Как найти периметр воздуховода

Расчёт воздуховодов вентиляции является одним из этапов расчета вентиляции и заключается в определении размеров воздуховода в зависимости от расхода воздуха, который должен проходить через рассматриваемый воздуховод. Кроме того, возникают задачи по определению площади поверхности воздуховода. Рассмотрим их более подробно.

Для расчета воздуховодов рекомендуем воспользоваться онлайн-калькулятором, расположенным выше. Исходными данными для расчета являются расход воздуха и максимальная допустимая скорость воздуха в воздуховоде.

Преимуществом нашего калькулятора является то, что в результате расчета вы узнаете не только рекомендуемое сечение круглых и/или прямоугольных воздуховодов, но и фактическую скорость воздуха в них, эквивалентный диаметр и потери давления на 1 метр длины.

О расчете площади воздуховодов читайте в отдельной статье.

Алгоритм расчета сечения воздуховодов

Расчет сечения воздуховодов подразумевает определение размеров воздуховодов в зависимости от расхода пропускаемого воздуха. Он выполняется в 4 этапа:

1. Пересчет расхода воздуха в м3/с
2. Выбор скорости воздуха в воздуховоде
3. Определение площади сечения воздуховода
4. Определение диаметра круглого или ширины и высоты прямоугольного воздуховода.

На первом этапе расчёта воздуховода расход воздуха G, выраженный, как правило, в м3/час, переводится в м3/с. Для этого его необходимо разделить на 3600:

• G [м3/c] = G [м3/час] / 3600

На втором этапе следует задать скорость движения воздуха в воздуховоде. Скорость следует именно задать, а не рассчитать. То есть выбрать ту скорость движения воздуха, которая представляется оптимальной.

Высокая скорость воздуха в воздуховоде позволяет использовать воздуховоды малого сечения. Однако при этом поток воздуха будет шуметь, а аэродинамическое сопротивление воздуховода сильно возрастёт.

Малая скорость воздуха в воздуховоде обеспечивает тихий режим работы системы вентиляции и малое аэродинамическое сопротивление, но делает воздуховоды очень громоздкими.

Для систем общеобменной вентиляции оптимальной скоростью воздуха в воздуховоде считается 4 м/с. Для больших воздуховодов (600×600 мм и более) скорость воздуха может быть повышена до 6 м/с. В системах дымоудаления скорость воздуха может достигать и превышать 10 м/с.

Итак, на втором этапе расчета воздуховодов задаётся скорость движения воздуха v [м/с].

На третьем этапе определяется требуемая площадь сечения воздуховода путем деления расхода воздуха на его скорость:

• S [м2] = G [м3/c] / v [м/с]

На четвёртом, заключительном, этапе под полученную площадь сечения воздуховода подбирается его диаметр или длины сторон прямоугольного сечения.

Назначение прямошовного воздуховода:

Прямошовный воздуховод прямоугольный — элемент вентиляционной системы, предназначен для перемещения воздушных масс или других газовых смесей в приточных или вытяжных системах вентиляции.

Прямошовный воздуховод — замкнутый по периметру канал прямоугольного сечения, предназначенный для перемещения воздуха.

Основными преимуществами являются:

• Пропускная способность
• Удобно монтировать
• Плотно прилегают к поверхности стен или потолка, тем самым экономят пространство
• Не нарушают эстетичность и отлично вписываются в интерьер

Параметры:

Прямоугольный воздуховод изготавливается из оцинкованной стали по ГОСТ 14918-80 и полностью соответствует требованиям технических условий согласно СП 73.13330.2016. Толщина используемой стали составляет от 0,5 мм до 1,2 мм, согласно СП 60.13330.2016. Возможно изготовление прямоугольных воздуховодов толщиной 1,2 мм и 1,4 мм.

На первом этапе изготовления, заготовку размечают и режут в размер на электромеханических гильотинных ножницах. При наличии на теле воздуховода сетки, на заготовке вырезают отверстие с помощью плазменного раскроя металла с ЧПУ.

На втором этапе, если одна из сторон сечения более 400 мм, осуществляется операция нанесения ребер жесткости с шагом 160 мм. Далее, на заготовке прокатывают фальц с двух сторон с помощью фальцепрокатного механизма. В зависимости от проекта, крепится сетка на контактной сваркой.

На конечном этапе сборки, на листогибочном станке заготовку сгибают и затем осаживают фальц на тоннельном станке.

Исходя из проекта, воздуховод комплектуют соединительным элементом – шиной или фланцем.

При соединении воздуховодов с помощью шины, длина изделия составляет L=1250 мм и L=2500 мм.

При фланцевом соединении воздуховодов, длина изделия составляет L=1230 мм и L= 2480 мм.

В зависимости от проекта, длина изделия и сечение может изготавливаться нестандартных размеров.

На контрольном этапе, готовое изделие предъявляется отделу ОТК на соответствие требованию нормативно-технической документации.

Типы соединения:

• Шина
• Фланец

Пример расчёта воздуховода

В качестве примера рассчитаем сечение воздуховода с расходом воздуха 1000 м3/час:

1. G = 1000/3600 = 0,28 м3/c
2. v = 4 м/с
3. S = 0,28 / 4 = 0,07 м2
4. В случае круглого воздуховода его диаметр составил бы D = корень (4·S/ π) ≈ 0,3 м = 300мм. Ближайший стандартный диаметр воздуховода — 315 мм.

В случае прямоугольного воздуховода необходимо подобрать такие А и В, чтобы их произведение было равно примерно 0,07. При этом рекомендуется, чтобы А и В не отличались друг от друга более чем в три раза, то есть воздуховод 700×100 — не лучший вариант. Более хорошие варианты: 300×250, 350×200.

Способы и этапы расчета площади воздуховодов

Расчет параметров вентиляционной магистрали проводится в несколько этапов:

• определяется кратность воздухообмена в соответствии с техническими требованиями, строительными и санитарными нормативами;
• делается аэродинамический подбор трубопроводного сечения;
• определяется уровень создаваемого шума (акустический расчет);
• вычерчивается на бумаге схема прокладки с привязкой к планировке;
• чертеж согласовывается с заказчиком, вносятся изменения;
• составляются расчетные документы по электроснабжению;
• вычерчиваются отдельные узлы воздухопровода с деталировкой.

Вентиляционное оборудование подбирается только после технического расчета воздуховодов и фасонных частей, приобретаются калориферы, приточные и вытяжные установки, автоматические приборы.

Расчет сечения

Делается расчет поперечной площади воздуховодов по формуле Sc = L · 2.788 / V, где:

• Sc — расчетная площадь короба (см2);
• L — объем потока, проходящего по каналу за час (м3/ч);
• V — скорость воздуха в магистрали (м/с);
• 2,788 — коэффициент перевода единиц.

Площадь получается в квадратных сантиметрах, такие единицы наиболее удобны для анализа. Скорость потока в канале принимается на уровне 3 – 4 м/с для жилых помещений. Уменьшить диаметр круглой трубы можно, заменив ее прямоугольной, которая имеет аналогичную площадь в поперечнике.

Расчет квадратных метров воздуховодов делается для каждого участка отдельно, начиная с центрального канала, где скорость достигает 6 – 8 м/с. Поперечник основного воздуховода часто бывает больше, чем диаметр отводов, при этом каналы соединяются переходниками.

Расчет периметра прямоугольника и площади круга

Площадь круглого сечения считается по формуле S = π · D2 / 400, а прямоугольного — S = a · b / 100, где:

• S — площадь;
• π — число 3,14;
• D — диаметр окружности;
• a — длина прямоугольника;
• b — ширина прямоугольника.

Соотношения площади с диаметром, длиной и шириной сведены для удобства в специальной таблице СНиП, где можно проанализировать и выяснить параметры в зависимости от размера сечения. В быту наиболее распространены короба с сечением 40 х 20 или 10 х 10 см, применяются круглые каналы диаметром 20 и 10 см.

Расчет скорости воздуха

Кратность воздухообмена находится по формуле N = V / W, где:

• N — кол-во замен воздуха (раз/ч);
• V — кубатура свежего воздуха за час (м3/ч);
• W — объем комнаты (м3).

После этого вычисляется фактическая скорость потока (аэродинамический расчет) в канале находится по формуле £ = L / 3600 · F, где:

• £ — скорость потока (м/с);
• L — кратность обмена воздуха (м3/ч);
• F — площадь сечения трубы (м2).

Скорость влияет на уровень шума, поэтому при выборе параметров трубопровода следует сравнивать эту характеристику со взятой из нормативных таблиц.

Фасонные изделия и их расчет

К фасонным звеньям относятся элементы:

• круглые, овальные, квадратные и прямоугольные отводы ставятся для поворота трубопровода под углом;
• переходы применяются для стыковки коробов разного сечения, отличаются сложной геометрией сечения;
• ниппели и муфты соединяют прямые участки воздуховода;
• тройники применяются для разветвления канала;
• заглушки прерывают поступление потока;
• крестовины служат для разделения или объединения соседних потоков;
• утки ставят для перевода оси трубопровода в другое положение по вертикали или горизонтали.

От параметров фасонных деталей зависит скорость воздуха, его объем, герметичность системы и затраты электричества.

Фактическая площадь воздуховода

Площадь поперечного овального сечения рассчитывается по формуле S = π · A · B / 400, где:

• π — число 3,14;
• A — диаметр по большой оси овала;
• B — диаметр по меньшей оси овала.

Фактические показатели воздуховода сравниваются с нормативными показателями и определяется соответствие.

Расчет эквивалентного диаметра воздуховодов

Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода вычисляется по формуле:

• Dэкв_пр = 2·А·В / (А+В), где А и В — ширина и высота прямоугольного воздуховода.

Например, эквивалентный диаметр воздуховода 500×300 равен 2·500·300 / (500+300) = 375 мм. Это означает, что круглый воздуховод диаметром 375 мм будет иметь такое же аэродинамическое сопротивление, что и прямоугольный воздуховод 500×300 мм.

Эквивалентный диаметр квадратного воздуховода равен стороне квадрата:

• Dэкв_кв = 2·А·А / (А+А) = А.

И этот факт весьма интересен, ведь обычно чем больше площадь сечения воздуховода, тем ниже его сопротивление. Однако круглая форма сечения воздуховода имеет наилучшие аэродинамические показатели. Именно поэтому сопротивление квадратного и круглого воздуховодов равны, хотя площадь сечния квадратного воздуховода на 27% больше площади сечения круглого воздуховода.

В общем случае формула для эквивалентного диаметра воздуховода выглядит следующим образом:

• Dэкв = 4·S / П, где S и П — соответственно, площадь и периметр воздуховода.

Используя эту формулу можно подтвердить правильность вышеприведённых формул для прямоугольного и квадратного воздуховодов, а также убедиться в том, что эквивалентный диаметр круглого воздуховода равен диаметру этого воздуховода:

• Dкругл = 4·π·R2 / 2·π·R = 2R = D.

Кроме того, для расчета может помочь таблица эквивалентного диаметра воздуховодов

Расчет поперечного сечения воздуховода

Основная задача, которая возникает при расчете воздуховодов – это выбор поперечного сечения и формы изделия. Этот процесс проходит при проектировании системы как в специализированных компаниях, так и при самостоятельном изготовлении. Необходимо провести расчет диаметра воздуховода или сторон прямоугольника, выбрать оптимальное значение площади поперечного сечения.

Расчет поперечного сечения проводят двумя способами:

• допустимых скоростей;
• постоянной потери давления.

Метод допустимых скоростей проще для неспециалистов, поэтому рассмотрим в общих чертах его.