Расчет системы вентиляции, онлайн калькулятор

Видео по расчету вентиляции

Полезные сведения по принципам работы системы вентилирования содержатся в этом видеоролике:

Вместе с отработанным воздухом жилище покидает и тепло. Здесь наглядно продемонстрированы расчеты тепловых потерь, связанных с работой системы вентиляции:

Правильный расчет вентиляции — основа ее благополучного функционирования и залог благоприятного микроклимата в доме или квартире. Знание основных параметров, на которых базируются такие вычисления, позволит не только правильно спроектировать систему вентилирования во время строительства, но и откорректировать ее состояние, если обстоятельства изменятся.

В соответствии с действующими на территории Российской Федерации санитарными нормами и правилами организации помещений, как бытового, так и производственного назначения, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата. Нормы вентиляции регулируют такие показатели, как температура воздуха, относительная влажность, скорость движения воздуха в помещении и интенсивность теплового излучения. Одним из средств для обеспечения оптимальных характеристик микроклимата является вентиляция. В настоящее время организовывать систему воздухообмена «на глаз» или «примерно» будет в корне неправильно и даже вредно для здоровья. При обустройстве системы вентиляции, расчет выступает залогом правильного ее функционирования.

В жилых домах и квартирах воздухообмен зачастую обеспечивается за счет естественной вентиляции. Такая вентиляция может быть реализована двумя способами — бесканальным и канальным. В первом случае воздухообмен осуществляется при проветривании помещения и естественной инфильтрации воздушных масс через щели дверей и окон, и поры стен. Расчет вентиляции помещения в этом случае произвести невозможно, такой способ носит название неорганизованного, имеет низкую эффективность и сопровождается значительными потерями тепла.

Второй способ заключается в размещении в стенах и перекрытиях каналов воздуховодов, через которые осуществляется воздухообмен. В большинстве многоквартирных домов, построенных в 1930-1980гг, оборудована вытяжная канальная система вентиляции с естественным побуждением. Расчет вытяжной вентиляции сводится к определению геометрических параметров воздуховодов, которые бы обеспечивали доступ необходимого количества воздуха в соответствии с ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

В большинстве помещений общественного пользования и производственных зданиях только организация вентиляции с механическим побуждением движения воздуха может обеспечить достаточный воздухообмен.

Расчет производственной вентиляции можно доверить исключительно квалифицированному специалисту. Инженер проектировщик вентиляции произведет необходимые вычисления, составит проект и утвердит его в соответствующих организациях. Им же будет оформлена и документация по вентиляции.

Проектирование вентиляции и кондиционирования ориентировано на задачу, поставленную клиентом. Для того чтобы выбрать оборудование для системы воздухообмена с оптимальными характеристиками, отвечающее поставленным условиям, при помощи специализированных компьютерных программ выполняют следующие расчеты.

Дополнительное оборудование, повышающее эффективность воздушных отопительных систем

Для надежной работы данной отопительной системы, необходимо предусматривать установку резервного вентилятора или же монтировать не меньше двух агрегатов отопления на одно помещение.

При отказе основного вентилятора, допустимо снижение температуры в помещении ниже нормы, но не более чем на 5 градусов при условии подачи наружного воздуха.

Температура подающегося в помещения воздушного потока должна быть не менее чем на двадцать процентов ниже, нежели критическая температура самовоспламенения газов и аэрозолей, присутствующих в здании.

С их помощью также могут комплектоваться отопительные агрегаты или вентиляционные приточные камеры.

Схема воздушного отопления дома. Нажмите для увеличения.

В таких калориферах нагрев воздушных масс осуществляется за счет энергии, отбираемой у теплоносителя (пара, воды или дымовых газов), а также они могут нагреваться электроэнергетическими установками.

Отопительные агрегаты могут использоваться для обогрева рециркуляционного воздуха.

Они состоят из вентилятора и калорифера, а также аппарата, который формирует и направляет потоки теплоносителя, подающегося в помещение.

Большие отопительные агрегаты используют для обогрева крупных производственных или промышленных помещений (например, в вагоносборочных цехах), в которых санитарно-гигиенические и технологические требования допускают возможность рециркуляции воздуха.

Также крупные отопительные воздушные системы используются в нерабочее время для дежурного отопления.

Расчёт выбросов

Объём воздухообмена и интенсивность работы системы зависят от двух этих параметров:

Нормы, требования и рекомендации, прописанные в СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», а также другой, более узкоспециализированной нормативной документации.
Фактические выбросы. Рассчитываются по специальным формулам для каждого источника, и приведены в таблице:

Тепловыделения, Дж
Двигатель электрический		N – мощность двигателя по номиналу, Вт; K1 – загрузочный коэффициент 0,7-0,9 k2η — коэффициент работы в одно время 0,5-1.
Приборы освещения
Человек		n – расчётное число людей для этого помещения; q – количество теплоты, которое выделяет организм одного человека. Зависит от температуры воздуха и интенсивности работы.
Поверхность бассейна		V – скорость движение воздуха над водной поверхностью, м/с; Т – температура воды, С F – площадь водного зеркала, м2
Влаговыделение, кг/ч
Водная поверхность, например бассейн		Р — коэффициент массоотдачи; F-площадь поверхности испарения, м2; Рн1, Рн2 — парциальные давления насыщенного водяного пара при определенной температуре воды и воздуха в помещении, Па; РБ – давление барометрическое. Па.
Мокрый пол		F — площадь мокрой поверхности пола, м2; t_с, t_м – температуры воздушных масс, замеренные по сухому/мокрому термометру,С.

Используя данные, полученные в результате вычисления вредных выделений, проектировщик продолжает рассчитывать параметры вентиляционной системы.

Дополнительное оборудование, повышающее эффективность воздушных отопительных систем

С их помощью также могут комплектоваться отопительные агрегаты или вентиляционные приточные камеры.

Схема воздушного отопления дома. Нажмите для увеличения.

Отопительные агрегаты могут использоваться для обогрева рециркуляционного воздуха.

Также крупные отопительные воздушные системы используются в нерабочее время для дежурного отопления.

Расчет количества вентиляционных решеток

Рассчитывается количество вентрешеток и скорость воздуха в воздуховоде:

1)Задаемся количеством решеток и выбираем из каталога их размеры

2) Зная их количество и расход воздуха, рассчитываем количество воздуха для 1 решетки

3) Рассчитываем скорость выхода воздуха из воздухораспределителя за формулой V= q /S, где q- количество воздуха на одну решетку, а S- площадь воздухораспределителя. Обязательно необходимо ознакомится с нормативной скоростью вытока, и только после того как рассчитанная скорость будет меньше нормативной можно считать , что количество решеток подобрано правильно.

Расчёт площади фасонных частей воздуховодов

При создании разветвленных систем вентиляции используются различные фасонные изделия:

отводы – тройники с одинаковым или разным сечением;
утка – отвод s-образной формы;
зонт;
переходники:

между различными сечениями одной формы (как правило, разные диаметры);
между различными типами сечений (к примеру, от прямоугольной, к круглой).

Каждое из представленных фасонных изделий рассчитывается по отдельным формулам, вследствие чего их общий расчёт является довольно сложным. Даже опытным проектировщикам требуется инженерная помощь в расчётах площади воздуховодов. Для этого они используют специальные программы.

Какие существуют программы для определения параметров фасонных частей воздуховодов?

Было разработано множество программ для расчёта площади фасонных частей воздуховодов:

Vent-Calc v2.0 – универсальное средство проектирования и расчёта основных параметров систем вентиляции. Как утверждают разработчики, ключевыми параметрами для расчёта являются расход воздуха и длина воздуховодов. Получив от оператора эти данные, программа самостоятельно с генерирует прототип вентиляционной сети с указанием аэродинамического сопротивления по каждой ветви, ограниченной фасонными изделиями. Сумма этих показателей является основой для подбора силовой вентилирующей установки. С недавнего времени этот программный комплекс стал бесплатным;
MagiCAD – программное обеспечение для проектирования всех типов инженерных коммуникаций. Файлы проекта могут быть импортированы в ADT и AutoCAD;
GIDRV 3.093 – калькулятор расчёта площади воздуховодов и фасонных изделий для естественного типа вентиляции с учётом аспирации здания;
Fans 400 – специализированное ПО для расчёта противодымной вентиляции;
Ducter 2.5 – программа расчёта площади фасонных частей воздуховодов.

Существует несколько более простых программ и макросов, написанных на основе Microsoft Excel. В основном они выполняют расчёт аэродинамики воздуховодов различных сечений.

Также на некоторых сайтах можно встретить онлайн-калькуляторы площади поверхности воздуховодов, которые предлагают компании, занимающиеся оказанием соответствующих услуг.

Интерфейс программы Vent-calc v2.0.6.2011, закладка расчёта тепловой нагрузки калорифера

Как рассчитать давление в вентиляционной сети

Для того чтобы определить предполагаемое давление для каждого отдельного участка, необходимо воспользоваться приведенной ниже формулой:

Н х g (РН – РВ) = DPE.

Теперь попытаемся разобраться, что обозначает каждая из этих аббревиатур. Итак:

Н в данном случае обозначает разницу в отметках шахтного устья и заборной решетки;
РВ и РН – это показатель плотности газа, как снаружи, так и изнутри вентиляционной сети, соответственно (измеряется в килограммах на кубический метр);
наконец, DPE – это показатель того, каким должно быть естественное располагаемое давление.

Продолжаем разбирать аэродинамический расчет воздуховодов. Для определения внутренней и наружной плотности необходимо воспользоваться справочной таблицей, при этом должен быть учтен и температурный показатель внутри/снаружи. Как правило, стандартная температура снаружи принимается как плюс 5 градусов, причем вне зависимости от того, в каком конкретном регионе страны планируются строительные работы. А если температура снаружи будет более низкой, то в результате увеличится нагнетание в вентиляционную систему, из-за чего, в свою очередь, объемы поступающих воздушных масс будут превышены. А если температура снаружи, напротив, будет более высокой, то давление в магистрали из-за этого снизится, хотя данную неприятность, к слову, вполне можно компенсировать посредством открывания форточек/окон.

Что же касается главной задачи любого описываемого расчета, то она заключается в выборе таких воздуховодов, где потери на отрезках (речь идет о значении ?(R*l*?+Z)) будут ниже текущего показателя DPE либо, как вариант, хотя бы равняться ему. Для пущей наглядности приведем описанный выше момент в виде небольшой формулы:

DPE ? ?(R*l*?+Z).

Теперь более детально рассмотрим, что обозначают использованные в данной формуле аббревиатуры. Начнем с конца:

Z в данном случае – это показатель, обозначающий снижение скорости движения воздуха вследствие местного сопротивления;
? – это значение, точнее, коэффициент того, какова шероховатость стенок в магистрали;
l – еще одно простое значение, которое обозначает длину выбранного участка (измеряется в метрах);
наконец, R – это показатель потерь на трение (измеряется в паскалях на один метр).

Что же, с этим разобрались, теперь еще выясним немного о показателе шероховатости (то есть ?). Этот показатель зависит только от того, какие материалы были использованы при изготовлении каналов. Стоит отметить, что скорость перемещения воздуха также может быть разной, поэтому следует учитывать и этот показатель.

Скорость – 0,4 метра за секунду

В таком случае показатель шероховатости будет следующим:

у штукатурки с применением армирующей сетки – 1,48;
у шлакогипса – около 1,08;
у обычного кирпича – 1,25;
а у шлакобетона, соответственно, 1,11.

С этим все понятно, идем дальше.

Скорость – 0,8 метра за секунду

Здесь описываемые показатели будут выглядеть следующим образом:

для штукатурки с применением армирующей сетки – 1,69;
для шлакогипса – 1,13;
для обыкновенного кирпича – 1,40;
наконец, для шлакобетона – 1,19.

Немного увеличим скорость воздушных масс.

Скорость – 1,20 метра за секунду

Для этого значения показатели шероховатости будут такими:

у штукатурки с применением армирующей сетки – 1,84;
у шлакогипса – 1,18;
у обычного кирпича – 1,50;
и, следовательно, у шлакобетона – где-то 1,31.

И последний показатель скорости.

Скорость – 1,60 метра за секунду

Здесь ситуация будет выглядеть следующим образом:

для штукатурки с применением армирующей сетки шероховатость будет составлять 1,95;
для шлакогипса – 1,22;
для обыкновенного кирпича – 1,58;
и, наконец, для шлакобетона – 1,31.

Обратите внимание! С шероховатостью разобрались, но стоит отметить еще один важный момент: при этом желательно учитывать и незначительный запас, колеблющийся в пределах десяти-пятнадцати процентов

Программа для рисования вентиляции «SVENT»

SVENT

Программа SVENT разработана для рисования вентиляции помещений на компьютерах под управлением Windows.

Функции SVENT:

аэродинамический расчет систем принудительной и вытяжной вентиляции;
программа для чертежей вентиляции в аксонометрии, использует элементы AutoCAD;
составляет спецификации.

Производит 2 типа расчетов:

Автоматически предлагает сечение прямоугольной или круглой формы на основании введенных данных о скоростях возле вентиляторов и на концах воздуховодов;
Расчет системы с введенными данными о сечениях и потерях давления.

Программа расчета работает с любыми типами воздуховодов (круглые, прямоугольные и нестандартной формы). Можно дополнять базу данных воздуховодов необходимыми образцами.

Алгоритм выполнения расчетов

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

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

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

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

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

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

Чаще всего используется следующий алгоритм проведения вычислений:

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

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

Вычисление площади сечения и диаметра

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

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

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

Для вычислений используется следующая формула:

S = L/3600*V,

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

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

D = 1000*√(4*S/π), где

S – площадь сечения (м²);

π – 3,14.

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

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

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

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

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

Расчет потери давления на сопротивление

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

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

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

Применяется эта формула:

P=R*L+Ei*V2*Y/2, где

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

L – длина участка (м);

Еi – суммарный коэффициент локальной потери;

V – скорость воздуха (м/с);

Y – плотность воздуха (кг/м3).

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

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

R = (X*D/В) * (V*V*Y)/2g, где

X – коэфф. сопротивления трения;

L – длина (м);

D – диаметр (м);

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

g – 9,8 м/с².

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

Пример расчета теплопотерь дома

Рассматриваемый дом располагается в городе Кострома, где температура за окном в наиболее холодную пятидневку достигает -31 градусов, температура грунта — +5оС. Желаемая температура в помещении — +22оС.

Рассматривать будем дом со следующими габаритами:

ширина — 6.78 м;
длина — 8.04 м;
высота — 2.8 м.

Величины будут использоваться для вычисления площади ограждающих элементов.

Для расчетов удобнее всего нарисовать план дома на бумаге, обозначив на нем ширину, длину, высоту здания, расположение окон и дверей, их габариты

Стены здания состоят из:

газобетона толщиной В=0.21 м, коэффициентом теплопроводности k=2.87;
пенопласта В=0.05 м, k=1.678;
облицовочного кирпича В=0.09 м, k=2.26.

При определении k следует использовать сведения из таблиц, а лучше — информацию из технического паспорта, поскольку состав материалов разных производителей может отличаться, следовательно, иметь разные характеристики.

Железобетон имеет наиболее высокую теплопроводимость, минераловатные плиты — наименьшую, поэтому их наиболее эффективно использовать в строительстве теплых домов

Пол дома состоит из следующий слоев:

песка, В=0.10 м, k=0.58;
щебня, В=0.10 м, k=0.13;
бетона, В=0.20 м, k=1.1;
утеплителя эковаты, B=0.20 м, k=0.043;
армированной стяжки, В=0.30 м k=0.93.

В приведенном плане дома пол имеет одинаковое строение по всей площади, подвальное помещение отсутствует.

Потолок состоит из:

минеральной ваты, В=0.10 м, k=0.05;
гипсокартона, B=0.025 м, k= 0.21;
сосновых щитов, В=0.05 м, k=0.35.

У потолочного перекрытия выходов на чердак нет.

В доме окон всего 8, все они двухкамерные с К-стеклом, аргоном, показатель D=0.6. Шесть окон имеют габариты 1.2х1.5 м, одно — 1.2х2 м, одно — 0.3х0.5 м. Двери имеют габариты 1х2.2 м, показатель D по паспорту равен 0.36.

Расчет скорости воздуха в воздуховоде по сечению: таблицы, формулы

При расчете и установке вентиляции большое внимание уделяется количеству свежего воздуха, поступающего по этим каналам. Для вычислений используются стандартные формулы, которые хорошо отражают зависимость между габаритами вытяжных устройств, скоростью движения и расходом воздуха. Некоторые нормы прописаны в СНиПах, но в большинстве своем имеют рекомендательный характер

Некоторые нормы прописаны в СНиПах, но в большинстве своем имеют рекомендательный характер.

Общие принципы расчета

Воздуховоды могут быть изготовлены из различных материалов (пластик, металл) и иметь разные формы (круглые, прямоугольные). СНиП регулирует только габариты вытяжных устройств, но не нормирует количество притяжного воздуха, т. к. его потребление в зависимости от типа и назначения помещения может сильно различаться. Этот параметр высчитывается по специальным формулам, которые подбираются отдельно.

Нормы установлены только для социальных объектов: больниц, школ, дошкольных учреждений. Они прописаны в СНиПах для таких зданий. При этом отсутствуют четкие правила по скорости движения воздуха в воздуховоде. Есть только рекомендуемые значения и нормы для принудительной и естественной вентиляции в зависимости от ее типа и назначения, их можно посмотреть в соответствующих СНиПах. Это отражено в таблице, приведенной ниже.

Скорость движения воздуха измеряется в м/с.

Рекомендуемые скорости воздуха

Дополнить данные в таблице можно следующим образом: при естественной вентиляции скорость движения воздуха не может превышать 2 м/с независимо от ее назначения, минимальная допустимая – 0,2 м/с. В противном случае обновление газовой смеси в помещении будет недостаточным. При принудительной вытяжке максимально допустимым считается значение 8 -11 м/с для магистральных воздуховодов. Превышать данные нормы не следует, т. к. это создаст слишком большое давление и сопротивление в системе.

Формулы для расчета

Для проведения всех необходимых вычислений необходимо обладать некоторыми данными. Чтобы вычислить скорость воздуха, понадобится следующая формула:

ϑ= L / 3600*F, где

ϑ – скорость потока воздуха в трубопроводе вентиляционного устройства, измеряется в м/с;

L – расход воздушных масс (данная величина измеряется в м3/ч) на том участке вытяжной шахты, для которого производится вычисление;

F – площадь поперечного сечения трубопровода, измеряется в м2.

По данной формуле и производится расчет скорости воздуха в воздуховоде, причем его фактическое значение.

Из этой же формулы можно вывести и все остальные недостающие данные. Например, чтобы рассчитать расход воздуха, формулу необходимо преобразовать следующим образом:

L = 3600 x F x ϑ.

В некоторых случаях подобные вычисления производить сложно или не хватает времени. В этом случае можно использовать специальный калькулятор. Встречается множество подобных программ в интернете. Для инженерных бюро лучше установить специальные калькуляторы, которые обладают большей точностью (вычитают толщину стенки трубы при расчете ее площади поперечного сечения, ставят большее количество знаков в число пи, высчитывают более точный расход воздуха и т. д.).

Знать скорость движения воздуха необходимо для того, чтобы вычислить не только объем подачи газовой смеси, но и для определения динамического давления на стенки каналов, потерь на трение и сопротивление и т.д.

Несколько полезных советов и замечаний

Как можно понять из формулы (или при проведении практических расчетов на калькуляторах), скорость воздуха увеличивается при уменьшении размеров трубы. Их этого факта можно извлечь ряд преимуществ:

не возникнет потерь или необходимости в прокладке дополнительного вентиляционного трубопровода для обеспечения необходимого расхода воздуха, если габариты помещения не позволяют провести каналы больших размеров;
можно прокладывать трубопроводы меньших размеров, что в большинстве случаев проще и удобней;
чем меньше диаметр канала, тем дешевле его стоимость, снизится цена и на доборные элементы (заслонки, клапаны);
меньший размер труб расширяет возможности монтажа, их можно расположить так, как нужно, практически не подстраиваясь под внешние стесняющие факторы.

Однако при прокладке воздуховодов меньшего диаметра необходимо помнить, что при повышении скорости воздуха повышается динамическое давление на стенки труб, увеличивается и сопротивление системы, соответственно потребуется более мощный вентилятор и дополнительные расходы. Поэтому до монтажа необходимо тщательно провести все расчеты, чтобы экономия не обернулась большими затратами или даже убытками, т.к. постройку, не соответствующую нормам СНиП могут не допустить до эксплуатации.