Calculul conductelor de aer în funcție de viteză și debit + metode de măsurare a debitului de aer în încăperi

Un schimb de aer echilibrat este baza pentru o stare de bine și o capacitate de muncă optimă a oamenilor. Nu-i așa? Însă, pentru a crea condiții confortabile în încăperile rezidențiale și industriale, este important să calculați corect conductele de aer în funcție de viteză și debit și să asigurați un regim eficient de deplasare a fluxurilor de aer.

În continuare, vă vom spune ce este necesar pentru calculul conductelor de aer, ce metode și aparate se folosesc pentru măsurarea vitezei fluxului de aer.

Ce este o conductă de aer?

Conducta de aer – elementul principal al sistemului de distribuție a aerului. Reprezintă un ansamblu de țevi metalice sau din plastic, amplasate pentru asigurarea echilibrului aerian. Principiul de funcționare al conductei de aer constă în introducerea și evacuarea aerului cu ajutorul unor ventilatoare speciale.

Caracteristicile de bază ale conductei de aer:

• forma (circulară sau dreptunghiulară);
• aria secțiunii;
• rigiditatea (flexibile, semiflexibile și rigide).

De aceste caracteristici depind performanța sistemului de ventilație și funcționalitatea acestuia în ansamblu.

Alegeți o conductă de aer cu secțiune dreptunghiulară dacă este important pentru dumneavoastră să o faceți mai puțin vizibilă. O astfel de conductă poate fi ușor ascunsă pe suprafața superioară a dulapurilor

Selectarea corectă a parametrilor conductei de aer, ținând cont de toate particularitățile încăperii, va asigura funcționarea sa îndelungată și eficientă.

Algoritmul de efectuare a calculelor

La proiectarea, reglarea sau modificarea unui sistem de ventilație existent, se efectuează obligatoriu calcule ale conductei de aer. Acest lucru este necesar pentru a determina corect parametrii acesteia, ținând cont de caracteristicile optime de performanță și zgomot în condițiile actuale.

La efectuarea calculelor, rezultatele măsurătorilor debitului și vitezei de deplasare a aerului în canalul de aer au o importanță deosebită.

Debitul de aer – volumul masei de aer care intră în sistemul de ventilație într-o unitate de timp. De regulă, acest indicator se măsoară în m³/h.

Viteza de deplasare – mărimea care arată cât de repede se deplasează aerul în sistemul de ventilație. Acest indicator se măsoară în m/s.

Dacă sunt cunoscuți acești doi indicatori, se poate calcula aria secțiunilor rotunde și dreptunghiulare, precum și presiunea necesară pentru a depăși rezistența locală sau frecarea.

Atunci când alcătuiți schema, trebuie să alegeți unghiul de vedere de pe fațada clădirii care se află în partea inferioară a planului. Conductele de aer sunt reprezentate prin linii continue groase.

Cel mai frecvent se utilizează următorul algoritm de efectuare a calculelor:

1. Alcătuirea schemei axonometrice, în care sunt enumerate toate elementele.
2. Pe baza acestei scheme se calculează lungimea fiecărui canal.
3. Se măsoară debitul de aer.
4. Se determină viteza fluxului și presiunea pe fiecare tronson al sistemului.
5. Se efectuează calculul pierderilor prin frecare.
6. Utilizând coeficientul necesar, se efectuează calculul pierderilor de presiune la depășirea rezistenței locale.

La efectuarea calculelor pe fiecare tronson al rețelei de distribuție a aerului se obțin rezultate diferite. Toate datele trebuie echilibrate prin intermediul diafragmelor cu ramura de cea mai mare rezistență.

Calculul ariei secțiunii și al diametrului

Calculul corect al ariei secțiunilor rotunde și dreptunghiulare este foarte important. O dimensiune nepotrivită a secțiunii nu va permite asigurarea echilibrului de aer necesar.

Un conduct de aer prea mare va ocupa mult spațiu și va reduce aria utilă a încăperii. Dacă se alege o dimensiune prea mică a canalelor, vor apărea curenți de aer, deoarece presiunea fluxului va crește.

Pentru a calcula aria necesară a secțiunii (S), trebuie să se cunoască valorile debitului și vitezei mișcării aerului.

Pentru calcule se utilizează următoarea formulă:

S = L/3600*V,

unde  L – debitul de aer (m³/h), iar V – viteza acestuia (m/s);

Folosind următoarea formulă, se poate calcula diametrul conductei de aer (D):

D = 1000*√(4*S/π), unde

S – aria secțiunii (m²);

π – 3,14.

Dacă se preconizează instalarea conductelor de aer dreptunghiulare, și nu rotunde, în locul diametrului se determină lungimea/lățimea necesară a canalului de aer.

Toate valorile obținute se compară cu standardele GOST și se aleg produsele cele mai apropiate ca diametru sau arie a secțiunii

La alegerea unui astfel de conduct de aer, se ia în considerare secțiunea aproximativă. Se utilizează principiul a*b ≈ S, unde a – lungimea, b – lățimea, iar S – aria secțiunii.

Conform normativelor, raportul dintre lățime și lungime nu trebuie să fie mai mare de 1:3. De asemenea, trebuie să se utilizeze tabelul dimensiunilor tipice, furnizat de fabricant.

Cel mai des întâlnim următoarele dimensiuni ale canalelor rectangulare: dimensiunile minime – 0,1 m x 0,15 m, maxime – 2 m x 2 m. Avantajul conductelor de aer rotunde este că au o rezistență mai mică și, prin urmare, produc mai puțin zgomot în funcționare.

Calculul pierderii de presiune pe rezistență

Pe măsură ce aerul înaintează prin magistrală, se creează rezistență. Pentru a o depăși, ventilatorul instalației de aer proaspăt creează presiune, care se măsoară in Pascali (Pa).

Pierderea de presiune poate fi redusă prin mărirea secțiunii conductei de aer. Astfel, se poate asigura aproximativ aceeași viteză a fluxului în rețea.

Pentru a alege o instalație de aer proaspăt cu un ventilator de capacitatea necesară, este necesar să se calculeze pierderea de presiune pentru învingerea rezistenței locale.

Se aplică această formulă:

P=R*L+Ei*V2*Y/2, unde

R – pierderea specifică de presiune prin frecare pe un anumit tronson al conductei de aer;

L – lungimea tronsonului (m);

Ei – coeficientul total al pierderii locale;

V – viteza aerului (m/s);

Y – densitatea aerului (kg/m³).

Valorile R se determină conform normelor. De asemenea, acest indicator poate fi calculat.

Dacă secțiunea conductei de aer este circulară, pierderile de presiune prin frecare (R) se calculează astfel:

R = (X*D/B) * (V*V*Y)/2g, unde

X – coeff. de rezistență la frecare;

L – lungimea (m);

D – diametrul (m);

V – viteza aerului (m/s), iar Y – densitatea acestuia (kg/m³);

g – 9,8 m/s².

Dacă secțiunea nu este circulară, ci dreptunghiulară, în formulă trebuie introdus diametrul alternativ, egal cu D = 2AB/(A + B), unde A și B sunt laturile.

Software pentru efectuarea calculelor

Toate calculele pot fi efectuate manual, dar este mai comod și mai rapid să se utilizeze programe specializate.

Cu ajutorul acestor programe se pot nu numai efectua cu exactitate calculele necesare, ci și pregăti desenele.

La necesitate, pentru efectuarea calculelor se poate utiliza un software specializat. Acest lucru va exclude eventualele erori care pot avea un rol fatal în procesul de exploatare. În program se introduc valorile primare și, după câteva secunde, se pot obține rezultate precise ale calculelor.

Vent–Calc – o aplicație funcțională pentru calculul conductelor de aer. Pentru calcule se utilizează valorile debitului și vitezei aerului, precum și temperatura.

MagiCAD – realizează toate tipurile de calcule pentru rețelele inginerești, imaginile fiind prezentate în format 2D și 3D.

GIDRV – program pentru calcularea tuturor parametrilor conductelor de aer. Este prevăzută posibilitatea de a selecta orice combinații de parametri pentru a obține cele mai bune performanțe de funcționare.

Ducter 2.5 – utilitar care calculează cu exactitate diametrele secțiunilor conductelor de aer. Este ideal pentru alegerea tipurilor acestora.

Planșele realizate în aceste programe permit vizualizarea mai exactă a schemei de amplasare a tuturor componentelor sistemului și asigurarea celei mai eficiente funcționări a acestora.

Măsurarea vitezei și debitului de aer

La efectuarea măsurătorilor, este important să selectați corect instrumentele și metodologiile, precum și să respectați procedurile de efectuare a măsurătorilor.

Aparate utilizate pentru măsurători

Cel mai frecvent se utilizează următoarele tipuri de instrumente de măsură și control:

• anemometru ultrasonic 3D – efectuează măsurători pe baza modificării frecvenței sunetului între punctele stabilite;
• tubul Pitot – înregistrează diferența dintre presiunea statică și cea totală;
• termoanemometru – determină viteza fluxului pe baza ratei de scădere a temperaturii senzorului.
• anemometru cu elice – efectuează măsurători pe baza modificării vitezei de rotație a elicei.
• bolometru – determină debitul de aer prin concentrarea fluxului în punctul de măsurare, secțiunea fiind stabilită în prealabil.

Multe dintre instrumentele din această listă sunt destul de scumpe și rare. Le puteți închiria și efectua măsurătorile singur, dar este mai bine să apelați un inginer de reglaj experimentat, care cunoaște toate nuanțele efectuării lucrărilor de măsurare.

Tubul Pitot se utilizează împreună cu senzorii. Este un instrument ușor de folosit. Tubul este orientat cu capătul deschis în întâmpinarea fluxului de aer, iar celălalt capăt este conectat la un manometru.

Măsurarea vitezei este necesară nu numai pentru efectuarea calculelor, ci și pentru controlul parametrilor igienici ai aerului din încăpere. Pe parcursul unei anumite perioade de timp, are loc inevitabil contaminarea canalelor de ventilație și a conductelor de aer.

În astfel de cazuri, îmbinările se pot depresuriza, iar performanța echipamentului scade. În plus, măsurătorile sunt necesare în timpul întreținerii planificate, curățării și reparației sistemului de ventilație.

La efectuarea măsurătorilor, trebuie respectate o serie de reguli. În primul rând, viteza aerului este reglementată de normele și standardele de construcție. Este necesar să vă orientați după aceste valori.

Sunt permise abateri mici de la acești parametri în cazul unor circumstanțe tehnice speciale. De exemplu, la instalarea echipamentelor, efectuarea lucrărilor de reparații etc.

În al doilea rând, la efectuarea măsurătorilor trebuie să se țină cont și de normele factorilor conexi – nivelurile de zgomot și vibrații, care sunt indicate în documentele de reglementare.

Depășirea acestor norme indică deficiențe ale sistemului de ventilație. Viteza aerului nu trebuie să aibă nicio influență asupra acestor indicatori.

Metode de efectuare a măsurătorilor debitului de aer

În etapa de punere în funcțiune este obligatoriu să se efectueze măsurători ale debitului volumetric al aerului în sistemul de ventilație și climatizare. Aceasta va asigura posibilitatea reglării de calitate a sistemului și a funcționării sale neîntrerupte.

Astfel de măsurători se efectuează direct în conducta de aer sau pe grila de admisie. Există câteva metode simple.

Măsurători pe difuzoarele de tavan

Cel mai adesea, pentru măsurători conform acestei metode se utilizează un bolometru. Este necesar să închideți difuzorul, iar confuzorul superior să-l aplicați pe tavan. Trebuie să măsurați atât volumul total al aerului extras din încăpere, cât și fluxul de aer proaspăt.

Bolometrul se remarcă printr-o precizie ridicată datorită faptului că redresorul de flux încorporat reduce probabilitatea de eroare. Deși aparatul pare voluminos, este destul de ușor – greutatea sa nu depășește 3 kg

În unele surse, pentru măsurători se recomandă utilizarea unei sonde, introducând-o în spațiul dintre lamelele difuzorului pentru a obține un rezultat mediu.

Această abordare este ineficientă din două motive:

1. Turbulența fluxurilor este foarte ridicată, de aceea nu se poate vedea debitul real.
2. Nu este posibil să se poziționeze sonda exact în conformitate cu fluxul. Rezultatele măsurătorilor vor fi oricum distorsionate.

Astfel, nu merită să vă pierdeți timpul cu manipulări inutile ale sondei. Există metode de măsurare mult mai simple și mai precise.

Există încă o metodă de efectuare a măsurătorilor conform acestei metode. Aceasta presupune existența unui tronson drept și a unui flux uniform. Măsurătorile se efectuează prin găuri preforate.

Această metodă se remarcă printr-o precizie ridicată, dar pentru implementarea ei nu există întotdeauna condiții. Nu peste tot există tronsoane drepte, uneori este imposibil să se pregătească două găuri pentru măsurători. Și, de asemenea, pentru implementarea acestei metode este nevoie de mai multe persoane: unul trebuie să efectueze măsurătorile, al doilea – să țină scara și așa mai departe.

Având în vedere toate cele de mai sus, dacă doriți să obțineți un rezultat rapid și precis, fără eforturi inutile – folosiți bolometrul.

Măsurători pe grila de ventilație

Pentru efectuarea operațiunilor de control și măsurare conform acestei metode se utilizează un termoanemometru cu elice de la 60 la 100 mm în diametru. Elicea trebuie să fie comparabilă cu dimensiunile grilei.

Termoanemometrul este un aparat multifuncțional care poate fi folosit nu numai pentru măsurarea vitezei aerului, ci și pentru măsurarea altor parametri. Un astfel de dispozitiv va fi foarte util în casă. Atunci când achiziționați un termoanemometru, este mai bine să alegeți un aparat care are funcția de analiză și documentare a datelor.

Această metodă asigură o precizie ridicată a rezultatelor, iar numărul măsurătorilor efectuate este minim. Pentru a asigura accesul în locuri greu accesibile, puteți utiliza un prelungitor special sau o sondă telescopică.

Măsurători în conducta de aer

Pentru efectuarea măsurătorilor se utilizează o deschidere de lucru special creată în peretele canalului de aer.

Este important să respectați următoarele condiții:

• dimensiunea secțiunii acestei deschideri trebuie să corespundă exact diametrului sondei;
• locul pentru măsurători trebuie ales cu atenție. Orificiul se găurește doar pe o porțiune dreaptă, a cărei lungime trebuie să fie de cel puțin 5 diametre ale conductei de aer. Orificiul trebuie amplasat astfel încât distanța până la acesta să fie de 3 diametre, iar după acesta — de 2 diametre ale țevii.

În cazul efectuării măsurătorilor în interiorul conductei de aer, trebuie utilizat un aparat cu elice cu diametrul de la 16 la 25 mm. Dacă conducta de aer este situată la înălțime, va veni în ajutor o sondă telescopică sau un prelungitor.

Reguli de utilizare a dispozitivelor de măsurare

La măsurarea vitezei fluxului de aer și a debitului acestuia în sistemul de ventilație și climatizare, este necesară alegerea corectă a instrumentelor și respectarea următoarelor reguli de utilizare a acestora.

Acest lucru va permite obținerea unor rezultate precise ale calculului conductei de aer, precum și formarea unei imagini obiective a sistemului de ventilație.

Pentru a înregistra valorile medii ale debitului, trebuie efectuate mai multe măsurători. Numărul acestora depinde de diametrul țevii sau de dimensiunile laturilor, dacă canalul este de formă dreptunghiulară.

Respectați regimul de temperatură indicat în fișa tehnică a aparatului. De asemenea, urmăriți poziția senzorului sondei. Acesta trebuie să fie întotdeauna orientat exact în direcția fluxului de aer.

Dacă nu respectați această regulă, rezultatele măsurătorilor vor fi denaturate. Cu cât abaterea senzorului de la poziția ideală este mai mare, cu atât eroarea va fi mai mare.

Concluzii și material video util pe această temă

Amenajarea ventilației casei:

Astfel, este foarte important să respectați regulile de efectuare a măsurătorilor, deoarece cea mai mică eroare poate influența rezultatele calculelor.

Calculele corecte ale conductei de aer vor permite alegerea configurației optime a acesteia și a componentelor necesare, ceea ce va asigura funcționarea neîntreruptă și eficientă a ventilației.

Dacă aveți întrebări sau puteți completa materialul cu informații valoroase, vă rugăm să lăsați comentariile dumneavoastră, să împărtășiți experiența. Blocul de contact se află sub articol.