Давление в вентиляционной системе

Как определить давление вентилятора: способы измерить и рассчитать давление в вентиляционной системе

Алексей Дедюлин

Если комфорту в доме вы уделяете достаточно внимания, то наверное, согласитесь, что качество воздуха должно стоять на одном из первых мест. Свежий воздух полезен для здоровья и мышления. В хорошо пахнущую комнату не стыдно пригласить гостей. Проветривать каждое помещение по десять раз в день — нелегкое занятие, неправда ли?

Многое зависит от выбора вентилятора и в первую очередь его давления. Но до того как определить давление вентилятора, нужно ознакомиться с некоторыми физическими параметрами. Прочитайте о них в нашей статье.

Благодаря нашему материалу вы изучите формулы, узнаете виды давления в вентиляционной системе. Мы привели для вас сведения о полном напоре вентилятора и двух способах, по которым его можно измерить. В итоге вы сможете самостоятельно измерить все параметры.

Давление в вентиляционной системе

Чтобы вентиляция была эффективной, нужно правильно подобрать давление вентилятора. Есть два варианта для самостоятельного измерения напора. Первый способ — прямой, при котором замеряют давление в разных местах. Второй вариант — рассчитать 2 вида давления из 3 и получить по ним неизвестную величину.

Давление (также — напор) бывает статическим, динамическим (скоростным) и полным. По последнему показателю выделяют три категории вентиляторов.

К первой относят приборы с напором < 1 кПа, второй — 1—3 кПа и более, третьей — больше 3—12 кПа и выше. В жилых строениях используют устройства первой и второй категории.

Аэродинамика вентилятора на графике

В технической документации к вентилятору обычно указывают аэродинамические показатели, включая полное и статическое давление при определенной производительности. На практике «заводские» и реальные параметры часто не совпадают, и связано это с конструктивными особенностями вентиляционных систем.

Существуют международные и государственные стандарты, направленные на повышение точности измерений в лабораторных условиях.

В России обычно применяют методы A и C, при которых напор воздуха после вентилятора определяют косвенно, исходя из установленной производительности. В разных методиках в площадь выхода включают или не включают втулку рабочего колеса.

Формулы для расчета напора вентилятора

Напор представляет собой соотношение воздействующих сил и площади, на которую они направлены. В случае с вентканалом речь идет о воздухе и сечении.

Поток в канале распределяется неравномерно и не проходит под прямым углом к поперечному разрезу. Узнать точный напор по одному замеру не удастся, придется искать среднее значение по нескольким точкам. Сделать это нужно и для входа, и для выхода из вентилирующего прибора.

Осевой вентилятор

Полное давление вентилятора определяют по формуле Pп = Pп (вых.) – Pп (вх.), где:

  • Pп (вых.) — полное давление на выходе из устройства;
  • Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.

Для статического давления вентилятора формула отличается незначительно.

Ее записывают как Рст = Рст (вых.) – Pп (вх.), где:

  • Рст (вых.) — статическое давление на выходе из устройства;
  • Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.

Статический напор не отображает нужное количество энергии для ее передачи системе, а служит дополнительным параметром, по которому можно узнать полное давление. Последний показатель — основной критерий при выборе вентилятора: как домашнего, так и промышленного. Снижение полного напора отображает потерю энергии в системе.

Статическое давление в самом вентиляционном канале получают из разницы статического давления на входе и выходе из вентиляции: Рст = Pст 0 – Рст 1. Это второстепенный параметр.

График статического давления и расхода

Правильный выбор вентилирующего устройства включает такие нюансы:

  • подсчет расхода воздуха в системе (м³/с);
  • подбор устройства на основе такого расчета;
  • определение скорости на выходе по выбранному вентилятору (м/с);
  • расчет Pп устройства;
  • измерение статического и динамического напора для сравнения с полным.

Для расчета места для замера напора ориентируются на гидравлический диаметр воздуховода. Его определяют формулой: D = 4F / П. F — это площадь сечения трубы, а П — ее периметр. Расстояние для определения места замера на входе и выходе измеряют количеством D.

Как вычислить давление в вентиляции?

Полный напор на входе измеряют в поперечном сечении вентиляционного канала, находящемся на расстоянии двух гидравлических диаметров воздуховода (2D). Перед местом измерения в идеале должен быть прямой фрагмент воздуховода с длиной от 4D и невозмущенным течением.

На практике вышеописанные условия встречаются редко, и тогда перед нужным местом устанавливают хонейкомб, который выпрямляет поток воздуха.

Потом в систему вентиляции вводят приемник полного давления: в несколько точек в сечении по очереди – минимум в 3. По полученным значениям высчитывают средний результат. У вентиляторов со свободным входом Pп входное соответствует давлению окружающей среды, а избыточный напор в таком случае равняется нулю.

Трубка полного давления

Если измерять сильный поток воздуха, то по давлению следует определить скорость, а потом — сопоставить ее с размером сечения. Чем выше скорость на единицу площади и чем больше при этом сама площадь, тем производительнее вентилятор.

Полный напор на выходе — понятие сложное. Выходящий поток имеет неоднородную структуру, которая также зависит от режима работы и типа прибора. Воздух на выходе имеет зоны возвратного движения, что усложняет расчет напора и скорости.

Закономерность для времени появления такого движения установить не удастся. Неоднородность течения достигает 7—10 D, но показатель можно снизить выпрямляющими решетками.

Измерение с трубкой Прандтля

Иногда на выходе из вентилирующего устройства стоит поворотное колено или отрывной диффузор. В таком случае течение будет еще более неоднородным.

Напор тогда измеряют по следующему методу:

  1. За вентилятором выбирают первое сечение и сканируют его зондом. По нескольким точкам измеряют средний полный напор и производительность. Последнюю потом сравнивают с производительностью на входе.
  2. Дальше выбирают дополнительное сечение — на ближайшем прямом участке после выхода из вентилирующего прибора. От начала такого фрагмента отмеряют 4—6 D, а если длина участка меньше, то выбирают сечение в самой отдаленной точке. Затем берут зонд и определяют производительность и средний полный напор.

От среднего полного давления на дополнительном сечении отнимают расчетные потери на отрезке после вентилятора. Получают полное давление на выходе.

Потом сравнивают производительность на входе, а также на первом и дополнительном сечениях на выходе. Правильными следует считать входной показатель и один из выходных — более близкий по значению.

Прямолинейного отрезка нужной длины может и не быть. Тогда выбирают сечение, которое разделяет участок для замера на части с соотношением 3 к 1. Ближе к вентилятору должна быть большая из этих частей. Замеры нельзя производить в диафрагмах, шиберах, отводах и других соединениях с возмущением воздуха.

Напоромер для воздушной среды

В случае с крышными вентиляторами Pп измеряют только на входе, а на выходе определяют статическое. Скоростной поток после вентилирующего устройства теряется почти полностью.

Также рекомендуем прочесть наш материал о выборе труб для вентиляции.

Особенности расчета напора

Измерение давления в воздушной среде усложняется из-за ее быстро меняющихся параметров. Манометры следует покупать электронные с функцией усреднения результатов, получаемых за единицу времени. Если напор резко скачет (пульсирует), пригодятся демпферы, которые сглаживают перепады.

Следует помнить такие закономерности:

  • полное давление — это сумма статического и динамического;
  • полный напор вентилятора должен равняться потерям давления в вентиляционной сети.

Измерить статическое давление на выходе не составит труда. Для этого используют трубку для статического напора: один конец вставляют в дифманометр, а другой направляют в сечение на выходе из вентилятора. По статическому напору вычисляют скорость потока на выходе из вентилирующего прибора.

Динамический напор тоже измеряют дифманометром. К его соединениям подключают трубки Пито — Прандтля. К одному контакту — трубку для полного напора, а к другому — для статического. Полученный результат будет равняться динамическому давлению.

Чтобы узнать потери давления в воздуховоде, можно проконтролировать динамику потока: как только вырастает скорость движения воздуха, повышается сопротивление вентиляционной сети. Напор теряется из-за этого сопротивления.

Читайте также:  Ford Fiesta 2002 2008 руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию

Термоанемометр для вентиляционной системы

При росте скорости вентилятора статический напор падает, а динамический растет пропорционально квадрату увеличения расхода воздуха. Полное давление не изменится.

С правильно подобранным устройством динамический напор изменяется прямо пропорционально квадрату расхода, а статический — обратно пропорционально. В таком случае количество используемого воздуха и нагрузка электродвигателя если и будут расти, то несущественно.

Некоторые требования к электродвижку:

  • малый пусковой момент — по причине того, что расход мощности меняется в соответствии с изменением количества оборотов, подведенного к кубу;
  • большой запас;
  • работа на максимальной мощности для большей экономии.

Мощность вентилятора зависит от полного напора, а также от КПД и расхода воздуха. Последние два показателя коррелируют с пропускной способностью вентсистемы.

На стадии ее проектирования придется расставить приоритеты. Учесть затраты, потери полезного объема помещений, уровень шума.

Выводы и полезное видео по теме

Обзор физических показателей, которые нужны для измерений:

Роль давления в вентиляционной сети:

Вентилятор — простая конструкция в виде колеса с лопастями. Одновременно это главная часть вентиляционной системы. Механический прибор влияет на напор в воздуховоде и определяет эффективность вентиляции.

Если хотите рассчитать давление вентилятора, разберитесь с такими величинами, как скорость, расход воздуха, мощность. Вы будете лучше понимать суть измерений. Главный показатель, полный напор измеряйте по описанных нами схемах.

Если у вас есть вопросы — задавайте их в форме под статьей. Пишите комментарии и обменивайтесь ценными знаниями с другими читателями. Возможно, у вас есть опыт в проектировании систем вентилирования – он будет полезен в чьей-то конкретной ситуации.

Источник



Калькулятор для расчета и подбора компонентов системы вентиляции

Если нужно подобрать модель с увлажнением, охлаждением или рекуперацией – воспользуйтесь калькулятором на сайте Breezart.

Пример расчета вентиляции с помощью калькулятора

На этом примере мы покажем, как рассчитать приточную вентиляцию для комнатной квартиры, в которой живет семья из трех человек (двое взрослых и ребенок). Днем к ним иногда приезжают родственники, поэтому в гостиной может длительное время находиться до 5 человек. Высота потолков квартиры — 2,8 метра. Параметры помещений:

№ помещения 1 2 3
Наименование помещения Детская Спальня Гостиная
Площадь 17 м² 14 м² 22 м²
Кол-во людей 1 человек
(днем и ночью)
2 человека ночью,
1 человек днем
0 человек ночью,
5 человек днем

Нормы расхода для спальни и детской зададим в соответствии с рекомендациями СНиП — по 60 м³/ч на человека. Для гостиной ограничимся 30 м³/ч, поскольку большое количество людей в этой комнате бывает нечасто. По СНиП такой расход воздуха допустим для помещений с естественным проветриванием (для проветривания можно открыть окно). Если бы мы и для гостиной задали расход воздуха 60 м³/ч на человека, то требуемая производительность для этого помещения составила бы 300 м³/ч. Стоимость электроэнергии для нагрева такого количества воздуха оказалась бы очень высокой, поэтому мы пошли на компромисс между комфортом и экономичностью. Для расчета воздухообмена по кратности для всех помещений выберем комфортный двукратный воздухообмен.

Магистральный воздуховод будет прямоугольным жестким, ответвления — гибкими шумоизолированными (такое сочетание типов воздуховодов не самое распространенное, но мы выбрали его в демонстрационных целях). Для дополнительной очистки приточного воздуха будет установлен фильтр тонкой очистки класса EU5 (расчет сопротивления сети будем вести при загрязненных фильтрах). Скорости воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума на решетках оставим равными рекомендуемым значениям, которые заданы по умолчанию.

Расчет начнем с составления схемы воздухораспределительной сети. Эта схема позволит нам определить длину воздуховодов и количество поворотов, которые могут быть как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости (нам нужно посчитать все повороты под прямым углом). Итак, наша схема:

Сопротивление воздухораспределительной сети равно сопротивлению самого длинного участка. Этот участок можно разделить на две части: магистральный воздуховод и самое длинное ответвление. Если у вас есть два ответвления примерно одинаковой длины, то нужно определить, какое из них имеет большее сопротивление. Для этого можно принять, что сопротивление одного поворота равно сопротивлению 2,5 метров воздуховода, тогда наибольшее сопротивление будет иметь ответвление, у которого значение (2,5* поворотов + длина воздуховода) максимально. Выделять из трассы две части необходимо для того, чтобы можно было задать разный тип воздуховодов и разную скорость воздуха для магистрального участка и ответвлений.

В нашей системе на всех ответвлениях установлены балансировочные , позволяющие настроить расходы воздуха в каждом помещении в соответствии с проектом. Их сопротивление (в открытом состоянии) уже учтено, поскольку это стандартный элемент вентиляционной системы.

Длина магистрального воздуховода (от воздухозаборной решетки до ответвления в помещение № 1) — 15 метров, на этом участке есть 4 поворота под прямым углом. Длину приточной установки и воздушного фильтра можно не учитывать (их сопротивление будет учтено отдельно), а сопротивление шумоглушителя можно принять равным сопротивлению воздуховода той же длины, то есть просто посчитать его частью магистрального воздуховода. Длина самого длинного ответвления составляет 7 метров, на нем есть 3 поворота под прямым углом (один — в месте ответвления, один — в воздуховоде и один — в адаптере). Таким образом, мы задали все необходимые исходные данные и теперь можем приступать к расчетам (скриншот). Результаты расчета сведены в таблицы:

Результаты расчета по помещениям

№ помещения 1 2 3
Наименование помещения Детская Спальня Гостиная
Расход воздуха 95 м³/ч 120 м³/ч 150 м³/ч
Площадь сечения воздуховода 88 см² 111 см² 139 см²
Рекомендуемый диаметр воздуховода Ø 110 мм Ø 125 мм Ø 140 мм
Рекомендуемые размеры решетки 200×100 мм
150×150 мм
200×100 мм
150×150 мм
200×100 мм
150×150 мм

Результаты расчета общих параметров

Тип вентсистемы Обычная VAV
Производительность 365 м³/ч 243 м³/ч
Площадь сечения магистрального воздуховода 253 см² 169 см²
Рекомендуемые размеры магистрального воздуховода 160×160 мм
90×315 мм
125×250 мм
125×140 мм
90×200 мм
140×140 мм
Сопротивление воздухопроводной сети 219 Па 228 Па
Мощность калорифера 5.40 кВт 3.59 кВт
Рекомендуемая приточная установка Breezart 550 Lux
(в конфигурации на 550 м³/ч)
Breezart 550 Lux (VAV)
Максимальная производительность
рекомендованной ПУ
438 м³/ч 433 м³/ч
Мощность электрич. калорифера ПУ 4.8 кВт 4.8 кВт
Среднемесячные затраты на электроэнергию 2698 рублей 1619 рублей

Расчет воздухопроводной сети

  • Для каждого помещения (подраздел 1.2) рассчитывается производительность, определяется сечение воздуховода и подбирается подходящий воздуховод стандартного диаметра. По каталогу Арктос определяются размеры распределительных решеток с заданным уровнем шума (используются данные для серий АМН, АДН, АМР, АДР). Вы можете использовать и другие решетки с такими же размерами — в этом случае возможно незначительное изменение уровня шума и сопротивления сети. В нашем случае решетки для всех помещений оказались одинаковыми, поскольку при уровне шума в 25 дБ(А) допустимый расход воздуха через них составляет 180 м³/ч (решеток меньшего размера в этих сериях нет).
  • Сумма расходов воздуха по всем трем помещениям дает нам общую производительность системы (подраздел 1.3). При использовании производительность системы будет на треть ниже за счет раздельной регулировки расхода воздуха в каждом помещении. Далее рассчитывается сечение магистрального воздуховода (в правой колонке — для VAV системы) и подбираются подходящие по размерам воздуховоды прямоугольного сечения (обычно дается несколько вариантов с разным соотношением размеров сторон). В конце раздела рассчитывается сопротивление воздухопроводной сети, которое получилось весьма большим — это связано с использованием в вентсистеме фильтра тонкой очистки, который имеет высокое сопротивление.
  • Мы получили все необходимые данные для комплектации воздухораспределительной сети, за исключением размера магистрального воздуховода между ответвлениями 1 и 3 (в калькуляторе этот параметр не рассчитывается, поскольку конфигурация сети заранее неизвестна). Однако площадь сечение этого участка можно легко рассчитать вручную: из площади сечения магистрального воздуховода нужно вычесть площадь сечения ответвления №3. Получив площадь сечения воздуховода, его размер можно определить по таблице.
Читайте также:  Обзор на Жесткий диск Toshiba P300 3 5 quot 3 0 Tb SATA III 64 Mb 7200 rpm HDWD130EZSTA

Расчет мощности калорифера и выбор приточной установки

Далее по производительности системы и разности температур воздуха определяется максимальная мощность калорифера. После этого на основании всех полученных данных подбирается приточная установка.

Рекомендуемая модель Breezart 550 Lux имеет программно настраиваемые параметры (производительность и мощность калорифера), поэтому в скобках указана производительность, которая должна быть выбрана при настройке ПУ. Можно заметить, что максимально возможная мощность калорифера этой ПУ на 11% ниже расчетного значения. Недостаток мощность будет заметен только при температуре наружного воздуха ниже -22°С, а это бывает не часто. В таких случаях приточная установка будет автоматически переключаться на меньшую скорость для поддержания заданной температуры на выходе (функция «Комфорт»).

В результатах расчета помимо требуемой производительности системы вентиляции указывается максимальная производительность ПУ при заданном сопротивлении сети. Если эта производительность оказывается заметно выше требуемого значения, можно воспользоваться возможностью программного ограничения максимальной производительности, которая доступна для всех вентустановок Breezart. Для максимальная производительность указывается для справки, поскольку регулировка ее производительности производится автоматически в процессе работы системы.

Расчет стоимости эксплуатации

В этом разделе рассчитывается стоимость электроэнергии, затрачиваемой на нагрев воздуха в холодный период года. Затраты для зависят от ее конфигурации и режима работы, поэтому принимаются равными среднему значению: 60% от затрат обычной системы вентиляции. В нашем случае можно сэкономить снижая расход воздуха ночью в гостиной, а днем — в спальне.

Источник

Как рассчитываются параметры вентиляционных систем

Проектирование вентиляции жилого, общественного или производственного здания проходит в несколько этапов. Воздухообмен определяется исходя из нормативных данных, используемого оборудования и индивидуальных пожеланий заказчика. Объем проекта зависит от типа здания: одноэтажный жилой дом или квартира рассчитываются быстро, с минимальным количеством формул, а для производственного объекта требуется серьёзная работа. Методика расчета вентиляции строго регламентирована, а исходные данные прописаны в СНиП, ГОСТ и СП.

Этапы

Подбор оптимальной по мощности и стоимости системы воздухообмена проходит пошагово. Порядок проектирования очень важен, так как от его соблюдения зависит эффективность работы конечного продукта:

  • Определение типа вентсистемы. Проектировщик анализирует исходные данные. Если требуется проветрить небольшое жилое помещение, то выбор падает на приточно-вытяжную систему с естественным побуждением. Этого будет достаточно, когда расход воздуха небольшой, вредных примесей нет. Если требуется рассчитать большой венткомплекс для завода или общественного здания, то предпочтение отдаётся механической вентиляции с функцией подогрева/охлаждения приточки, а если понадобится, то и с расчётом по вредностям.
  • Анализ выбросов. Сюда входит: тепловая энергия от осветительных приборов и станков; испарения от станков; выбросы (газы, химикаты, тяжёлые металлы).
  • Расчет воздухообмена. Задача систем вентилирования – удаление из помещения избытков тепла, влаги, примесей с равновесной или чуть отличающейся подачей свежего воздуха. Для этого определяется кратность воздухообмена, согласно которой подбирается оборудование.
  • Подбор оборудования. Производится по полученным параметрам: требуемый объем воздуха на приточку/вытяжку; температура и влажность внутри помещения; наличие вредных выбросов, подбираются вентустановки или готовые мультикомплексы. Самый важный из параметров – объём воздуха, необходимый для поддержания проектной кратности. Фильтры, калориферы, рекуператоры, кондиционеры и гидравлические насосы идут как дополнительные устройства сети, обеспечивающие качество воздуха.

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:

K1 – загрузочный коэффициент 0,7-0,9

Т – температура воды, 0 С

F-площадь поверхности испарения, м 2 ;

Рн1, Рн2 — парциальные давления насыщенного водяного пара при определенной температуре воды и воздуха в помещении, Па;

РБ – давление барометрическое. Па.

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

Вычисление воздухообмена

Специалисты используют две основные схемы:

  • По укрупненным показателям. В данной методике не предусматриваются вредные выбросы, такие как тепло и вода. Условно назовем его «Способ №1».
  • Метод с учётом избытков тепла и влаги. Условное название «Способ №2».

Способ №1

Единица измерения — м 3 /ч (кубические метры в час). Применяют две упрощенные формулы:

L=K ×V(м 3 /ч); L=Z ×n (м 3 /ч), где

K – кратность воздухообмена. Отношение объёма приточки за одни час, к общему воздуху в помещении, крат в час;
V – объём помещения, м 3 ;
Z – значение удельного обмена воздуха за единицу верчения,
n – количество единиц измерения.

Подбор вентрешёток осуществляется по специальной таблице. При подборе также учитывается средняя скорость прохождение потока воздуха по каналу.

Таблица выбора размеров вентиляционных решёток

Способ №2

При расчёте учитывается ассимиляция тепла и влаги. Если в производственном или общественном здании избыток тепла, то используется формула:

где ΣQ — сумма тепловыделений от всех источников, Вт;
с – тепловая ёмкость воздуха, 1 кДж/(кг*К);
tyx – температура воздуха, направленного на вытяжку,°С;
tnp — температура воздуха, направленного на приточку,°С;
Температура воздуха, направленного на вытяжку:

где tp.3 – нормативная тем-ра в рабочей зоне, 0 С;
ψ- коэффициент увеличение температуры, зависящий от высоты измерения, равный 0,5-1,5 0 С/м;
Н – длина плеча от пола до середины вытяжки, м.

Когда технологический процесс предполагает выделение большого объема влаги, то используется другая формула:

где G – объём влаги, кг/ч;
dyx и dnp – содержание воды на один килограмм сухого воздуха приточки и вытяжки.

Существует несколько случаев, более подробно описанных в нормативной документации, когда требуемые воздухообмен определяется по кратности:

k – кратность смены воздуха в помещении, раз в час;
V — объём помещения, м 3 .

Расчёт сечения

Площадь поперечного сечения воздуховода измеряется в м 2 . Её можно посчитать по формуле:

где v – скорость воздушных масс внутри канала, м/с.

Различается для основных воздуховодов 6-12 м/с и боковых придатков не более 8 м/с. Квадратура влияет на пропускную способность канала, нагрузку на него, а также уровень шума и способ монтажа.

Расчёт потерь давления

Стенки воздуховода не гладкие, и внутренняя полость не заполнена вакуумом, поэтому часть энергии воздушных масс при движении теряется на преодоления этих сопротивлений. Величина потери рассчитывается по формуле:

где ג – сопротивление трению, определяется, как:

Формулы, приведенные выше, являются правильными для каналов круглого сечения. Если воздуховод квадратный или прямоугольный, то существует формула приведения к эквиваленту диаметра:

где a,b – размеры сторон канала, м.

Мощность напора и двигателя

Напор воздуха от лопастей H должен полностью компенсировать потери давления P, при этом создавая расчётное динамическое Pд на выходе.

Мощность электрического двигателя вентилятора:

Подбор калорифера

Часто отопление интегрируется в систему вентиляции. Для этого используются калориферы, разные виды рекуператоров, а также метод рециркуляции. Выбор устройства осуществляется по двум параметрам:

  • Qв – предельный расход тепловой энергии, Вт/ч;
  • Fk – определение поверхности нагрева для калорифера.

Расчёт гравитационного давления

Применяется только для естественной системы вентилирования. С его помощью определяется её производительность без механического побуждения.

Подбор оборудования

По полученным данным о воздухообмене, форме и размере сечение воздуховодов и решёток, количестве энергии для обогрева подбирается основное оборудование, а также фитинги, дефлектор, переходники и другие сопутствующие детали. Вентиляторы подбираются с запасом мощности под пиковые периоды работы, воздуховоды с учетом агрессивности среды и объёмов вентилирования, а калориферы и рекуператоры — исходя из тепловых запросов системы.

Ошибки при проектировании

На этапе создания проекта нередко встречаются ошибки и недоработки. Это может быть превышенный шумовой фон, обратная или недостаточная тяга, задувание (верхние этажи многоэтажных жилых домов) и другие проблемы. Часть из них можно решить и после завершения монтажа, с помощью дополнительных установок.

Читайте также:  Шайба гровер производство и материалы

Яркий пример низкоквалифицированного расчета — недостаточная тяга на вытяжке из производственного помещения без особо вредных выбросов. Допустим, вентканал заканчивается круглой шахтой, возвышающейся над крышей на 2 000 – 2 500 мм. Поднимать её выше не всегда возможно и целесообразно, и в подобных случаях используется принцип факельного выброса. В верхней части круглой вентшахты устанавливается наконечник с меньшим диаметром рабочего отверстия. Создаётся искусственное сужение сечения, которое влияет на скорость выброса газа в атмосферу — она многократно увеличивается.

Пример проекта

Методика расчёта вентиляции позволяет получить качественную внутреннюю среду, правильно оценив негативные факторы, её ухудшающие. В компании «Мега.ру» работают профессиональные проектировщики инженерных систем любой сложности. Мы оказываем услуги на территории Москвы и соседних областей. Также компания успешно занимается удалённым сотрудничеством. Все способы связи указаны на странице «Контакты», обращайтесь.

Источник

Определение динамического давления в воздуховоде

Основой проектирования любых инженерных сетей является расчет. Для того чтобы правильно сконструировать сеть приточных или вытяжных воздуховодов, необходимо знать параметры воздушного потока. В частности, требуется рассчитать скорость потока и потери давления в канале для правильного подбора мощности вентилятора.

Схема устройства и принципа работы воздуховода

Схема устройства и принципа работы воздуховода.

В этом расчете немаловажную роль играет такой параметр, как динамическое давление на стенки воздуховода.

Поведение среды внутри воздухопровода

Вентилятор, создающий воздушный поток в приточном или вытяжном воздуховоде, сообщает этому потоку потенциальную энергию. В процессе движения в ограниченном пространстве трубы потенциальная энергия воздуха частично переходит в кинетическую. Этот процесс происходит в результате воздействия потока на стенки канала и называется динамическим давлением.

Формулы для аэродинамического расчета систем естественной вентиляции

Формулы для аэродинамического расчета систем естественной вентиляции.

Кроме него существует и статическое давление, это воздействие молекул воздуха друг на друга в потоке, оно отражает его потенциальную энергию. Кинетическую энергию потока отражает показатель динамического воздействия, именно поэтому данный параметр участвует в расчетах аэродинамики вентиляции.

При постоянном расходе воздуха сумма этих двух параметров постоянна и называется полным давлением. Оно может выражаться в абсолютных и относительных единицах. Точкой отсчета для абсолютного давления является полный вакуум, в то время как относительное считается начиная от атмосферного, то есть разница между ними – 1 Атм. Как правило, при расчете всех трубопроводов используется величина относительного (избыточного) воздействия.

Физический смысл параметра

Таблица расчета вентиляции

Таблица расчета вентиляции.

Если рассмотреть прямые отрезки воздуховодов, сечения которых уменьшаются при постоянном расходе воздуха, то будет наблюдаться увеличение скорости потока. При этом динамическое давление в воздуховодах будет расти, а статическое – снижаться, величина полного воздействия останется неизменной. Соответственно, для прохождения потока через такое сужение (конфузор) ему следует изначально сообщить необходимое количество энергии, в противном случае может уменьшиться расход, что недопустимо. Рассчитав величину динамического воздействия, можно узнать количество потерь в этом конфузоре и правильно подобрать мощность вентиляционной установки.

Обратный процесс произойдет в случае увеличения сечения канала при постоянном расходе (диффузор). Скорость и динамическое воздействие начнут уменьшаться, кинетическая энергия потока перейдет в потенциальную. Если напор, развиваемый вентилятором, слишком велик, расход на участке и во всей системе может вырасти.

В зависимости от сложности схемы, вентиляционные системы имеют множество поворотов, тройников, сужений, клапанов и прочих элементов, называемых местными сопротивлениями. Динамическое воздействие в этих элементах возрастает в зависимости от угла атаки потока на внутреннюю стенку трубы. Некоторые детали систем вызывают значительное увеличение этого параметра, например, противопожарные клапаны, в которых на пути потока установлены одна или несколько заслонок. Это создает повышенное сопротивление потоку на участке, которое необходимо учитывать в расчете. Поэтому во всех вышеперечисленных случаях нужно знать величину динамического давления в канале.

Расчеты параметра по формулам

На прямом участке скорость движения воздуха в воздуховоде неизменна, постоянной остается и величина динамического воздействия. Последняя рассчитывается по формуле:

Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции

Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции.

  • Рд – динамическое давление в кгс/м2;
  • V – скорость движения воздуха в м/с;
  • γ – удельная масса воздуха на этом участке, кг/м3;
  • g – ускорение силы тяжести, равное 9.81 м/с2.

Получить значение динамического давления можно и в других единицах, в Паскалях. Для этого существует другая разновидность этой формулы:

Здесь ρ – плотность воздуха, кг/м3. Поскольку в вентиляционных системах нет условий для сжатия воздушной среды до такой степени, чтобы изменилась ее плотность, она принимается постоянной – 1.2 кг/м3.

Далее, следует рассмотреть, как участвует величина динамического воздействия в расчете каналов. Смысл этого расчета – определить потери во всей системе приточной либо вытяжной вентиляции для подбора напора вентилятора, его конструкции и мощности двигателя. Расчет потерь происходит в два этапа: сначала определяются потери на трение о стенки канала, потом высчитывается падение мощности воздушного потока в местных сопротивлениях. Параметр динамического давления участвует в расчете на обоих этапах.

Сопротивление трению на 1 м круглого канала рассчитывается по формуле:

  • Рд – динамическое давление в кгс/м2 или Па;
  • λ – коэффициент сопротивления трению;
  • d – диаметр воздуховода в метрах.

Нюансы монтажа воздуховода.

Потери на трение определяются отдельно для каждого участка с различными диаметрами и расходами. Полученное значение R умножают на общую длину каналов расчетного диаметра, прибавляют потери на местных сопротивлениях и получают общее значение для всей системы:

  1. HB (кгс/м2) – общие потери в вентиляционной системе.
  2. R – потери на трение на 1 м канала круглого сечения.
  3. l (м) – длина участка.
  4. Z (кгс/м2) – потери в местных сопротивлениях (отводах, крестовинах, клапанах и так далее).

Определение параметров местных сопротивлений вентиляционной системы

В определении параметра Z также принимает участие величина динамического воздействия. Разница с прямым участком заключается в том, что в разных элементах системы поток меняет свое направление, разветвляется, сходится. При этом среда взаимодействует с внутренними стенками канала не по касательной, а под разными углами. Чтобы это учесть, в расчетную формулу можно ввести тригонометрическую функцию, но тут есть масса сложностей. Например, при прохождении простого отвода 90⁰ воздух поворачивает и нажимает на внутреннюю стенку как минимум под тремя разными углами (зависит от конструкции отвода). В системе воздуховодов присутствует масса более сложных элементов, как рассчитать потери в них? Для этого существует формула:

Для того чтобы упростить процесс расчета, в формулу введен безразмерный коэффициент местного сопротивления. Для каждого элемента вентиляционной системы он разный и является справочной величиной. Значения коэффициентов были получены расчетами либо опытным путем. Многие заводы-производители, выпускающие вентиляционное оборудование, проводят собственные аэродинамические исследования и расчеты изделий. Их результаты, в том числе и коэффициент местного сопротивления элемента (например, противопожарного клапана), вносят в паспорт изделия или размещают в технической документации на своем сайте.

Для упрощения процесса вычисления потерь вентиляционных воздуховодов все значения динамического воздействия для разных скоростей также просчитаны и сведены в таблицы, из которых их можно просто выбирать и вставлять в формулы. В Таблице 1 приведены некоторые значения при самых применяемых на практике скоростях движения воздуха в воздуховодах.

Скорость воздуха, м/с 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Динамическое давление кгс/м 2 0.0152 0.0611 0.1374 0.2444 0.3817 0.5499 0.7483 0.9776 1.237
Скорость воздуха, м/с 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9
Динамическое давление кгс/м 2 1.527 1.8486 2.199 2.581 2.9939 3.4373 3.9104 4.4149 4.9491

Из расчетных формул и данной таблицы хорошо видно, что значения не растут пропорционально возрастанию скорости воздуха.

Динамическое воздействие, оказываемое потоком воздуха на стенки воздуховодов, фасонных и прочих элементов, определяет потери давления на участке и является важным параметром, который необходимо учитывать в расчетах.

Источник