Výpočet plochy vzduchovodov a tvarových výrobkov: pravidlá vykonávania výpočtov + príklady výpočtov podľa vzorcov

Zárukou bezchybnej a efektívnej práce ventilácie je kvalifikovaný výpočet plochy vzduchovodov a tvarových výrobkov, od ktorého závisí výber jednotlivých prvkov aj zariadení. Cieľom výpočtu je zabezpečenie optimálnej miery výmeny vzduchu v miestnostiach v súlade s ich účelom.

V článku sme podrobne rozobrali každý z povinných etáp výpočtov: určenie prierezu a skutočnej plochy vzduchovodov, výpočet rýchlosti vzduchu a výber parametrov tvarových výrobkov. Okrem toho sme označili hlavné požiadavky kladené na veľkosť vetracích kanálov a tiež uviedli príklad výpočtu vzduchovodov pre súkromný dom.

Cieľ vykonávania výpočtov

Zvláštnosti výpočtu a výberu vzduchovodov závisia od ich typu a materiálu, z ktorého sú vyrobené. Posledná charakteristika určuje nuansy vznikajúce pri pohybe vzduchu a vlastnosti interakcie prúdu vzduchu so stenami.

Vzduchovody sú:

• kovové – môže to byť čierna oceľ, pozinkovaná, nehrdzavejúca;
• hliníkové flexibilné vlnité;
• plastové vetracie kanály – flexibilné a pevné;
• textilné.

Podľa geometrie prierezu sa vyrábajú vzduchovody kruhové, obdĺžnikové, oválne. Posledné nie sú také populárne ako prvé dve.

Aj keď existuje najsprávnejší projekt ventilačného systému, chyba pri výbere prierezov vzduchovodov môže viesť k narušeniu cirkulácie vzduchu.

Dôsledkom chýb vo výpočtoch bude zvýšená vlhkosť, a ďalej pleseň a huby v miestnosti. Bez správneho výpočtu plochy všetkých dielov nie je možné vybrať vhodné prvky ventilačného komplexu.

Od tohto parametra závisí:

• rýchlosť prúdenia vzdušnej hmoty a jej objem;
• stupeň tesnosti spojov;
• hlučnosť ventilačného systému;
• spotreba elektrickej energie.

Výpočty vykonané správne umožnia ušetriť prostriedky, pretože množstvo materiálu bude určené presne. Ale okrem ekonomických otázok sú hlavné predsa len parametre ventilácie zabezpečujúce komfortné podmienky pre život ľudí.

Všeobecné informácie pre výpočet plochy prierezu

Plocha rúr pre vzduchovod sa vypočítava podľa rôznych hodnôt:

1. Na súlad s hygienickými parametrami (SanPiN).
2. Podľa počtu obyvateľov.
3. Podľa plochy miestností.

Výsledok je možné získať ako pre samostatnú miestnosť, tak aj pre dom ako celok. Na výpočet existujú špeciálne programy so zabudovanými algoritmami. Ďalšou možnosťou výpočtu je použitie vzorcov.

Plocha prierezu vzduchovodov sa pri ich navrhovaní volí tak, aby sa vzduch po celej dĺžke pohyboval približne rovnakou rýchlosťou. Po celej dĺžke systému je množstvo vzduchu rôzne, preto plocha prierezu vzduchovodu musí narastať so zvyšujúcim sa objemom vzduchovej hmoty.

Ak uvažujeme odsávacie vetranie, plocha prierezu narastá s približovaním sa k ventilátoru. Len tak je možné zaručiť viac-menej rovnakú rýchlosť vzduchovej hmoty po celej dĺžke vzduchovodu.

S rastom kruhového prierezu klesá rýchlosť prúdenia vzduchu. Zníži sa pritom aj aerodynamický hluk. Nevýhodou takýchto vzduchovodov je rozmernosť konštrukcie, kvôli čomu nie je možná ich inštalácia do priestoru medzi hrubým a podhľadom, ako aj zvýšená cena.

Ak takáto možnosť nie je, možno uprednostniť obdĺžnikovú geometriu, pretože výška obdĺžnikového prierezu je menšia. Na druhej strane kruhové výrobky sa ľahšie inštalujú a majú aj svoje prevádzkové výhody.

Keďže kruhové vzduchovody nie je vždy možné začleniť do interiéru a estetickejšie obdĺžnikové sú drahé, ako alternatívu stojí za zváženie oválne výrobky. Sú ergonomické aj účinné.

Výber toho-ktorého variantu závisí od priorít používateľa. Ak je v popredí úspora elektrickej energie, minimálny hluk a sú všetky možnosti montáže rozmernej siete, najlepšou voľbou je kruhový tvar vzduchovodu.

Etapy vykonávania výpočtu

Výpočtové práce pozostávajú z niekoľkých etáp:

1. Vypracovanie všeobecnej schémy ventilačného systému. Tu musia byť vyznačené dĺžky priamych úsekov, otočné časti a ich typ, miesta zmeny prierezu.
2. Výber násobnosti výmeny vzduchu, identickej s hygienickými požiadavkami.
3. Výpočet rýchlosti pohybu vzduchových hmôt v potrubí. Tento parameter závisí od druhu vetrania, ktoré môže byť prirodzené alebo nútené.
4. Výpočet plochy vzduchovodov a iných parametrov.

Existuje mnoho programov na vykonávanie takýchto výpočtov.

Výpočty pomocou vzorcov pre zložitý systém sú náročnou úlohou. Pre dom malých rozmerov je výpočet plochy jednotlivých prvkov a prierezu vzduchovodov celkom možný.

Výpočet prierezu vzduchovodu

Výraz používaný na výpočet kvadratúry tvarových prvkov a vzduchovodov vyzerá takto:

Sc = (L х 2.778) : V,

kde:

• Sc — plocha v priečnom reze;
• L — prietok vzduchu cirkulujúceho v systéme;
• 2.778 — koeficient zosúlaďujúci rôzne dimenzie;
• V — rýchlosť vzduchovej lavíny v konkrétnom mieste, meria sa v metroch za sekundu.

Výsledkom výpočtu bude hodnota meraná v cm².

Existuje aj alternatívny vzorec:

S = L : k × V,

Koeficient K je v tomto prípade rovný 3600.

Určenie skutočnej plochy vzduchovodu

Bežnú plochu vetrania pre okrúhle vetracie kanály vypočítajú podľa vzorca:

S = (π x D2) : 400,

kde:

• S — skutočná plocha;
• D — priemer.

Pre potrubia obdĺžnikového prierezu:

S = (А х В) : 100,

kde:

• S — skutočná plocha;
• D — priemer;
• А — výška vzduchovodu;
• В — šírka konštrukcie.

Plocha prierezu pre rúru s oválnym prierezom sa vypočíta podľa vzorca:

S = π × А × В : 4,

kde:

• А — väčší priemer oválu;
• В — menší priemer, resp.

Existujú aj iné vzorce na výpočet plochy vzduchovodu.

Pomocou takéhoto normatívneho dokumentu, akým je SNiP, je možné porovnať rozmery prierezov vzduchovodov s požadovanými hodnotami. Takto sa vhodný rozmer vzdušného potrubia určí ešte jednoduchšie.

Niektorí výrobcovia v popise vzduchovodov uvádzajú nomogramy. Sú aj v normatívnej literatúre.

Nomogram pre kovový vzduchovod s prierezom v tvare kruhu. Hodnoty z neho sa dosadzujú do vzorca. Všetky flexibilné vzduchovody sú doplnené takýmito schémami (+)

Z nomogramov je možné získať hodnotu plochy prierezu. Je približná, ale pre vytvorenie systému s minimálnou úrovňou hluku vyhovuje.

Aby sa našli rozmery vzduchovodu pre určité odbočenie potrubia, ktorým sa prepravuje daný objem vzduchu, je potrebné vykonať nasledujúce kroky:

1. Určiť na nomograme priesečník objemu vzduchu premiestneného za 1 hodinu a čiary najväčšej rýchlosti pre výpočtový úsek.
2. V blízkosti tohto bodu nájsť hodnotu najvhodnejšieho priemeru.

Okrem toho, s nomogramom, je možné nielen uľahčiť výpočet prierezu vzduchovodov a tvarových častí, ale aj spresniť straty tlaku na úseku vzduchovej magistrály pri nastavenej rýchlosti.

Nomogram nie je nutné použiť, možno určiť potrebnú plochu prierezu v závislosti od rýchlosti vzduchovej hmoty.

Výpočet rýchlosti vzduchu

Pomocou vzorcov alebo špeciálnych tabuliek sa vypočítava rýchlosť vzduchovodu. Kľúčovým parametrom je tu ukazovateľ násobnosti, ktorý určuje objem vzduchu, pri ktorom dochádza k úplnému vetraniu miestnosti s objemom 1 m³ počas 1 hodiny.

Odborníci odporúčajú na určenie ukazovateľa násobnosti preskúmať konkrétne podmienky v existujúcich priemyselných objektoch, pre ktoré existujú skutočné údaje o emisiách plynov, toxických výparov a pod. Najlepšie je vykonať vlastný výpočet pomocou vzorcov.

Na zjednodušenie výpočtov existujú špeciálne tabuľky, z ktorých možno prevziať hotovú hodnotu ukazovateľa násobnosti, ale treba mať na pamäti, že v nich uvádzajú zaokrúhlené parametre.

Vzorec na výpočet násobnosti vyzerá takto:

N = V : W,

kde:

• N — hľadaná násobnosť;
• V — objem čerstvej vzduchovej hmoty, ktorá vstupuje do miestnosti počas hodiny;
• W — objem miestnosti.

Jednotka násobnosti — počet krát/hod, V sa meria v mᶾ/h, objem — v mᶾ.

Pozrime sa na konkrétny príklad určenia potrebného množstva vzduchu podľa násobnosti.

K dispozícii je obytná miestnosť s objemom 22 mᶾ. Bude potrebovať vzduch: L = 22 x 6 = 132 m³, tu 6 je násobnosť výmeny vzduchu prevzatá z tabuľky.

Rýchlosť pohybu hmoty (V) sa meria v m/s a určuje sa podľa vzorca:

V=L : 3600 x S,

kde:

• L — použitý vzduch (mᶾ/h);
• S — plocha vzduchovodu v reze (mᶾ).

Dodatočne ešte 2 parametre ovplyvňujú rýchlosť pohybu vzduchu: hladina hluku, koeficient vibrácií. Pri navrhovaní systému ich treba určite zohľadniť.

Príklad výpočtu pre malý dom

Na výpočet je vzatá chata s vnútornou plochou 108,8 m² a výškou od podlahy po strop 3 m. Vo vnútri sa nachádza obývacia izba, spálňa, detská izba, kuchyňa, kúpeľňa. Ukazovateľ násobnosti berieme rovný 1.

Ventilačný systém umožňuje zbaviť miestnosť nečistôt, ktoré škodia zdraviu — potenciálne nebezpečných a vyvolávajúcich alergické reakcie, zhoršujúcich blahobyt.

Najprv sa vypočíta množstvo odvádzaného a privádzaného vzduchu celkovo na budovu.

Na to sa používa metodika SNiP:

1. Keďže spálňa a obývacia izba sú rovnako veľké, množstvo odvádzaného vzduchu z nich je 21 x 3 x 1 = 63 mᶾ/h.
2. Pre detskú izbu — 24 x 3 x 1 = 72 mᶾ/h.
3. Pre kuchyňu — 22 x 3 x 1 + 100 = 166 mᶾ/h.
4. Pre kúpeľňu — 10 x 3 x 1 = 30 mᶾ/h.
5. Výsledok: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 mᶾ/h.

Chodbu a predsieň sme do výpočtu nezahrnuli. 100 mᶾ — to je objem, ktorý odchádza cez digestor v kuchyni.

Správne rozloženie prúdenia vzduchu v dome je tiež veľmi dôležitý moment. V stavbách tohto typu zvyčajne zriaďujú systém prirodzeného vetrania. Nútený prvok tu predsa len je — kuchynská digestor.

Ďalej určujú priemery vetracích kanálov. Keďže 100 m³ odvádza digestor nútene, zostáva rozdeliť zvyšných 294 m³. Tie odídu prirodzeným spôsobom cez 2 šachty. Na každú pripadne: 294 : 2 = 147 m³.

Keďže v šachtách prirodzeného vetrania kolíše rýchlosť vzduchu v rozmedzí od 0,5 do 1,5 m/s, zvyčajne vo výpočtoch berú priemernú hodnotu — 1 m/s. Po dosadení známych hodnôt do vzorca S = L : k × V, zistia: S = 147 : 3600 × 1 = 0,0408 m².

Teraz sa naskytla možnosť určiť priemer vzduchovodu s kruhovým prierezom podľa vzorca: S = (π × D2) : 400 alebo 0,0408 = (3,14 × D2) : 400.

Vyriešením tejto rovnice s jednou neznámou, pomocou jednoduchých výpočtov, zistia, že priemer vzduchovodu je 2,28 mm. Pre túto hodnotu vyberú najbližší väčší štandardný rozmer rúrky.

Pomocou tejto prevodnej tabuľky je možné vybrať ekvivalentný priemer vzduchovodu s kruhovým prierezom. To výrazne zjednodušuje výpočet.

Keď montujú vzduchovod obdĺžnikového prierezu, vyberajú jeho rozmer podľa tabuľky, orientujúc sa na plochu. Najbližšia väčšia hodnota — 200 × 250 mm.

Podľa rovnakej schémy určujú plochu prierezu odvodu pre kuchynskú digestor s tým rozdielom, že rýchlosť vzduchu je tu 3 m/s. S = 100 : 3600 × 3 = 0,083 m² alebo priemer 107 mm.

Prevodná tabuľka je potrebná vtedy, keď je potrebné vykonať výpočet vzduchovodov s obdĺžnikovým prierezom a pritom použiť tabuľku pre kruhové výrobky. Tu sú uvedené priemery vzduchovodov s kruhovým prierezom, v ktorých je pokles tlaku v dôsledku trenia rovný analogickej hodnote v obdĺžnikovej konštrukcii.

Existujú tri spôsoby určenia ekvivalentnej hodnoty:

• podľa rýchlosti;
• podľa priečneho rezu;
• podľa prietoku.

Tieto veličiny súvisia s rôznymi parametrami vzduchovodu. Pre každú z nich existuje individuálna metodika používania tabuliek. Hlavné je, aby bez ohľadu na použitú metodiku bola hodnota straty tlaku trením rovnaká.

Na záver sa vykonáva kontrola rýchlosti: V = 147 : (3600 × 0,0408) = 1,0 m/s. To zodpovedá prípustnej hranici.

Tvarové výrobky a ich výpočet

Pri montáži vzduchovodov sa priame úseky rôznych rozmerov spájajú pomocou tvarových kusov.

Pri výrobe vzduchovodov aj tvarových kusov je potrebný výpočet ich plochy. Bez toho nie je možné správne určiť potrebné množstvo materiálu na výrobu dielov.

K tvarovým kusom patria:

1. Kolená. Používajú sa na zmenu smeru vzduchovodu pod rôznymi uhlami. Môžu byť kruhové, obdĺžnikové aj oválne.
2. Prechody. Pomocou nich sa spájajú vzduchovody rôznych prierezov. Geometria je ľubovoľná – od kruhovej po kombinovanú.
3. Spojky, vsuvky. Spájajú priame úseky potrubia.
4. T-kusy. Spájajú vetvenia alebo dve vetvy vzduchovodu.
5. Zátky. Uzatvárajú prúdenie vzduchu.
6. Križovatky. Rozdeľujú alebo spájajú prúdy vzduchu.
7. Utky. Zabezpečujú viacúrovňový prechod vzduchovodu.

Na výpočet potrebných parametrov tvarových dielov sú potrebné matematické zručnosti.

Každému tvarovému dielu je pridelená osobitná úloha vo ventilačnom systéme. Výrobcovia každý z nich navrhujú samostatne. Dodávajú sa spolu s hlavnými prvkami.

Chyba v jednom parametri spôsobí zhoršenie prevádzkových vlastností systému. Neexistujú hotové vzorce na takéto výpočty.

V tabuľke sú uvedené štandardné veľkosti vzduchovodov. Aj profesionáli namiesto zložitých výpočtov používajú takéto a podobné špeciálne tabuľky.

Mnohí projektanti používajú špeciálne programy, online kalkulačky. Stačí zadať počiatočné hodnoty a získať hotové parametre.

Programy umožňujú nielen určiť potrebné hodnoty všetkých častí, ale aj vytvoriť ich rozvinutie. Takéto rozvinutie vytlačené na 3D tlačiarni umožňuje dokonalé prispôsobenie ventilačných kanálov.

Základné požiadavky na výpočet

Pri určovaní konečných parametrov vzduchovodov je potrebné zohľadniť, že určenie plochy vzduchovodov musí zaručiť, že:

1. Zabezpečuje sa teplotný režim v miestnosti. Tam, kde je prebytok tepla, je zabezpečené jeho odstránenie, a tam, kde je nedostatok, sú straty minimalizované.
2. Rýchlosť pohybu vzduchu nijako neznižuje úroveň komfortu osôb nachádzajúcich sa v miestnosti. V oblastiach pracovných zón je povinná prítomnosť čistenia vzduchu.
3. Škodlivé chemické zlúčeniny a suspendované častice prítomné vo vzduchu sú v množstve zodpovedajúcom GOST 12.1.005-88.

Pre jednotlivé miestnosti je povinnou podmienkou výberu plochy vzduchovodov neustále udržiavanie pretlaku a vylúčenie prívodu vzduchu zvonku.

Pri výpočte odporu hlavného potrubia sa berú do úvahy tlakové straty. Aby počas pohybu prúd vzduchovej hmoty dokázal prekonať odpor, je potrebný zodpovedajúci tlak.

Do kategórie miestností, kde je potrebný pretlak, patria pivnice, ako aj miestnosti, v ktorých sa môžu hromadiť škodlivé látky.

Závery a užitočné video k téme

Online program na pomoc projektovému inžinierovi:

Príbeh o organizácii vetrania súkromného domu ako celku:

Plocha prierezu, tvar, dĺžka vzduchovodu – to sú niektoré z parametrov, ktoré určujú výkon vetracieho systému. Správny výpočet je mimoriadne dôležitý, pretože od neho závisí priepustnosť vzduchu, ako aj rýchlosť prúdenia a efektívna prevádzka konštrukcie ako celku.

Pri použití online kalkulačky bude presnosť výpočtu vyššia ako pri ručnom výpočte. Tento výsledok sa vysvetľuje tým, že program automaticky zaokrúhľuje hodnoty na presnejšie.

Máte osobné skúsenosti s navrhovaním, zriaďovaním a výpočtom systému vzduchovodov? Chcete sa podeliť o nadobudnuté vedomosti alebo položiť otázky k téme? Prosím, zanechajte komentáre a zapojte sa do diskusií – formulár pre spätnú väzbu sa nachádza nižšie.