховодах считается важным параметром и влияет на микроклимат в любом помещении. На производстве благодаря поддержанию оптимальных показателей возможно сохранение хорошего самочувствия персонала и высокой работоспособности. Особенно на это стоит обратить внимание в тех помещениях, где люди работают с вредными веществами. Несмотря на специальные приспособления, которые они надевают, полноценно защититься ими невозможно.
Именно поэтому норма скорости потока воздуха в вентиляции должна поддерживаться постоянно. Благодаря этому возможно сохранение воздушного баланса, а также оптимального количества тепла и влаги. Вентиляция способствует устранению из помещения загрязнений, болезнетворных микроорганизмов.
При засорении труб, например, в производственном помещении или офисе работники начинают часто болеть. Обычно страдают вирусными патологиями, которые передаются воздушно-капельным путем. Связано это с плохим воздухообменом и скоплением в помещении большого количества патогенных микробов. Даже проветривание в этом случае не поможет исправить ситуацию.
Заболевания дыхательной системы аллергической этиологии нередко развиваются в качестве реакции организма на постоянное поступление пыли и других аллергенов. Плесень и грибок тоже отрицательно влияют на течение патологического процесса, усугубляют симптомы, ухудшают общее состояние.
Появление очагов плесени сигнализирует о повышенной влажности в помещении в случае неправильной работы вентиляционной системы или ее засорении. Особенно опасны они для маленьких детей, организм которых восприимчив к различным негативным факторам окружающей среды.
Расчет падения давления в воздуховодах
Несколько правил
Максимальная скорость воздуха в воздуховоде и минимальные показатели можно узнать в нормативном документе СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование». В нем подробно описаны все значения и особенности их расчёта. Как правило, данные представлены в виде таблицы, где учитываются все показатели: расход воздушных масс, допустимый объем, нормы приточного воздуха.
Сегодня также существуют специальные онлайн-калькуляторы, позволяющие сделать расчет скорости в воздуховоде самостоятельно. Эти нормы учитываются и при составлении схемы вентиляции в частном доме или на производстве. Любое помещение должно быть оснащено вентиляционной системой.
Для небольших квартир достаточно обычной проточной системы, но на производстве и в цехах установка принудительного воздухообмена обязательна. Это позволит избежать скопления влаги и пыли. При сооружении промышленных зданий рекомендуется придерживаться нескольких правил:
- Каждое помещение должно быть оснащено качественной и надежной вентиляционной системой проточного или принудительного типа.
- Необходимо придерживаться норм, описанных в СНиП. Скорость воздуха в воздуховоде должна полностью соответствовать.
- Тип вентиляции напрямую зависит от назначения конкретного помещения, поэтому рекомендуется позаботиться о воздухообмене заблаговременно.
Не только производственные помещения нуждаются в качественной вентиляции. Она очень важна в лечебных учреждениях, особенно в операционных и палатах, предназначенных для больных, находящихся в тяжелом состоянии. Обязательно стоит учесть, что при монтировании системы воздушные массы из здания не должны возвращаться через другое отверстие, назначение которого — обеспечение свободного доступа свежего воздуха.
На многих предприятиях важным моментом считается установка системы дымоудаления или специальных дымовых шахт, предотвращающих поступление дыма в цеха.
Вытяжка и вентиляция — лучшее совмещение.
Особенности определения скорости
Скорость воздуха тесно взаимосвязана с уровнем шума и вибрации в вентиляционной системе. Именно поэтому при расчетах эти показатели также учитываются. Это связано с тем, что при движении воздушных масс создается шум и вибрация. Интенсивность зависит от количества загибов труб. Сопротивление также играет роль и чем оно выше, тем меньше скорость. Благодаря этому увеличивается производительность вентилятора при условии использования принудительной вентиляции.
Следует рассмотреть и сопутствующие факторы:
- Санитарные нормы уровня шума указаны в соответствующем разделе СНиП. Показатели для жилых помещений, производственных и общественных зданий несколько отличаются. Например, для лечебного учреждения отметка не должна превышать 60 ДБ, а для цеха или других промышленных помещений допускается 70 ДБ. Средний показатель для учебных и медицинских заведений составляет 40 ДБ. Стоит отметить, что нормы для ночного времени суток несколько ниже, а для прилегающих территорий выше.
- Важным считается и показатель звукового давления, который не должен превышать 40 ДБ для жилых и 50 ДБ для производственных помещений.
- Уровень вибрации напрямую влияет на работу вентиляторов при условии использования принудительной системы. Максимальный показатель зависит от нескольких факторов: размера и материала труб, качества монтажа, скорости потока воздуха, который проходит по каналам.
- Кратность воздухообмена напрямую влияет на процесс очищения помещения от застойного воздуха и пыли. Качество его зависит от типа вентиляционной системы. При использовании естественной разновидности дополнить ее можно аэрацией, то есть открыванием форточек и дверей с целью усиления воздухообмена. Искусственные виды предполагают установку принудительной или механической вентиляции, а также кондиционеров. Кратность определяется количеством смен воздушных масс и вычисляется по формуле: N=V/W. Первая буква означает количество смен за 1 час, вторая — объем чистого воздуха, заполняющего на протяжении часа помещение, третья — площадь самого помещения.
Благодаря соблюдению всех нормативов возможно обеспечить эффективный воздухообмен в любом помещении. При нарушении рекомендаций система работает недостаточно хорошо или слишком интенсивно, что негативно отражается на микроклимате.
Как установить бризер, если лоджия застеклена до пола. Прокладка воздуховода в штробе.
Рекомендованная норма
Самостоятельно рассчитать скорость воздуха не так просто. Для этого используется сложная формула, в которой главным параметром будет диаметр и радиус сечения труб, а также размер вентиляционной решетки. Вычисления лучше доверить специалисту, который сможет получить максимально точный результат.
Стоит отметить, что показатели шума играют важную роль, поскольку при превышении нормы необходимо увеличивать сечение труб. Иногда исправить ситуацию можно с помощью установки труб из другого материала или устранения одного из загибов. Прямой канал всегда снижает показатель. При создании проекта здания специалисты учитывают каждый участок и делают расчеты.
Перед монтированием вентиляционной системы рабочие уже знают размеры каждой трубы, длину, ширину и направление, а также количество загибов, без которых практически невозможно установить конструкцию. Еще на стадии проектирования того или иного здания специалисты учитывают его назначение. После этого составляют схемы, опираясь на нормы, предоставленные в специальном документе (СНиП).
Считается, что в жилом помещении скорость воздуха в воздуховоде не должна превышать отметки 0,3 м/с. В случае проведения ремонтных работ допускается превышение этой нормы, но не более, чем на 30%. В производственных помещениях с большой площадью нередко функционируют две вентиляционные системы для повышения эффективности воздухообмена.
Каждая из систем работает не на полную мощность, поскольку так снижается эффективность обогрева помещения. В случае возникновения пожара одну из вентиляций останавливают принудительно, чтобы снизить скорость воздуха и исключить возгорание соседних объектов. Именно для этого устанавливаются специальные клапаны, которые при необходимости можно закрыть.
Система контроля воздуховодов TSI Pan231
Выбор агрегата
Заблаговременно выбирать воздуховод для любого помещения не рекомендуется. Первым этапом должно стать точное определение его назначения и изучение норм, указанных в документе. Только после этого разрешается составить схему вентиляции, выбрать материал и размер труб в зависимости от полученных при вычислении данных.
На этом же этапе необходимо выбрать подходящий вентилятор при условии использования принудительного типа вентиляции. Стоит учитывать, что только при точном вычислении скорости движения и расхода воздуха можно определить сечение труб, необходимых для монтажа.
Даже при точном расчёте труб с таким диаметром и радиусом может просто не быть в продаже. В этом случае необходимо выбрать наиболее близкие по значению размеры, установленные ГОСТом. Иногда для системы вентиляции требуется установка не круглых, а квадратных труб. Для выбора необходимо определить не диаметр изделия, а длину и ширину.
Достоинством таких труб считается практичность и возможность установки вплотную к стене. Часто они используются в квартирах или частных домах, располагаясь над кухонными шкафами. Однако круглые трубы также имеют преимущество, поскольку в них уровень шума гораздо меньше. Сегодня многие производители выпускают специальные коробы из пластика, подходящие для квартир.
Некоторые нюансы
При правильном проектировании здания и системы воздухообмена, а также точном вычислении скорости и кратности изменения воздушных масс в помещении возможно обеспечить и поддерживать оптимальный микроклимат в производственном, лечебном или жилом помещениях. Обращение к специалисту будет оптимальным вариантом и результаты, полученные путем расчетов, облегчат работу:
- Нет необходимости в прокладывании дополнительных вентиляционных труб с целью обеспечения необходимого расхода воздуха. Особенно актуально это в случае, когда размеры помещения не позволяют прокладывать массивную систему.
- Существует возможность уже на этапе проектирования и составления схемы вентиляции выбирать трубы меньшего диаметра. Это позволит не загромождать помещение, но обеспечит хороший воздухообмен. В небольших квартирах, где высота потолков не превышает 250 см, такое решение очень практично и незаменимо.
- Меньший диаметр канала значительно экономит средства владельца помещения, поскольку стоит дешевле. Экономить можно и на комплектующих, например, заслонках и клапанах.
- Возможности монтажа при использовании труб меньшего диаметра расширяются и нет необходимости жертвовать интерьером, чтобы установить качественную вентиляцию. Да и крепить небольшие и легкие трубы гораздо проще.
Однако стоит отметить, что в большом доме прокладка труб небольшого диаметра должна сочетаться с установкой достаточно мощного вентилятора. Обычно при такой системе естественная вентиляция будет работать хуже и требуется именно принудительная. Предварительно рекомендуется рассчитать размеры и скорость воздуха, поскольку здание, в котором вентиляционный трубопровод не будет соответствовать нормам СНиП, могут не допустить к эксплуатации. При условии соблюдения всех правил поддержание здорового микроклимата в любом помещении не составит труда.
Скорость воздушных масс в воздуховодах считается одним из основных параметров при монтировании вентиляции в жилом или производственном здании. С помощью точных расчётов можно обеспечить эффективный воздухообмен и избежать многих неприятностей. Если владелец не имеет соответствующих знаний для вычисления показателей, лучше доверить это профессионалу.
Как громко работает бризер Тион О2? Звуковой тест шума и скорости подачи воздуха
Скорость воздуха в воздуховоде: расчеты и измерения
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
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:
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
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);
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:
Q — сумма коэффициентов потерь на местные сопротивления;
V — скорость движения воздушных потоков на участке сети;
Y – плотность перемещаемых газов (определяется по таблицам);
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.
Максимально допустимая скорость воздуха в воздуховодах
В конструктивных расчетах и сборке систем вентиляции жилых помещений нужно обеспечить комфортный уровень шума для пребывания людей. Повышенный фоновый шум негативно влияет на психику и здоровье. Вместе с тем эффективная работа данной системы должна соответствовать заданным параметрам по объемам и частоте циркуляции воздуха и не быть энергозатратной.
Скорость воздуха в воздуховоде.
В большинстве случаев требуемый результат по снижению уровня шума при работе с приточно-вытяжными вентиляционными системами достигается целесообразным подбором параметров и характеристик ключевых элементов на этапе разработки.
В расчетах каналов и соединительных элементов воздуховода важно отталкиваться от требуемого объема прогоняемого воздуха без дополнительного запаса. Превышение оптимального значения количества воздуха для циркуляции увеличит скорость течения в элементах воздуховодов и рост аэродинамических потерь. Чтобы компенсировать их, придется увеличивать площадь сечения каналов воздуховодов, а это повлечет нежелательные траты на материалы и усложнит монтаж.
Конфигурация и внутренние размеры комплекса воздуховодов для вентиляции определяются из расчета, что суммарное сопротивление всех участков и элементов сети равно напору, создаваемому вентилятором.
Связь характеристик вентиляционных систем с уровнем шума
Процесс замера скорости воздуха.
В эмпирических формулах расчета уровня шума вентиляционной сети фигурируют расход воздуха, поперечные размеры воздуховода, безразмерные величины, характеризующие качество звукоизоляции помещения, а также значения сопротивления для ровных и изогнутых участков труб.
Уменьшение аэродинамических потерь воздуховода, расширение проходного сечения и установка вентилятора с меньшим расходом воздуха позволят сберечь электроэнергию. Потребляемая вентилятором энергия напрямую зависит от величины расхода воздуха и напора. Он, в свою очередь, прямо пропорционален скорости воздуха в воздуховоде.
Повысив скорость воздуха, можно уменьшить диаметр сечения воздуховода и сэкономить на покупке составных частей и монтаже. Повышение скорости достигается установкой высоконапорных вентиляторов. Имея ту же производительность, что и низконапорные, они будут расходовать больше электроэнергии и их эксплуатация обойдется дороже.
Конкретно сказываются на уровне шума следующие допустимые параметры вентиляционной системы:
Таблица расчетов сечения прямоугольных воздуховодов.
- Расход воздуха. Имея установленную конфигурацию и размеры системы воздуховодов, можно снизить уровень шума за счет уменьшения расхода.
- Площадь сечения воздуховода. Ее увеличение дает более слабый шум на выходе из вентиляционных отверстий.
- Коэффициент аэродинамического сопротивления. Определяется совершенством формы переходных участков трубопровода. Применение обтекаемых и плавных отводов, диффузоров и дросселей может помочь в достижении низкого шума при эксплуатации.
- Все вышеперечисленные факторы могут быть учтены в зависимости от конкретной ситуации и задач, которые ставит проектировщик. Взвешенно и критически подходя к подбору всех параметров, удастся найти сбалансированное решение для конструкции будущей вентиляции.
Вернуться к оглавлению
При компоновке и размещении приточно-вытяжного комплекса надо руководствоваться следующими условиями:
Таблица расчета для сечения круглых воздуховодов.
- По мере удаления от вентиляционной камеры или вентилятора сила звуковых колебаний в воздуховодах гасится. Потому целесообразнее расположить ее вдали от самых малошумных помещений.
- Дроссельные редукторы желательно размещать на как можно большем расстоянии от рассматриваемого помещения. После него не помешает поставить концевые глушители или гибкие вставки из звукоизолирующих материалов.
- Для вентиляционных каналов рабочие скорости течения воздуха принимаются в пределах допустимых в зависимости от класса, кубатуры помещения и требований к безопасному шумовому фону.
- На всех участках вентиляционной сети минимизируют число гидравлических потерь, так как производимый крыльчаткой вентилятора шум тем больше, чем большее сопротивление встречается на пути воздушных масс.
- Для систем высокой производительности обязательным условием бесшумной работы остается использование глушителей. Предполагаемые места под глушители должны быть непременно учтены на стадии проектирования.
- Настройку параметров аэродинамики, тихоходности и наладку работы системы вентиляции рекомендуется проводить параллельно, чтобы достичь приемлемой громкости шума при сохранении требуемых показателей расхода среды.
Вернуться к оглавлению
В выборе вентилятора надо руководствоваться следующими требованиями:
Схема определения шумовых характеристик канальных вентиляторов.
- У устройства должен быть минимальный удельный уровень мощности звука и узкий спектр звуковых волн, соответствующий предъявляемым условиям эксплуатации.
- Мощность вентилятора выбирается в соответствии с суммарными потерям при движении воздуха по каналам сети.
- Не рекомендуется применять крыльчатку с числом лопастей меньше 12. Такие конфигурации зачастую создают дополнительные тона аэродинамического шума при прохождении воздушной среды через крыльчатку. Усиление шумов определяется отдельным устройством вентилятора, отклонением воздушных масс при попадании на крыльчатку и дальнейшим взаимодействием потока с внутренней поверхностью воздуховодов.
- В сетях, где расход регулируется, отдельно учитывают воздействие изменения аэродинамических характеристик на громкость работы вентилятора. Снижение расхода при изменении угла установки лопастей может существенно усилить создаваемый шум.
- Дополнительно отрегулировать громкость работы агрегата позволит понижение частоты оборотов рабочего колеса в диапазоне регулирования при неизменной мощности.
- Штуцеры вентилятора и подключаемые участки воздуховода лучше соединять через гибкие вставки, гасящие вибрации, которые передает корпус агрегата на остальные участки.
Вернуться к оглавлению
В проектировании тихих систем вентиляции кроме подбора устройств с удовлетворительными шумовыми характеристиками нужно подбирать выгодные места их установки.
В разрабатываемом здании вентиляторы располагают в специально отведенных звукоизолированных помещениях — в вентиляционных камерах. Камеры ставят обособленно от помещений с повышенными требованиями к тишине и комфортному уровню шума. Их оборудуют вдали от шахт лифтов, лестничных переходов, дверных и оконных проемов.
Вентиляторы, размещенные на открытых ярусах, крепят вдали от отражающих поверхностей, от углов, в места, где гарантируется незначительное проникновение шума в жилые и рабочие помещения, а также на окружающие здание снаружи строения.
Выводы воздуховодов в открытое пространство предполагается направить так, чтобы шум не направлялся в сторону жилых построек и мест отдыха. Корректное направление звука от работы вентиляции эффективно помогает в минимизации шумовых помех вентиляционных комплексов объектов.
Правильно разместив в пространстве и направив выходное отверстие вентиляции, вы добьетесь снижения шума до разрешенных пределов без дополнительных затрат.
Вернуться к оглавлению
Таблица допустимого уровня шума для систем кондиционирования и вентиляции.
Предположим, что звук работы вентилятора минимален и фактически неразличим. Но остается ощутимый шум от прохождения воздуха через развитую сеть каналов, при встрече с препятствиями в виде отводов, дросселей и диффузоров. Он является следствием дополнительных возмущений потока при обтекании препятствий, что приводит к скачкам давления и скорости. Шум будет тем сильнее и интенсивнее, чем выше скорость потока и больше коэффициент сопротивления отдельного элемента конструкции. Коэффициент, в свою очередь, зависит от формы, размеров и характера обработки поверхности элемента воздуховода, от силы и направления завихрений в проходящем через него потоке.
В итоге при наличии всех нежелательных факторов, препятствующих плавному прохождению воздушной массы через распределительные и регулирующие устройства, уровень нежелательного шума на выходе воздуховодов может возрастать на 5-15 дБ.
Допустимая скорость потока в вентиляционных каналах не может превышать максимальные разрешенные значения, иначе будут превышены приемлемые показатели шума. Определяющими факторами в выборе максимальной скорости воздушного потока являются условный проход и минимальная толщина стенки вентиляционного канала. Толщина стенки:
- до 0,6 и площадь сечения до 300х900 мм — скорость до 10 м/с;
- 0,6-0,8 мм, площадь сечения от 300х900 до 900х1200 мм — скорость до 9 м/с;
- 0,8-1 мм, площадь сечения от 900х1200 до 1200×1800 мм — скорость до 8 м/с.
В вопросе создания тихой и эффективной системы вентиляции нет однозначного решения, но есть поистине большое число гибких и эргономичных вариантов проектировки с учетом растущих запросов потребителей и появления более совершенных и универсальных материалов и изделий.
Расчет системы вентиляции
Под вентиляцией понимают организацию воздухообмена для обеспечения заданных условий, согласно требованиям санитарных норм или технологических требований в каком-нибудь конкретном помещении.
Существует ряд основных показателей, которые определяют качество окружающего нас воздуха. Это:
- наличие в нем кислорода и углекислого газа,
- присутствие пыли и других веществ,
- неприятный запах,
- влажность и температура воздуха.
Привести все эти показатели в удовлетворительное состояние может только правильно рассчитанная система вентиляции. Причем любая схема вентиляции предусматривает как удаление отработанного, так и подачу свежего воздуха, обеспечивая, таким образом, воздухообмен в помещении. Чтобы приступить к расчету такой системы вентиляции, необходимо, прежде всего, определить:
1. Тот объем воздуха, который нужно удалить из помещения, руководствуясь данными о нормах воздухообмена для различных помещений.
Нормируемая кратность воздухообмена.
| Бытовые помещения | Кратность воздухообмена |
| Жилая комната (в квартире или общежитии) | 3 м3/ч на 1м2 жилых помещений |
| Кухня квартиры или общежития | 6-8 |
| Ванная комната | 7-9 |
| Душевая | 7-9 |
| Туалет | 8-10 |
| Прачечная (бытовая) | 7 |
| Гардеробная комната | 1,5 |
| Кладовая | 1 |
| Промышленные помещения и помещения большого объема | Кратность воздухообмена |
| Театр, кинозал, конференц-зал | 20-40 м3 на чел. |
| Офисное помещение | 5-7 |
| Банк | 2-4 |
| Ресторан | 8-10 |
| Бар, кафе, пивной зал, бильярдная | 9-11 |
| Кухонное помещение в кафе, ресторане | 10-15 |
| Универсальный магазин | 1,5-3 |
| Аптека (торговый зал) | 3 |
| Гараж и авторемонтная мастерская | 6-8 |
| Туалет (общественный) | 10-12 (или 100 м3 на 1 унитаз) |
| Танцевальный зал, дискотека | 8-10 |
| Комната для курения | 10 |
| Серверная | 5-10 |
| Спортивный зал | Не менее 80 м3 на 1 занимающегося и не менее 20 м3 на 1 зрителя |
| Парикмахерская (до 5 рабочих мест) | 2 |
| Парикмахерская (более 5 рабочих мест) | 3 |
| Склад | 1-2 |
| Прачечная | 10-13 |
| Бассейн | 10-20 |
| Промышленный красильный цех | 25-40 |
| Механическая мастерская | 3-5 |
| Школьный класс | 3-8 |
Зная эти нормы легко рассчитать количество удаляемого воздуха.
L=Vпом×Кр (м3/ч) L — количество удаляемого воздуха, м3/ч Vпом – объем помещения, м3 Кр – кратность воздухообмена
Не вдаваясь в детали, т. к. здесь я веду разговор об упрощенной вентиляции, которой, кстати, нет даже во многих солидных заведениях скажу, что кроме кратности нужно еще учесть:
- сколько людей в помещении,
- сколько выделяется влаги и тепла,
- количество выделяющегося CO2 по допустимой концентрации.
Но для расчета несложной системы вентиляции достаточно знать минимально необходимый воздухообмен для данного помещения.
2. Определив необходимый воздухообмен, нужно рассчитать вентиляционные каналы. В основном вент. каналы рассчитывают по допустимой скорости движения в нем воздуха:
V=L/3600×F V – скорость движения воздуха, м/с
L – расход воздуха, м3/ч
F – площадь сечения вентиляционных каналов, м2
Любые вент. каналы имеют сопротивление движению воздуха. Чем выше скорость потока воздуха, тем больше сопротивление. Это, в свою очередь, приводит к потери давления, которое создает вентилятор. Тем самым, уменьшая его производительность. Поэтому существует допустимая скорость движения воздуха в вентиляционном канале, которая учитывает экономическую целесообразность или т. н. разумный баланс между размерами воздуховодов и мощностью вентиляторов.
Допустимая скорость движения воздуха в вентиляционных каналах.
| Тип | Скорость воздуха, м/с |
| Магистральные воздуховоды | 6,0 — 8,0 |
| Боковые ответвления | 4,0 — 5,0 |
| Распределительные воздуховоды | 1,5 — 2,0 |
| Приточные решетки у потолка | 1,0 – 3,0 |
| Вытяжные решетки | 1,5 – 3,0 |
Кроме потерь вместе со скоростью также увеличивается и шум. Придерживаясь рекомендуемых значений, уровень шума при движении воздуха будет в пределах нормы. При проектировании воздуховодов их площадь сечения должна быть такой, чтобы скорость движения воздуха по всей длине воздуховода была примерно одинаковой. Так как количество воздуха по всей длине воздуховода неодинаково, площадь его сечения должна увеличиваться вместе с увеличением количества воздуха, т. е., чем ближе к вентилятору, тем больше площадь сечение воздуховода, если мы говорим от вытяжной вентиляции.
Таким образом, можно обеспечить относительно одинаковую скорость воздуха по всей длине воздуховода.
Участок А. S=0,032м2, скорость воздуха V = 400 / 3600 х 0,032 = 3,5 м/с Участок В. S=0,049м2, скорость воздуха V = 800 / 3600 х 0,049 = 4,5 м/с Участок C. S=0,078м2, скорость воздуха V = 1400 / 3600 х 0,078 = 5,0 м/с
3. Теперь осталось выбрать вентилятор. Любая система воздуховодов создает потерю давления, которое создает вентилятор, и как следствие уменьшает его производительность. Для определения потери давления в воздуховоде пользуются соответствующим графиком.
Для участка А при его длине 10м потери давления составят 2Па х 10м = 20Па
Для участка В при его длине 10м потери давления составят 2,3Па х 10м = 23Па
Для участка С при его длине 20м потери давления составят 2Па х 20м = 40Па
Сопротивление потолочных диффузоров может составить около 30Па, если выбрать серию ПФ (ВЕНТС). Но в нашем случае лучше использовать решетки с большей площадью живого сечения, например серию ДП (ВЕНТС).
Таким образом, общая потеря давления в воздуховоде будет около 113Па. Если требуется установить обратный клапан и шумоглушитель, потери будут еще выше. Выбирая вентилятор это нужно учесть. Для нашей системы подойдет вентилятор ВЕНТС ВКМц 315. Его производительность 1540 м³/ч., а, при сопротивлении сети 113Па, его производительность уменьшиться до 1400 м³/ч, согласно его техническим характеристикам.
Вот, в принципе, самый простой метод расчета несложной вентиляционной системы. В остальных случаях обращайтесь к специалистам. Мы всегда готовы сделать расчет для любой системы вентиляции и кондиционирования, и предложить широкий выбор качественного оборудования.
Нормы скорости воздуха в воздуховодах, алгоритм проведения расчета и измерение параметров
Любое здание, будь то жилое или производственное, непременно оснащено системой вентиляции. Она необходима для периодического обновления воздуха внутри помещений.
Для того чтобы этот процесс протекал правильно, на стадии проектирования проводятся необходимые вычисления.
Основной параметр, который влияет на работу всей внутридомовой вентиляции, – это скорость потока воздуха в воздуховоде. В помещениях с разным функциональным назначением она должна быть не больше и не меньше оптимальных значений.
Эти показатели содержатся в соответствующем разделе СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
Важность правильного воздухообмена
Основным назначением вентиляции является создание и поддержание благоприятного микроклимата внутри жилых и производственных помещений.
Если воздухообмен с наружной атмосферой будет слишком интенсивным, то воздух внутри здания не успеет прогреться, особенно в холодное время года. Соответственно, в помещениях будет холодно и недостаточно влажно.
И наоборот, при низкой скорости обновления воздушной массы мы получаем переувлажненную, избыточно теплую атмосферу, которая вредна для здоровья. В запущенных случаях нередко наблюдается появление на стенах грибков и плесени.
Нужен определенный баланс воздухообмена, который позволит поддерживать такие показатели влажности и температуру воздуха, которые положительно сказываются на здоровье людей. Эта важнейшая задача, которая требует решения.
Воздухообмен зависит в основном от скорости прохождения воздуха по вентиляционным каналам, сечения самих воздуховодов, количества изгибов трассы и длины участков с меньшими диаметрами воздухопроводящих труб.
Все эти нюансы учитываются при проектировании и расчетах параметров вентиляционной системы.
Эти вычисления позволяют создать надежную внутридомовую вентиляцию, которая отвечает всем нормативным показателям, утвержденным в «Строительных нормах и правилах».
Правила определения скорости воздуха
Скорость перемещения воздушного потока по воздухопропускным каналам имеет важнейшее значение для правильного воздухообмена. Ее величина напрямую зависит от площади сечения и материала воздуховода.
Кроме того, этот показатель тесно связан с наличием шумов и вибрации в системе. Из этого следует, что кратность воздухообмена напрямую зависит от этих трех факторов.
Как известно, если упрощенно рассматривать конструкцию любой вентиляционной системы, она не кажется очень сложной. Главной ее составляющей является магистральный воздухопровод, от которого в каждое помещение отходят каналы меньшего диаметра.
Уличный воздух попадает в магистраль и распределяется по всему зданию по системе приточных воздушных каналов. Этот процесс может протекать естественным путем, за счет разницы давления и температуры внутри и снаружи сооружения.
Альтернативная схема вентиляции – принудительная, когда скорость перемещения воздушных потоков определяется работой втяжного вентилятора.
Отработанный воздух удаляется из внутренних помещений по похожей системе вытяжных воздушных каналов. Воздуховоды более мелкого диаметра выходят из каждого помещения и соединяются с магистральным общедомовым каналом.
Через него происходит выброс загрязненного воздуха в атмосферу.
Скорость движения воздуха по воздухопропускным каналам не нормируется. Однако существует таблица, в которой указаны рекомендуемые скорости перемещения воздуха в воздуховодах для принудительной вентиляции.
Если используется схема естественной вентиляции, то величина рекомендуемой скорости воздушного потока составляет 0,2-1 м/с, максимально до 2 м/с.
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 | 7.00-23.00 23.00-7.00 | 35 25 | 50 40 |
| Классы и учебные кабинеты в школах | 40 | 55 | |
| Комнаты в квартирах | 7.00-23.00 23.00-7.00 | 40 30 | 55 45 |
| Территории, прилегающие к больницам и санаториям | 7.00-23.00 23.00-7.00 | 45 35 | 60 50 |
| Территории, примыкающие к жилым домам | 7.00-23.00 23.00-7.00 | 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.
Суммарный уровень шума в дБА близок или совпадает со значениями в таблице.
Уровень вибрации
Вибрация – это явление, которое, наряду с шумом, всегда присутствует в воздуховодах, если используется схема принудительного вентилирования.
Ее величина зависит от следующих факторов:
- размеры сечения воздушных каналов;
- материал, который использовался для изготовления вентиляционных труб;
- состав и качество прокладок между трубами воздуховодов;
- скорость движения воздуха в каналах вентиляционной системы.
С максимальной величиной показателей вибрации тесно связана мощность вентилятора.
Нормативные показатели, которые обязательно должны учитываться при расчетах параметров воздушных каналов и выборе типа вентиляционных устройств, показаны в таблице:
| Предельно допустимые значения локальной вибрации | Предельно допустимые значения локальной вибрации | |||
|---|---|---|---|---|
| В величинах виброускорения | В величинах виброскорости | |||
| м/с | дБ | м/с х 10-2 | дБ | |
| 8 | 1.4 | 73 | 2.8 | 115 |
| 16 | 1.4 | 73 | 1.4 | 109 |
| 31.5 | 2.7 | 79 | 1.4 | 109 |
| 63 | 5.4 | 85 | 1.4 | 109 |
| 125 | 10.7 | 91 | 1.4 | 109 |
| 250 | 21.3 | 97 | 1.4 | 109 |
| 500 | 42.5 | 103 | 1.4 | 109 |
| 1000 | 85.0 | 109 | 1.4 | 109 |
| Корректированные и эквивалентно корректированные значения и их уровни | 2.0 | 76 | 2.0 | 112 |
Если проектирование вентиляции осуществлено грамотно, скорость воздушного потока в воздухопропускных каналах не должна влиять на изменение уровней шума и вибрации в системе.
Кратность воздухообмена
Для того чтобы воздух в жилых, производственных и подсобных помещениях был чистым и не воздействовал отрицательно на здоровье человека, необходимо, чтобы он периодически обновлялся.
Чтобы оценить данный процесс, вводится количественный показатель кратности воздухообмена, который учитывается при расчете скорости потока воздуха в вентиляционных шахтах и каналах.
А именно, проводится расчет площади сечения воздуховода, исходя из объема прогоняемого воздуха.
Кратность воздухообмена – это показатель того, сколько раз за 1 час происходит полная смена объема воздуха в помещении.
Она вычисляется следующим образом:
где N – кратность воздухообмена (раз/ч), V – объем чистого воздуха, который заполняет данное помещение за 1 час (м3/ч), W – объем помещения (м3).
В качестве примера можно привести несколько значений кратности воздухообмена для помещений разного назначения.
Так, для жилых комнат кратность равна 3/ч на 1 м2 площади, для кухни – 6-8, для ванной комнаты –7-9, для туалета – 8-10, для кладовой – 1 и т. д.
Рекомендованные нормы скорости воздухообмена
Как уже говорилось, скорость потока воздуха по вентканалам не нормируется. Но в СНиП прописаны рекомендуемые величины скорости движения воздушных масс, на которые необходимо ориентироваться при проектировании вентиляции.
Допустимая скорость воздуха в воздуховодах приведена в таблице:
| Тип воздуховода и вентиляционной решетки | Тип вентиляционной схемы | |
|---|---|---|
| Естественная | Принудительная | |
| м/с | ||
| Приточные решетки (жалюзи) | 0.5-1.0 | 2.0-4.0 |
| Каналы приточных шахт | 1.0-2.0 | 2.0-2.6 |
| Горизонтальные составные (сборные) каналы | 0.5-1.0 | 2.0-2.5 |
| Вертикальные каналы | 0.5-1.0 | 2.0-2.5 |
| Решетки у пола приточные | 0.2-0.5 | 2.0-2.5 |
| Решетки у потолка приточные | 0.5-1.0 | 1.0-3.0 |
| Вытяжные решетки | 0.5-1.0 | 1.5-3.0 |
| Каналы вытяжных шахт | 1.0-1.5 | 3.0-6.0 |
Максимальная рекомендованная скорость воздушного потока в жилых помещениях не должна превышать 0.3 м/с. Допускается ее кратковременное превышение до 30%, например, на время ремонтных работ.
Алгоритм вычисления скорости воздуха
Расчет скорости воздуха в воздуховоде проводится для каждого участка вентиляционной системы, выходящего в помещение. Для вычислений выбирается рекомендованная кратность воздухообмена для данного типа помещений.
Определяется объем помещения (м3). Используя эти два значения, вычисляется величина расхода воздуха (м3/ч):
где N – кратность воздухообмена, а W–объем помещения (м3).
Затем можно рассчитать скорость перемещения воздушных масс на конкретном участке воздухопропускной трубы по формуле:
где ϑ – скорость воздушного потока на выбранном участке (м/с), F – расчетная площадь сечения вентиляционного канала (м2), L – расход воздуха на участке (м3/ч).
Для определения величины расхода воздуха (L) в зависимости от поперечного сечения воздуховода и скорости воздушного потока можно обратиться к таблице, приведенной в СНиП (отрывок):
| Ширина × высоту воздуховода | Расход воздуха (м3/ч) при скорости потока (м/с) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 100×150 | 54 | 108 | 162 | 216 | 270 | 324 | 378 | 432 |
| 100×200 | 72 | 144 | 216 | 288 | 360 | 432 | 504 | 576 |
| 150×150 | 81 | 162 | 243 | 324 | 405 | 468 | 567 | 648 |
| 150×250 | 108 | 216 | 324 | 432 | 540 | 648 | 756 | 864 |
| 200×200 | 135 | 270 | 405 | 540 | 675 | 810 | 945 | 1080 |
Для получения окончательного значения скорости движения воздушного потока следует учесть потери на трение и местные сопротивления.
Коэффициенты трения в зависимости от разновидности материала воздушного канала можно найти в справочной литературе.
Правила выбора воздуховода
По существующим СНиП, нормируется только диаметр круглого вентиляционного канала. Если планируется проложить каналы прямоугольного сечения, то длина и ширина находятся методом подбора таким образом, чтобы площадь поперечного сечения была максимально близка к расчетной. Отношение ширины к длине прямоугольных каналов не может быть больше, чем 1 к 3.
Итак, по результатам расчетов, которые приведены в предыдущем разделе, требуется вычислить диаметр воздушного канала, который потребуется для данного участка вентиляционной трассы.
Сначала определяется площадь сечения воздуховода (м2): , где L – расчетный расход воздуха, а ϑ – расчетная скорость воздушного потока. Зная площадь поперечного сечения, нетрудно определить искомый диаметр (м): где F – площадь сечения вентиляционного канала (м2).
Кроме определения оптимального размера и материала для воздуховода, данные расчеты помогают выбрать для проектируемой системы вентилятор нужной мощности.
Измерение параметров воздушного потока и наладка системы
Приточная и вытяжная вентиляционная система смонтирована. Для того чтобы она работала в соответствии с расчетными параметрами, необходимо провести ее диагностику и наладку. Это касается в основном механической вентиляции.
Диагностика осуществляется путем измерения скорости воздушного потока в каналах. Для этого используются специальные приборы, которые называются анемометрами.
Различают 3 основных типа этих приборов:
- механические, оборудованные крыльчаткой. Измеряют скорость в пределах 0.2 -5 м/с;
- чашечные. Диапазон измерений – 1-20 м/с;
- электронные термоанемометры.
Первые 2 вида анемометров могут проводить замеры только через специальные лючки, устроенные в вентиляционных каналах. Для электронных приборов этого не требуется.
Они могут измерять скорость воздушного потока в любых воздуховодах при помощи специальных датчиков.
После необходимых замеров проводится регулировка вентиляционной системы и наладка оборудования. Регулировка нужной скорости перемещения воздушных потоков осуществляется при помощи дроссель-клапанов и воздушных заслонок.
Подведем итог
Надо сказать, что расчеты параметров вентиляционной системы, особенно в многоэтажных зданиях и производственных корпусах, – дело очень непростое.
В принципе, то же самое относится к коттеджам и капитальным домам частного сектора. Поэтому не следует проводить такие вычисления самостоятельно.
Лучше привлечь специалистов-проектировщиков, которые имеют опыт в данной области.
Источник https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=7786
Источник https://aireng.ru/blog/skorost-potoka-vozduha-v-ventilyacii-norma.html
Источник https://proventilyaciyu.ru/ventilyatsiya/skorost-vozduha-v-vozduhovode
