Скорость воздуха в воздуховоде: формулы, расчеты, нормы

Спрашиваете, какая должна быть скорость воздуха в воздуховоде, отвечу – от 0,3 до 30,0 м/с. Значение зависит от типа вентиляции, комплектующих деталей, эксплуатационных факторов.

В статье расскажу о влиянии сечения воздуховодов на скоростные показатели воздушных потоков. Разберемся с каналами естественного и механического побуждения вентиляционных сетей для жилых, общественных, производственных зданий. Отвечу на часто задаваемые вопросы.

Влияние сечения воздуховода на скорость воздуха

На скорость потока воздуха в вентиляции оказывает влияние размер и форма воздуховода. Параметры вентиляционного канала часто объединяют обобщенным названием – сечение.

Разрабатывающие проект вентиляции инженеры сначала продумывают схему расположения внутренней разводки в пространстве здания, рассчитывают длину каждого участка.

Протяженность каналов, количество изгибов с перепадами диаметров влияют на расход воздуха в воздуховоде инженерной сети. Имея на руках схему и заданные скоростные параметры потоков на каждом участке, инженеры определяют сечение каналов.

Вентиляционными воздуховодами называют фасонные детали круглой и прямоугольной формы. Распространенным материалом изготовления выступает оцинкованный листовой металл. Дополнительно производители выпускают воздуховоды из нержавейки, пластика.

В старых высотных зданиях общедомовые каналы инженерной сети сделаны из кирпича, шлакобетона, со штукатуркой и голой кладкой. На специфических объектах применяют резиновые воздуховоды.

Использование разных материалов позволяет получить вентиляционные каналы, адаптированные к условиям эксплуатации. От кухонной вытяжки эстетично проложить пластиковую трубу.

Металлические каналы подойдут для участков с высокими эксплуатационными и внешними механическими нагрузками.

Пластик, оцинковка, нержавейка, другие материалы имеют свой показатель шероховатости поверхности. Параметр влияет на скорость движения воздуха.

Инженеры учитывают поправку на шероховатость внутренних стенок вентиляционного канала. Табличные данные для расчетов имеются в свободном доступе.

Воздуховоды прямоугольного сечения

Прямоугольный тип воздуховодов проектируют при обоснованном применении. Ограниченное востребование объясняется двумя факторами:

1. У прямоугольного канала низкие аэродинамические характеристики.
2. По сравнению с круглой трубой, прямоугольный канал сложнее и дороже изготовить.

Прямоугольный короб выдерживает меньшее давление, чем круглая труба. Преимущество – плоские стенки позволяют проложить воздуховоды под подшивкой потолка, внутри узких вентиляционных шахт.

Разводка из прямоугольных каналов

Стандартный типоразмер фасонных деталей регламентирован ГОСТ Р 70349-2022. При проектировании вентиляции из прямоугольных каналов нестандартного сечения, соотношение сторон воздуховодов не должно превышать 1:4. Для систем естественного вентилирования соотношение сторон прямоугольных каналов имеет ограничение 1:2.

Во время проектирования вентиляции инженерами определяется допустимая скорость воздуха исходя следующих факторов:

• допустимый показатель уровня аэродинамического шума согласно СП 51.13330.2011;
• допустимый показатель потерь рабочего давления вентиляционной сети.

Делают расчет скорости воздуха в воздуховоде прямоугольного сечения по формуле: V = L х 1 000 000 / (3600 х Ш х В).

Под значение L подставляют заданный проектом расход воздуха для определенного участка, измеряемый м³/час. Значение Ш, В – ширина и высота стенок прямоугольного канала (мм).

Воздуховоды круглого сечения

Круглый тип воздуховодов объемнее прямоугольных каналов, что создает неудобство при монтаже. Инженерная сеть занимает больше свободного пространства, но обладает улучшенными аэродинамическими показателями.

Уровень шума прохождения воздушного потока ниже по сравнению с прямоугольным каналом. Круглая труба выдерживает большее внутреннее давление и наружную механическую нагрузку по сравнению с прямоугольным коробом.

Технология производства цилиндрических воздуховодов требует меньше затрат. Легче выполняется монтаж труб креплением к несущим элементам здания. Эксплуатационные преимущества сделали круглые фасонные элементы востребованными для вентиляционных сетей.

Когда расчеты вентиляции сделаны для прямоугольных каналов, но разрешено использовать круглые трубы – применяют термин эквивалентного диаметра.

Взаимозаменяемость воздуховодов разной формы по диаметру определяют: D = 2АВ/(А + В). Значение А, В – стороны прямоугольного короба (ширина и высота).

Читайте также:

Приточная вентиляция в частном доме: расчеты, характеристики, монтаж

Как часто нужно проводить работы по очистке вентиляционных камер

У прямоугольного воздуховода под эквивалентным подразумевается условный диаметр воздушного канала, где потери рабочего давления на трение равны. Чтобы избежать сложных расчетов взаимозаменяемости, на практике при разработке проекта вентиляции предпочтение отдают трубам круглого сечения.

Аэродинамические показатели инженерной сети вычисляют специальными программами, используя табличные данные из справочников. Для расчета динамического давления применяют диаграммы, где погрешность ограничена 3-5%.

Математическая формула скорости воздуха в воздуховоде круглого сечения выглядит следующим образом: V = L х 4 х 1 000 000 / (3600 х 3,14 х d²).

Значение L – заданный проектом расход воздуха для участка трубопровода, измеряемый м³/час. Под значением d подразумевается внутренний диаметр трубы.

Воздуховоды с естественным и механическим побуждением

У вентиляционных сетей диапазон скоростей перемещения воздушных потоков составляет 0,3 – 30,0 м/с. Осуществляется транспортировка механическим или естественным способом. Разработаны нормы вентилирования помещений по специфике, площади, количеству проживающих человек.

На поддержание рекомендуемой скорости вентиляционной сети точных цифр нормативными документами не разработано.

Параметр определяется инженерами во время разработки проекта, зависит от:

• категории архитектурного сооружения;
• целевого назначения здания и отдельного помещения;
• сечения и материала воздуховодов вентиляции;
• наличия изоляции вентиляционных каналов;
• количества фасонных элементов;
• наличия, количества регулировочных и дроссельных узлов.

Во внимание принимаются второстепенные факторы, характерные для объекта вентилирования.

Воздуховоды естественной вентиляции

Инженерные сети с естественным побуждением перемещают воздушные потоки по законам физики без применения вентиляторов. Циркуляция создается разностью температур и давления.

Вентиляционная система двухэтажного дома

Теплый воздух внутри помещения направляется вверх, отводится по вытяжке на улицу. Холодные массы поступают в комнату через приточное отверстие, расположенное на нижней части стены.

Воздуховоды с естественным побуждением раньше устанавливали в старых многоквартирных домах. Сейчас используются для частного жилья, хозяйственных помещений.

Скорость перемещения воздуха больше зависит от природных факторов, чем от человека. В безветренную погоду тяга способна отсутствовать или иметь обратное направление.

Нормативных документов не разработано. Имеются справочники, где нормы скорости воздуха в воздуховоде с естественным побуждением носят рекомендательный характер:

1. Ветровые сети с дефлектором и давлением 5-6 Па имеют скоростной диапазон 1-1,5 м/с.
2. Гравитационные сети при перепаде температур 5^оС и давлении 3-4 Па имеют скоростной диапазон 0,5-1,5 м/с.

Внутри вытяжных общедомовых шахт зданий с 4-12 этажами при давлении 6 Па естественная скорость воздуха в воздуховоде достигает 2 м/с. Скоростные диапазоны на других участках вентиляции указаны в таблице.

Справочники не содержат рекомендации скоростей воздушных потоков для высотных зданий, где больше 12 уровней и перепад температур от 6^оС. Показатель инженеры рассчитывают индивидуально по расширенной схеме.

Воздуховоды механической вентиляции

Инженерная сеть, где воздух перемещается под напором вентиляторов, называется принудительной или механической. Скоростной поток зависит от мощности моторов, сечения воздуховодов. Окружающая среда оказывает слабое влияние на интенсивность перемещения воздуха механическим способом.

Инженерная сеть востребована для новых жилых многоквартирных и частных домов. Механическую вентиляцию проектируют для предприятий, общественных зданий, сельскохозяйственных ферма.

Из двух способов определения скорости воздуха несложный метод динамических давлений считается ориентировочным.

Воздуховоды зданий разного целевого назначения

Целевое назначение архитектурного объекта не определяется общим названием. Жилой постройкой считается частный и многоквартирный дом.

Общественным зданием называют офис, магазин, библиотеку. Для каждого объекта под специфику целевого назначения инженеры проектируют вентиляцию.

Жилые и общественные здания

От скорости воздуха по каналам пропорционально зависит показатель аэродинамического шума. Уровень звуковой мощности вычисляют по формуле: Lw = 10 + 50 log (v) + 10 log (A). Под значение v подставляют скорость воздуха (м/с). Значение A – площадь сечения вентиляционного воздуховода.

Задача проектирующего инженера – определить скорость потоков внутри каналов, чтобы вентиляция обеспечивала нормативный воздухообмен без превышения допустимого показателя аэродинамического шума. Во внимание берется место расположения вентиляционной разводки.

Для примера возьмем жилое помещение. Рекомендуемая скорость потоков внутри прямоугольных коробов под навесным потолком – 5 м/с. Если каналы проложены по помещению, показатель снижен до 2 м/с. Для круглых воздуховодов рекомендованы другие скоростные значения – 3 и 4 м/с соответственно.

На примере общественного здания возьмем магазин, школьный класс, конференц-зал. Рекомендуемая скорость потоков внутри прямоугольных каналов под навесным потолком – 8 м/с. У каналов, проложенных по помещению, значение снижено до 7 м/с. Для круглых воздуховодов рекомендованы скоростные показатели – 8 и 6 м/с соответственно.

Склады и производство

Вентиляция складских и производственных помещений проектируется механического типа. Скоростных ограничений движения воздуха нет.

Созданный потоками уровень аэродинамического звука не должен совместно с производственным шумом превышать установленные нормы. Рекомендуемые примеры свободно доступны, найдете в таблице.

Местные системы и аспирации

Когда концентрация пыли в местных системах и аспирациях больше 0,01 кг/кг, инженеры рассчитывают воздуховоды по методу динамических давлений. В остальных случаях применяют методику допустимых скоростей. За основу берут оптимальное скоростное значение воздуха.

У местных систем и аспираций принято поддерживать высокоскоростное перемещение воздушных масс. Короткие сети имеют ограниченное количество узлов, создающих сопротивление.

Скорость воздуха поддерживается выше интенсивности движения частиц перемещаемого материала, что позволяет избежать осадочных накоплений на стенках каналов. Средний скоростной диапазон воздушных масс – 15-30 м/с.

Для получения точных расчетов инженеры пользуются ведомственными справочниками, таблицами.

Противодымная вентиляция

Скоростной поток противодымной вентиляции имеет средний диапазон 15-20 м/с. Рассчитывают показатель для воздушно-дымной смеси.

Учитывают температуру дымовых газов на каждом участке сети. Инженеры для расчетов массовой скорости используют справочники, готовые таблицы.

Как связана скорость с эксплуатационными показателями вентиляции

Вентиляционная сеть должна обеспечивать воздухообмен внутри помещения без создания людям дискомфорта высоким уровнем шума. Для достижения качественных эксплуатационных характеристик инженерной сети разработаны санитарные нормы.

Рекомендуемая скорость движения воздуха в помещении – 0,3 м/с. Допускается превышение нормативов до 30% во время ремонтных работ. Внутри больших складских и производственных помещениях, гаражах ставят две системы вентиляции, распределяя нагрузки пополам.

Пример минимальной и максимальной шумности для больниц: днем – 35-50 дБ, а ночью – 25-40 дБ. Для жилых помещений установлены другие пороги: днем – 40-55 дБ, ночью – 30-45 дБ.

Кроме шумовых волн, дискомфорт человеку создает вибрация вентиляционных каналов. Процесс возникает из-за ослабленных соединений, зауженных воздуховодов, других факторов.

С увеличением скоростного потока перемещения воздушных масс усиливается вибрирование системы, если конструкция спроектирована или смонтирована с ошибками.

Нормы допустимых значений локальной вибрации содержат справочники для специалистов, проектирующих и принимающих в эксплуатацию готовые вентиляционные сети.

Скорость потоков влияет на кратность воздухообмена внутри помещения за единицу времени. Параметр вычисляют по формуле: N=V/W. Значение V – объем чистого воздуха, поступающего внутрь комнаты за 1 час. Значение W – объем самого помещения.

Готовые нормы кратности для объектов разного целевого назначения свободно доступны таблицами. Для примера возьмем совмещенный санузел. За час меняется 50 м³ воздуха, а скорость потоков в воздуховодах обеспечивает получение нормативного параметра.

Ответы на часто задаваемые вопросы

Видео материалы