Как правильно рассчитать диаметр трубы для системы вентиляции

Монтаж системы вентиляции в жилом доме или гараже является основным условием создания комфортного микроклимата. Лучший способ стабилизации влажности в помещении – циркуляция воздуха. Для организации приточной вентиляции необходимо правильно рассчитать диаметр труб.

Прежде чем приступить к выбору материала вентиляционных труб и их диаметра, следует выяснить критерии выбора. Лучше всего ориентироваться на нормативные документы. Согласно им основным показателем правильно спроектированной и уставленной системы вентиляции является показатель кратности воздухообмена. Помимо него для жилых зданий следует учитывать санитарные нормы.

Согласно этому параметру расчетный показатель притока воздуха в помещение зависит от его целевого назначения.

• Жилое здание. Оптимальный объем притока воздуха составляет 3 м³/час на 1 м² независимо от количества пребывающих в нем людей. По санитарным нормам на 1 одного постоянно проживающего требуется 60 м³/час, а для временно находящегося – 20.
• Подсобное помещение (гараж). Для средней площади гаража необходимо обеспечить приток воздуха 180 м³/час.

Для основы берется естественная вентиляция, без установки вспомогательных устройств. Существует система расчетов, которую из-за сложности трудно применить на практике для частного дома, квартиры или гаража. Проще воспользоваться простыми соотношениями площади помещения к сечению вентиляционного отверстия:

• Жилое здание – на 1 м² площади необходимо 5,4 см² сечения вентиляционной трубы.
• Гараж – на 1 м² 17,6 см² сечения.

Т.е. для комнаты, площадью 30 м² выбирается труба с сечением 162 см², или диаметром 14 см. Такая же методика применима для расчета вентиляции в гараже. Необходимо помнить, что для полноценного воздухообмена устанавливают 2 трубы – в нижней части помещения монтируют входную для притока воздуха, а в верхней выходной патрубок.

Это лишь один из немногих показателей, который необходимо учитывать при расчете системы вентиляции. Кроме него принимают во внимание длину воздуховодов, возможность принудительного притока воздушных масс и т.д. Поэтому полноценный расчет системы возможен только профессионалами.

Вентиляционные трубы – размер имеет значение

Как правило, при самостоятельном проектировании вентиляционной системы люди не любят особо усложнять задачу и подбирают размеры что называется наугад. Обычно диаметр с запасом и на работе вентиляции это не особо сказывается, но такой подход инженерам не к лицу. Не лишним будет знать, как правильно нужно подбирать вентиляционные трубы.

Трубы для вентиляции

Какой должна быть вентиляционная труба

Вентиляция по сравнению с другими системами, например, водопроводом не будет испытывать в ходе эксплуатации значительные нагрузки, а значит, нет нужды в значительной толщине металла. Поэтому первым требованием к металлическому воздуховоду можно назвать небольшую толщину стенки.

Вторым важным параметром считается устойчивость к коррозии. Все-таки уровень влажности воздуха, проходящего по каналам, достаточно высок, так что металл не должен через 6-12 месяцев покрыться слоем ржавчины.

Для вентиляции используются оцинкованные трубы

Ну, а самой важной характеристикой можно считать диаметр, от этого напрямую зависит эффективность работы вентиляционной системы. Вентиляционная труба 120 мм имеет площадь сечения 113,04 см 2 , диаметр, например, 75 мм – всего 44,15 см 2 . Понятно, что если площади сечения отличаются в 2,56 раза, то и объем воздуха за единицу времени они смогут пропустить разный (при равной скорости потока).

Нормативная база

Основным показателем, который используется при подборе диаметра воздуховода, можно считать расход воздуха в единицу времени. В СНиП 41-01-2003 записаны основные требования к вентсистеме как с точки зрения продуктивности, так и по части геометрических размеров.

Например, согласно этому нормативу для жилого помещения приток воздуха должен составлять (на 1-го человека):

• для помещений с площадью более 20 м 2 – либо 30 м 3 /час, либо не меньше 0,35 воздухообмена, рассчитанного, исходя из всего объема квартиры. Окончательно при расчетах принимается большее значение;
• если же площадь помещения не превышает 20 м 2 , то воздухообмен можно просто принять исходя из средней величины 3 м 3 /час на 1 м 2 площади.

Нормативные значения воздухообмена

То есть через комнату средних размеров (19-20 м 2 ) в час вентиляция должна обеспечить циркуляцию порядка 60 м 3 . Малый типоразмер, например, вентиляционная труба 75 мм просто не справится с этой задачей.

Обратите внимание! Теоретически можно увеличить объем подаваемого воздуха даже через малое сечение, достаточно просто установить мощный вентилятор. Но это приведет к большому увеличению скорости воздушного потока. Вряд ли в квартире нужны сквозняки и завывания ветра в вентиляции.

Тот же норматив (СНиП 41-01-2003) содержит и некоторые требования по части размеров трубопровода.

Что касается профильных воздуховодов, то ориентироваться нужно по большей стороне:

• при размере до 250 мм толщина стенки должна быть равной 0,5 мм;
• с ростом размеров до 1250 – 2000 мм толщина стенки увеличивается до 0,9 мм;
• если размер большей стороны превышает 2000 мм, то нужен дополнительный расчет по обоснованию толщины металла.

На фото – обычная вентиляционная труба

Если свои ограничения и по части круглых вентканалов:

• например, круглые вентиляционные каналы диаметром менее 200 мм допускается использовать только если толщина стенки не превышает 0,5 мм. Даже если вентиляционная труба 160 мм будет иметь толщину стенки 0,6 мм, строго следуя нормативу ее должны заменить. В частном строительстве, конечно, таких жестких ограничений нет;
• а вот в случае с крупным диаметром (от 1800 до 2000 мм) толщину стали можно увеличить до 1,4 мм. Это необходимо, чтобы воздуховод просто не согнулся под собственным весом.

Подбор воздуховода

При определении размеров сечения нужно учитывать и скорость движения воздуха. Вентиляционный трубопровод, расположенный в квартире, не должен быть источником постоянного шума, а скорость потока воздуха, поступающего в квартиру (касается и приточных, и вытяжных каналов) не должна стать причиной дискомфорта.

По этой причине для разных участков вентиляционной системы вводятся свои рекомендованные показатели скорости движения воздуха, что сильно влияет на воздухообмен. Например, вентиляционная труба 200 мм диаметром при скорости движения воздуха 1,0 м/с сможет обеспечить воздухообмен на уровне 113 м 3 /час. При увеличении скорости до 1,5 м/с воздухообмен вырастет в 1,5 раза – до 169,5 м 3 /час.

Зависимость воздухообмена от скорости воздушного потока и диаметра

При этом многое зависит от способа циркуляции воздуха (естественная или принудительная). Так, для систем с естественной циркуляцией максимальная скорость воздушного потока может доходить до 2 м/с (в шахтах), в воздуховодах в квартирах воздушный поток движется с меньшей скоростью.

А вот если вентиляционная труба в частном доме дополнена канальным вентилятором, то скорость потока возрастает.

Так как разброс мощности вентиляторов достаточно велик, приходится ориентироваться на рекомендованные значения для разных участков системы:

• на уровне приточной решетки скорость не должна превышать 1 – 3 м/с;
• вытяжная решетка – 1,5 – 3,0 м/с;
• распределитель воздуха – 1,5 – 2,0 м/с;
• боковой канал – 4,0 – 5,0 м/с;
• магистральный вентканал – 6,0 – 8,0 м/с.

Ориентировочные значения скоростей на разных участках вентсистемы

Порядок подбора сечения воздуховода

Инструкция по самостоятельному подбору сечения состоит всего из нескольких пунктов:

• сперва нужно определиться с нормой воздухообмена в помещении;
• затем, задавшись определенной скоростью движения воздуха, рассчитывается площадь вентканала. Расчет ведется по формуле

Для того, чтобы определить диаметр вентиляционной трубы используется формула.

• так как при подборе типового размера пришлось полученный результат округлять, то нужно проверить насколько изменилась скорость движения воздушного потока. Просто из предыдущих формул нужно вывести выражения для определения скорости

где а и b – размеры прямоугольного сечения, м.

Что касается воздухообмена, то можно использовать 2 подхода для его определения, но когда расчеты выполняются своими руками, то часто просто задаются нормой 30 м 3 /час на 1 человека. В общем случае возможны такие варианты:

• с учетом кратности замены воздуха в помещении, в таком случае величина воздухообмена определяется по формуле

где V – объем помещения, м 3 /час;

n – норма кратности воздухообмена (как правило, для жилых домов принимается в пределах 1-3).

• с учетом нормы воздухообмена на 1-го человека в здании (величина воздухообмена в этом случае рассмотрена в начале статьи).

Пример подбора размеров воздуховода

Пусть нужно подобрать размеры вентканала для обеспечения вытяжки в комнате размером 4х5х3 м. В комнате планируется нахождение только 1-го человека в течение долгого времени.

Расчет проводится в такой последовательности:

• определяется воздухообмен – в нашем случае можно задаться значением 60 м 3 /час (из расчета 3,0 м 3 /час на каждый 1,0 м 2 площади);
• принимается скорость движения воздуха в канале – можно остановиться на значении 1,0 м/с;
• определяется площадь сечения A = 60/(3600∙1,0) = 166,67 см 2 ;
• подбирается соответствующий типоразмер. В нашем случае можно выбрать либо круглый воздуховод 140 мм (площадь сечения 154 см 2 ), либо прямоугольное сечение 100х200 мм (площадь 200 см 2 );

Воздухообмен в зависимости от скорости и диаметра для профильных труб

• проверяется скорость. Для круглого канала она составит v = 60/(3600∙0,0154) = 1,08 м/с, а для прямоугольного сечения – v = 60/(3600∙0,0200) = 0,83 м/с. Оба значения находятся в допустимых пределах, так что решающим фактором при выборе может стать цена и способ монтажа труб.

На что нужно обратить внимание при выборе воздуховода

При выборе воздуховода нужно учитывать не только расчетную часть, но и сразу задуматься об удобстве монтажа. В приведенном примере расчета подобран воздуховод с примерно одинаковой производительностью, но в случае с круглым сечением его диаметр составляет 160 мм, а в случае с прямоугольным высота сечения лишь 100 мм. Когда будет выполняться монтаж вентиляционных труб, экономия 60 мм по высоте может быть очень важной.

С точки зрения монтажа профильный воздуховод предпочтительнее

Помимо этого, внимание стоит обратить на такие мелочи как:

• защита от шума и утепление. Иногда лучше приобрести воздуховоды с заводским шумо- и теплоизоляционным слоем;

Обратите внимание! Утепление вентиляционных труб необходимо по той причине, что зимой воздух в неутепленном трубопроводе будет слишком быстро остывать и возникнут проблемы с тягой.

• если в некоторых местах воздуховод должен часто изгибаться под большими углами, то может быть оправдано использование гибкой трубы. Такие воздуховоды могут выполняться полужесткими (из алюминиевой фольги, навитой на стальной каркас) и из ПВХ. Основное преимущество, которое дает гибкая вентиляционная труба – возможность плавного поворота (это благотворно влияет на аэродинамику) и снижение до минимума числа фасонных элементов.

Гибкий трубопровод может изгибаться в любом направлении

Подведение итогов

Залогом качественной вентиляции можно назвать правильно составленный проект вентсистемы. Немалую роль при этом играет не только расположение воздуховодов, но и их расчет (имеется в виду подбор размеров сечения). Предложенные в статье рекомендации помогут избежать типичных ошибок новичков, а вентиляция квартиры будет стабильно работать всегда.

На видео в этой статье показан пример уже смонтированной вентсистемы из прямоугольных труб.

Выбор и расчет диаметра воздуховода

Диаметр воздуховода рассчитывается несколькими методами, в результате получают исходные данные для выбора оптимальной вентиляционной системы. Параметры и размеры промышленной вентиляции прописаны в положениях строительных норм и правил, в зависимости от назначения к каждому помещению выдвигаются индивидуальные требования по кратности обмена воздуха, шумности, местам расположения воздуховодов и их габаритам.

Зачем нужен расчет диаметров воздухопроводов

Промышленная вентиляция проектируется с учетом нескольких фактов, на все существенное влияние оказывает сечение воздухопроводов.

1. Кратность обмена воздуха. Во время расчетов принимаются во внимание особенности технологии, химический состав выделяемых вредных соединений, и габариты помещения.
2. Шумность. Системы вентиляции не должны ухудшать условия труда по параметру шумности. Сечение и толщина подбирается таким образом, чтобы минимизировать шум воздушных потоков.
3. Эффективность общей системы вентиляции. К одному магистральному воздухопроводу могут присоединяться несколько помещений. В каждом из них должны выдерживаться свои параметры вентиляции, а это во многом зависит от правильности выбора диаметров. Они выбираются с таким расчетом, чтобы размеры и возможности одного общего вентилятора могли обеспечивать регламентируемые режимы системы.
4. Экономичность. Чем меньше размеры потерь энергии в воздуховодах, тем ниже потребление электрической энергии. Одновременно нужно принимать во внимание стоимость оборудования, выбирать экономически обоснованные габариты элементов.

Эффективная и экономичная система вентиляции требует сложных предварительных расчетов, заниматься этим могут только специалисты с высшим образованием. В настоящее время для промышленной вентиляции чаще всего используются пластиковые воздуховоды, они отвечают всем современным требованиям, дают возможность уменьшить не только габариты и себестоимость вентиляционной системы, но и затраты на ее обслуживание.

Пластиковая промышленная вентиляция

Расчет диаметра воздухопровода

Для расчетов габаритов нужно иметь исходные данные: максимально допустимую скорость движения воздушного потока и объем пропускаемого воздуха в единицу времени. Эти данные берутся из технических характеристик вентиляционной системы. Скорость движения воздуха оказывает влияние на шумность системы, а она строго контролируется санитарными государственными организациями. Объем пропускаемого воздуха должен отвечать параметрам вентиляторов и требуемой кратности обмена. Расчетная площадь воздухопровода определяется по формуле Sс = L × 2,778 / V, где:

Sс – площадь сечения воздуховода в квадратных сантиметрах; L – максимальная подача (расход) воздуха в м 3 /час;
V – расчетная рабочая скорость воздушного потока в метрах за секунду без пиковых значений;
2,778 – коэффициент для перевода различных метрических чисел к значениям диаметра в квадратных сантиметрах.

Проектировщики вентиляционных систем учитывают следующие важные зависимости:

1. При необходимости подачи одинакового объема воздуха уменьшение диаметра воздухопроводов приводит к возрастанию скорости воздушного потока. Такое явление имеет три негативных последствия. Первое – увеличение скорости движения воздуха увеличивает шумность, а этот параметр контролируются санитарными нормами и не может превышать допустимых значений. Второе – чем выше скорость движения воздуха, тем выше потери энергии, тем мощнее нужны вентиляторы для обеспечения заданных режимов функционирования системы, тем больше их размеры. Третье – небольшие габариты воздухопроводов не в состоянии правильно распределять потоки между различными помещениями.

Зависимость скорости воздуха от диаметра воздухопровода

1. Неоправданное увеличение диаметров воздуховодов повышает цену вентиляционной системы, создает сложности во время монтажных работ. Большие размеры оказывают негативное влияние на стоимость обслуживания системы и себестоимость изготавливаемой продукции.

Чем меньше диаметр воздухопровода, тем быстрее скорость движения воздуха. А это не только повышает шумность и вибрацию, но и увеличивает показатели сопротивления воздушного потока. Соответственно, для обеспечения необходимой расчетной кратности обмена требуется устанавливать мощные вентиляторы, что увеличивает их размеры и экономически невыгодно при современных ценах на электрическую энергию.

При увеличении диаметров вышеописанные проблемы исчезают, но появляются новые – сложность монтажа и высокая стоимость габаритного оборудования, включая различную запорную и регулирующую арматуру. Кроме того, воздуховоды большого диаметра требуют много свободного места для установки, под них приходится проделывать отверстия в капитальных стенах и перегородках. Еще одна проблема – если они используются для обогрева помещений, то большие размеры воздуховода требуют увеличенных затрат на мероприятия по теплозащите, из-за чего дополнительно возрастает сметная стоимость системы.

В упрощенных вариантах расчетов принимается во внимание, что оптимальная скорость воздушных потоков должна быть в пределах 12–15 м/с, за счет этого удается несколько уменьшить их диаметр и толщину. В связи с тем, что магистральные воздуховоды в большинстве случаев прокладываются в специальных технических каналах, уровнем шумности можно пренебрегать. В ответвлениях, заходящих непосредственно в помещения, скорость воздуха уменьшается до 5–6 м/с, за счет чего уменьшается шумность. Объем воздуха берется из таблиц СаНиПина для каждого помещения в зависимости от его назначения габаритов.

Проблемы возникают с магистральными воздуховодами значительной протяженности на больших предприятиях или в системах с множеством ответвлений. К примеру, при нормируемом расходе воздуха 35000 м 3 /ч и скорости воздушного потока 8 м/с диаметр воздухопровода должен быть не менее 1,5 м толщиной более двух миллиметров, при увеличении скорости воздушного потока до 13 м/с габариты воздуховодов уменьшаются до 1 м.

Таблица потери давления

Диаметр ответвлений воздухопроводов рассчитывается с учетом требований к каждому помещению. Допускается использовать для них одинаковые размеры, а для изменения параметров воздуха устанавливать различные регулируемые дроссельные заслонки. Такие варианты вентиляционных систем позволяют в автоматическом режиме изменять показатели работы с учетом фактической ситуации. В помещениях не должно быть сквозняков, вызванных работой вентиляции. Создание благоприятного микроклимата достигается за счет правильного выбора места монтажа вентиляционных решеток и их линейных размеров.

Сами системы рассчитываются методом постоянных скоростей и методом потери давления. Исходя из этих данных, подбираются размеры, тип и мощность вентиляторов, рассчитывается их количество, планируются места установки, определяются размеры воздуховода.