Calculul suprafeței conductelor de aer și a pieselor de formă: reguli de efectuare a calculelor + exemple de calcule după formule

Cheia funcționării impecabile și eficiente a ventilației este calculul corect al suprafeței conductelor de aer și al pieselor de formă, de care depinde selectarea atât a elementelor individuale, cât și a echipamentului. Scopul calculului este asigurarea unei rate optime de schimb a aerului în încăperi, în conformitate cu destinația acestora.

În articol, am analizat în detaliu fiecare dintre etapele obligatorii de calcul: determinarea secțiunii și a suprafeței reale a conductelor de aer, calculul vitezei aerului și selectarea parametrilor pieselor de formă. În plus, am evidențiat principalele cerințe privind dimensiunea canalelor de ventilație și am prezentat un exemplu de calcul al conductelor de aer pentru o casă privată.

Scopul efectuării calculelor

Particularitățile calculului și ale selecției conductelor de aer depind de tipul și materialul din care sunt fabricate. Ultima caracteristică determină nuanțele care apar în timpul mișcării aerului și particularitățile interacțiunii fluxului de aer cu pereții.

Conductele de aer pot fi:

• metalice – acestea pot fi din oțel negru, zincat, inoxidabil;
• din aluminiu flexibile ondulate;
• canale de ventilație din plastic – flexibile și rigide;
• din material textil.

După geometria secțiunii, conductele de aer sunt fabricate rotunde, dreptunghiulare, ovale. Ultimele nu sunt la fel de populare ca primele două.

Chiar dacă există cel mai corect proiect al sistemului de ventilație, o eroare în alegerea secțiunilor conductelor de aer poate duce la perturbarea circulației aerului.

Consecința erorilor de calcul va fi umiditatea ridicată, iar mai departe mucegaiul și ciupercile în încăpere. Fără un calcul corect al suprafeței tuturor pieselor, este imposibil să selectați elementele potrivite ale complexului de ventilație.

De acest parametru depinde:

• viteza de curgere a masei de aer și volumul acesteia;
• gradul de etanșeitate al îmbinărilor;
• zgomotul sistemului de ventilație;
• consumul de energie electrică.

Calculele efectuate corect vor permite economisirea de fonduri, deoarece cantitatea de material va fi determinată exact. Dar, pe lângă aspectele economice, principalele rămân totuși parametrii de ventilație care asigură condiții confortabile de viață pentru oameni.

Informații generale pentru calculul ariei secțiunii

Aria țevilor pentru conducta de aer se calculează pe baza diferitelor valori:

1. În conformitate cu parametrii sanitaro-igienici (SanPiN).
2. După numărul de locuitori.
3. După suprafața camerelor.

Rezultatul poate fi obținut atât pentru o singură încăpere, cât și pentru întreaga casă. Pentru calcul, există programe speciale cu algoritmi încorporați. O altă opțiune de calcul este utilizarea formulelor.

Aria secțiunii transversale a conductelor de aer la proiectare se alege astfel încât aerul să se deplaseze pe toată lungimea cu o viteză aproximativ constantă. Pe întreaga lungime a sistemului, cantitatea de aer este diferită, deci aria secțiunii transversale a conductei trebuie să crească odată cu creșterea volumului masei de aer.

Dacă analizăm ventilația de evacuare, aria secțiunii transversale crește pe măsură ce ne apropiem de ventilator. Numai astfel se poate garanta o viteză mai mult sau mai puțin constantă a masei de aer pe întreaga lungime a conductei de aer.

Odată cu creșterea secțiunii circulare, viteza fluxului de aer scade. De asemenea, zgomotul aerodinamic se reduce. Dezavantajul acestor conducte este voluminozitatea construcției, ceea ce face imposibilă instalarea lor în spațiul dintre tavanul brut și cel suspendat, precum și costul crescut.

Dacă o astfel de posibilitate nu există, se poate prefera geometria dreptunghiulară, deoarece înălțimea secțiunii dreptunghiulare este mai mică. Pe de altă parte, produsele circulare sunt mai ușor de instalat și au și avantajele lor operaționale.

Deoarece conductele de aer circulare nu pot fi întotdeauna integrate în interior, iar cele dreptunghiulare, mai estetice, sunt scumpe, ca alternativă, merită să luați în considerare produsele ovale. Acestea sunt atât ergonomice, cât și eficiente.

Alegerea uneia sau altei opțiuni depinde de prioritățile utilizatorului. Dacă în prim-plan sunt economisirea energiei electrice, zgomotul minim și există toate posibilitățile de montare a unei rețele de dimensiuni mari, cea mai bună alegere este forma circulară a conductei de aer.

Etapele efectuării calculului

Lucrările de calcul constau în mai multe etape:

1. Întocmirea schemei generale a sistemului de ventilație. Aici trebuie marcate lungimile tronsoanelor drepte, părțile de cotitură și tipul lor, locurile de modificare a secțiunii.
2. Alegerea ratei de schimb a aerului, identică cu cerințele sanitaro-igienice.
3. Calcularea vitezei de mișcare a maselor de aer prin conductă. Acest parametru depinde de tipul de ventilație, care poate fi naturală sau forțată.
4. Calcularea ariei conductelor de aer și a altor parametri.

Există multe programe pentru efectuarea unor astfel de calcule.

Calculele cu ajutorul formulelor pentru un sistem complex nu sunt o sarcină simplă. Pentru o casă de dimensiuni mici, calcularea ariei elementelor individuale, a secțiunii conductelor de aer este pe deplin posibilă.

Calculul secțiunii conductei de aer

Expresia utilizată pentru calculul ariei elementelor de formă și a conductelor de aer este următoarea:

Sc = (L × 2.778) : V,

unde:

• Sc — aria secțiunii transversale;
• L — debitul fluxului de aer care circulă în sistem;
• 2.778 — coeficientul care corelează diferitele dimensiuni;
• V — viteza fluxului de aer într-un punct specific, măsurată în metri pe secundă.

Rezultatul calculului va fi o valoare măsurată în cm².

Există și o formulă alternativă:

S = L : k × V,

Coeficientul K în acest caz este egal cu 3600.

Determinarea suprafeței reale a conductei de aer

Aria regulată a ventilației pentru canalele de ventilație circulare se calculează cu formula:

S = (π × D²) : 400,

unde:

• S — aria reală;
• D — diametrul.

Pentru conducte cu secțiune dreptunghiulară:

S = (A × B) : 100,

unde:

• S — aria reală;
• D — diametrul;
• A — înălțimea conductei de aer;
• B — lățimea construcției.

Aria secțiunii pentru o țeavă cu secțiune ovală se calculează cu formula:

S = π × A × B : 4,

unde:

• A — diametrul mare al ovalului;
• B — diametrul mic, respectiv.

Există și alte formule pentru calcularea ariei conductei de aer.

Folosind un astfel de document normativ precum SNiP, se pot compara dimensiunile secțiunilor conductelor de aer cu valorile cerute. Astfel, dimensiunea adecvată a conductei de aer se determină și mai simplu.

Unii producători oferă nomograme în descrierea conductelor de aer. Acestea se găsesc și în literatura normativă.

Nomograma pentru o conductă de aer metalică cu secțiune circulară. Valorile din aceasta se introduc în formulă. Toate conductele de aer flexibile sunt completate cu astfel de scheme (+)

Din nomograme se poate lua valoarea ariei secțiunii. Aceasta este aproximativă, dar este potrivită pentru crearea unui sistem cu un nivel minim de zgomot.

Pentru a găsi dimensiunile conductei de aer pentru o anumită ramificație a conductei prin care se transportă un volum de aer dat, trebuie efectuate următoarele acțiuni:

1. Determinați pe nomogramă punctul de intersecție dintre volumul de aer transportat într-o oră și linia vitezei maxime pentru sectorul de calcul.
2. Lângă acest punct, găsiți valoarea diametrului cel mai potrivit.

În plus, având nomograma, se poate nu numai facilita calculul secțiunii conductelor de aer și a pieselor de formă, ci și preciza pierderile de presiune pe un segment al magistralei de aer la o viteză stabilită.

Nu este obligatoriu să se folosească nomograma; se poate determina aria necesară a secțiunii în funcție de viteza masei de aer.

Calculul vitezei aerului

Folosind formule sau tabele speciale, se calculează viteza aerului în conductă. Parametrul cheie aici este rata de schimb, care determină volumul de aer necesar pentru o ventilare completă a unei încăperi cu volumul de 1 m³ într-o oră.

Specialiștii recomandă, pentru determinarea ratei de schimb, să se studieze condițiile specifice de la instalațiile industriale existente, pentru care există date reale privind emisiile de gaze, vapori toxici etc. Cel mai bine este să efectuați un calcul propriu folosind formule.

Pentru simplificarea calculelor, există tabele speciale de unde puteți lua o valoare gata a ratei de schimb, dar trebuie să țineți cont că acestea oferă parametri rotunjiți.

Formula pentru calcularea ratei este:

N = V : W,

unde:

• N — rata căutată;
• V — volumul de aer proaspăt care intră în încăpere într-o oră;
• W — volumul camerei.

Unitatea de rată — număr de ori/oră, V se măsoară în m³/h, volumul — în m³.

Să analizăm un exemplu concret de determinare a cantității necesare de aer în funcție de rată.

Avem o cameră de locuit cu volumul de 22 m³. Pentru aceasta este necesar aer: L = 22 x 6 = 132 m³, aici 6 este rata de schimb de aer, luată din tabel.

Viteza de deplasare a masei (V) se măsoară în m/s și se determină prin formula:

V = L : 3600 x S,

unde:

• L — aerul utilizat (m³/h);
• S — secțiunea transversală a conductei de aer (m²).

În plus, încă 2 parametri influențează viteza de deplasare a aerului: nivelul de zgomot, coeficientul de vibrație. La proiectarea sistemului, aceștia trebuie luați în considerare obligatoriu.

Exemplu de calcul pentru o casă mică

Pentru calcul s-a luat o casă cu suprafața interioară de 108,8 m² și înălțimea de la podea la tavan de 3 m. În interior se află sufragerie, dormitor, cameră pentru copii, bucătărie, baie. Considerăm rata de schimb egală cu 1.

Sistemul de ventilație permite eliminarea din încăpere a impurităților dăunătoare sănătății — potențial periculoase și care provoacă reacții alergice, înrăutățind starea de bine.

Mai întâi se calculează cantitatea de aer evacuat și intrat în total pentru întreaga clădire.

Se aplică metodologia SNiP:

1. Deoarece dormitorul și sufrageria au aceeași suprafață, cantitatea de aer evacuat din ele este 21 x 3 x 1 = 63 m³/h.
2. Pentru camera copiilor — 24 x 3 x 1 = 72 m³/h.
3. Pentru bucătărie — 22 x 3 x 1 + 100 = 166 m³/h.
4. Pentru baie — 10 x 3 x 1 = 30 m³/h.
5. În total: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 m³/h.

Coridorul și holul nu au fost incluse în calcul. 100 m³ reprezintă volumul care se elimină prin hota din bucătărie.

Distribuția corectă a fluxurilor de aer în casă este, de asemenea, un aspect foarte important. În clădirile de acest tip se instalează de obicei un sistem de ventilație naturală. Elementul forțat este totuși prezent — hotă de bucătărie.

Apoi se determină diametrele canalelor de ventilație. Deoarece hota elimină forțat 100 m³, rămâne de distribuit restul de 294 m³. Acestea vor ieși în mod natural prin 2 canale. Pentru fiecare va reveni: 294 : 2 = 147 mᶾ.

Deoarece în canalele de ventilație naturală viteza aerului variază între 0,5 și 1,5 m/s, de obicei în calcule se ia valoarea medie — 1 m/s. Substituind valorile cunoscute în formula S = L : k × V, se obține: S = 147 : 3600 × 1 = 0,0408 m².

Acum a apărut posibilitatea de a determina diametrul conductei cu secțiune circulară prin formula: S = (π × D2) : 400 sau 0,0408 = (3,14 × D2) : 400.

Rezolvând această ecuație cu o singură necunoscută, prin calcule simple, se obține că diametrul conductei este de 2,28 mm. Pentru această valoare se alege cea mai apropiată dimensiune standard mai mare a țevii.

Cu ajutorul acestui tabel de conversie se poate alege diametrul echivalent al conductei cu secțiune circulară. Acest lucru simplifică considerabil calculul.

Atunci când se montează o conductă cu secțiune dreptunghiulară, dimensiunea acesteia se alege din tabel, în funcție de suprafață. Cea mai apropiată valoare mai mare este 200 × 250 mm.

După aceeași schemă se determină aria secțiunii racordului pentru hota de bucătărie, cu diferența că viteza aerului aici este de 3 m/s. S = 100 : 3600 × 3 = 0,083 m² sau diametrul 107 mm.

Tabelul de conversie este necesar atunci când trebuie efectuat calculul conductelor cu secțiune dreptunghiulară și aplicat tabelul pentru produsele circulare. Aici sunt prezentați diametrii conductelor cu secțiune circulară, la care scăderea presiunii datorată frecării este egală cu valoarea similară într-o construcție dreptunghiulară.

Există trei moduri de determinare a valorii echivalente:

• după viteză;
• după secțiunea transversală;
• după debit.

Aceste mărimi sunt legate de diferiți parametri ai conductei. Pentru fiecare dintre ele există o metodologie individuală de utilizare a tabelelor. Principalul lucru este ca, indiferent de metodologia aplicată, valoarea pierderii de presiune prin frecare să fie aceeași.

În concluzie, se efectuează verificarea vitezei: V = 147 : (3600 × 0,0408) = 1,0 m/s. Aceasta corespunde limitei admisibile.

Piese de formă și calculul lor

La montarea conductelor de ventilație, tronsoanele drepte de diferite dimensiuni se conectează cu ajutorul pieselor speciale.

La producția atât a conductelor, cât și a pieselor speciale este necesar calculul suprafeței acestora. Fără aceasta, nu se poate determina corect cantitatea necesară de material pentru fabricarea pieselor.

La piesele speciale se numără:

1. Coturi. Ele sunt folosite pentru a schimba direcția conductei de aer sub diferite unghiuri. Pot fi rotunde, dreptunghiulare sau ovale.
2. Tranziții. Cu ajutorul lor se conectează conducte de aer de diferite secțiuni. Geometria poate fi orice — de la rotundă la combinată.
3. Mufe, nipluri. Acestea conectează segmentele drepte ale conductei principale.
4. Teuri. Acestea articulează ramificațiile sau două ramuri ale conductei de aer.
5. Capace. Acestea blochează fluxul de aer.
6. Cruci. Acestea separă sau conectează fluxurile de aer.
7. Rațe. Acestea asigură o tranziție între diferite niveluri ale conductei de aer.

Pentru a calcula parametrii necesari ai pieselor speciale, sunt necesare abilități matematice.

Fiecărei piese de legătură îi este atribuit un rol special în sistemul de ventilație. Producătorii proiectează fiecare dintre ele separat. Acestea sunt livrate împreună cu elementele principale.

O eroare făcută într-un singur parametru va duce la deteriorarea caracteristicilor de funcționare ale sistemului. Nu există formule gata făcute pentru astfel de calcule.

În tabel sunt prezentate dimensiunile standard ale conductelor de aer. Chiar și profesioniștii, în loc de calcule complexe, folosesc astfel de tabele speciale sau similare.

Mulți proiectanți utilizează programe speciale, calculatoare online. Este necesar doar să introduceți valorile inițiale și să obțineți la ieșire parametrii gata pregătiți.

Programele permit nu numai determinarea valorilor necesare ale tuturor pieselor, ci și realizarea dezvoltării lor. O astfel de dezvoltare, tipărită pe o imprimantă 3D, permite o ajustare perfectă a canalelor de ventilație.

Cerințe principale pentru calcul

La determinarea parametrilor finali ai conductelor de aer, trebuie să se țină cont de faptul că determinarea ariei conductelor trebuie să garanteze că:

1. Se asigură regimul de temperatură în încăpere. Acolo unde există un exces de căldură, este prevăzută eliminarea acesteia, iar acolo unde există un deficit, pierderile de căldură sunt reduse la minimum.
2. Viteza de deplasare a aerului nu reduce în niciun fel nivelul de confort al persoanelor aflate în încăpere. În zonele de lucru, este obligatorie prezența purificării aerului.
3. Compușii chimici nocivi și particulele în suspensie prezente în aer se află într-o cantitate corespunzătoare GOST 12.1.005-88.

Pentru anumite încăperi, o condiție obligatorie pentru selectarea ariei conductelor de aer este menținerea constantă a presiunii și excluderea admisiei de aer din exterior.

La calcularea rezistenței conductei principale, se iau în considerare pierderile de presiune. Pentru ca fluxul de masă de aer să poată depăși rezistența în timpul mișcării, este necesară o presiune corespunzătoare.

În categoria încăperilor în care este necesară presurizarea se includ subsolurile, precum și încăperile în care se pot acumula substanțe nocive.

Concluzii și material video util pe această temă

Program online în ajutorul inginerului proiectant:

Reportaj despre organizarea ventilației unei case private în ansamblu:

Aria secțiunii, forma și lungimea conductei de aer sunt câțiva dintre parametrii care determină performanța sistemului de ventilație. Calculul corect este extrem de important, deoarece de acesta depind capacitatea de transport a aerului, viteza fluxului și funcționarea eficientă a întregii construcții.

Atunci când se utilizează un calculator online, gradul de precizie al calculului va fi mai mare decât la calculul manual. Un astfel de rezultat se explică prin faptul că programul rotunjește automat valorile la cele mai exacte.

Aveți experiență personală în proiectarea, amenajarea și calculul sistemului de conducte de aer? Doriți să împărtășiți cunoștințele acumulate sau să adresați întrebări pe această temă? Vă rugăm să lăsați comentarii și să participați la discuții – formularul de feedback se află mai jos.