Beräkning av kanalarea och formdelar: regler för att utföra beräkningar + exempel på beräkningar med formler

Grunden för en perfekt och effektiv ventilation är en noggrann beräkning av kanalarea och formstycken, vilket påverkar valet av både enskilda delar och utrustning. Syftet med beräkningen är att säkerställa ett optimalt luftbyte i rummen enligt deras användning.

I artikeln har vi i detalj gått igenom varje obligatoriskt steg i beräkningarna: bestämning av tvärsnitt och faktisk area av luftkanaler, beräkning av lufthastighet och val av parametrar för formstycken. Dessutom har vi angett de viktigaste kraven för ventilationskanalernas storlek och gett ett exempel på beräkning av luftkanaler för ett privat hus.

Syftet med beräkningarna

Specifikationerna för beräkning och val av luftkanaler beror på deras typ och material de är tillverkade av. Den sista egenskapen ger upphov till nyanser som uppstår vid luftrörelse och hur luftströmmen interagerar med väggarna.

Det finns olika typer av luftkanaler:

• metalliska – det kan vara svart stål, galvaniserat, rostfritt;
• aluminium flexibla korrugerade;
• plastiska ventilationskanaler – flexibla och styva;
• tygkanaler.

Efter tvärsnittsgeometri tillverkas luftkanaler runda, rektangulära, ovala. De senare är inte lika populära som de två första.

Även om det finns en helt korrekt ventilationssystemdesign kan ett fel i valet av kanaltvärsnitt leda till störningar i luftcirkulationen.

Konsekvensen av fel i beräkningarna blir ökad luftfuktighet, och därefter mögel och svamp i rummet. Utan korrekt beräkning av arean på alla delar är det omöjligt att välja lämpliga delar av ventilationssystemet.

Denna parameter påverkar:

• hastigheten på luftmassan och dess volym;
• täthetsgraden i anslutningarna;
• bullret från ventilationssystemet;
• elförbrukningen.

Korrekt utförda beräkningar gör det möjligt att spara pengar eftersom mängden material bestäms exakt. Men förutom ekonomiska frågor är ventilationsparametrarna som säkerställer bekväma levnadsförhållanden fortfarande de viktigaste.

Allmän information för beräkning av tvärsnittsarea

Arean av rör för luftkanaler beräknas med olika värden:

1. För överensstämmelse med sanitär-hygieniska parametrar (SanPiN).
2. Efter antalet boende.
3. Efter rumsarean.

Resultatet kan erhållas både för ett enskilt rum och för hela huset. För beräkning finns det speciella program med inbyggda algoritmer. Ett annat beräkningsalternativ är att använda formler.

Tvärsnittsarean för luftkanaler vid deras konstruktion väljs så att luften rör sig med ungefär samma hastighet längs hela längden. Längs hela systemets längd är luftmängden olika, därför måste luftkanalens tvärsnittsarea öka med ökande luftvolym.

Om man tittar på frånluftsventilation så ökar tvärsnittsarean ju närmare fläkten man kommer. Endast på så sätt kan man garantera en mer eller mindre jämn hastighet på luftmassan längs hela luftkanalen.

Med ökande runt tvärsnitt minskar luftflödets hastighet. Även det aerodynamiska bullret minskar. Nackdelen med sådana luftkanaler är deras skrymmande konstruktion, vilket gör det omöjligt att installera dem i utrymmet mellan råtak och undertak, samt den högre kostnaden.

Om en sådan möjlighet inte finns kan man föredra rektangulär geometri, eftersom höjden på det rektangulära tvärsnittet är mindre. Å andra sidan är runda produkter lättare att installera och har också sina driftsfördelar.

Eftersom runda luftkanaler inte alltid kan integreras i inredningen, och mer estetiskt tilltalande rektangulära är dyra, är det värt att överväga ovala produkter som ett alternativ. De är både ergonomiska och effektiva.

Valet av alternativ beror på användarens prioriteringar. Om energibesparing, minimalt buller och alla möjligheter att installera ett stort nätverk är högsta prioritet, är det bästa valet en rund luftkanalsform.

Steg för att utföra beräkningen

Beräkningsarbetet består av flera steg:

1. Sammanställning av en allmän ventilationssystemsritning. Här bör längderna på raka sektioner, vriddelar och deras typ, samt platser där tvärsnittet ändras, markeras.
2. Val av luftväxlingsfrekvens som överensstämmer med sanitär-hygieniska krav.
3. Beräkning av luftmassornas hastighet i rörledningen. Denna parameter beror på ventilationstypen, som kan vara naturlig eller mekanisk.
4. Beräkning av luftkanalernas area och andra parametrar.

Det finns många program för att utföra sådana beräkningar.

Beräkningar med formler för ett komplext system är ingen enkel uppgift. För ett litet hus är det fullt möjligt att beräkna arean av enskilda element och luftkanalernas tvärsnitt.

Beräkning av kanaltvärsnitt

Uttrycket som används för att beräkna kvadraten på formelement och kanaler ser ut så här:

Sc = (L × 2.778) : V,

där:

• Sc — tvärsnittsarean;
• L — luftflödet som cirkulerar i systemet;
• 2.778 — koefficient som samordnar olika dimensioner;
• V — hastigheten på luftströmmen på en specifik plats, mätt i meter per sekund.

Resultatet av beräkningen blir ett värde mätt i cm².

Det finns också en alternativ formel:

S = L : k × V,

Koefficienten K är i detta fall 3600.

Bestämning av faktisk area hos luftkanalen

Regelbunden ventilationsarea för runda ventilationskanaler beräknas med formeln:

S = (π × D²) : 400,

där:

• S — faktisk area;
• D — diameter.

För rektangulära kanaler:

S = (A × B) : 100,

där:

• S — faktisk area;
• D — diameter;
• A — kanalens höjd;
• B — konstruktionens bredd.

Tvärsnittsarean för en oval kanal beräknas med formeln:

S = π × A × B : 4,

där:

• A — ovalens större diameter;
• B — den mindre diametern.

Det finns även andra formler för att beräkna kanalens area.

Genom att använda ett normativt dokument som SNiP kan man jämföra kanalernas tvärsnittsdimensioner med de erforderliga värdena. På så sätt bestäms lämplig storlek på luftledningen ännu enklare.

Vissa tillverkare anger nomogram i beskrivningen av kanaler. Det finns även i normativ litteratur.

Nomogram för en metallkanal med cirkulärt tvärsnitt. Värdena från den sätts in i formeln. Alla flexibla kanaler kompletteras med sådana scheman (+)

Från nomogrammen kan man ta tvärsnittsarean. Den är ungefärlig, men lämplig för att skapa ett system med minimal brusnivå.

För att hitta kanalens dimensioner för en specifik gren av ledningen genom vilken en given luftvolym transporteras, måste följande steg utföras:

1. Bestäm på nomogrammet skärningspunkten mellan luftvolymen som förflyttas per timme och linjen för maximal hastighet för det beräknade segmentet.
2. Nära denna punkt hitta värdet för den mest lämpliga diametern.

Dessutom, med ett nomogram kan man inte bara underlätta beräkningen av kanalernas tvärsnitt och formdelar, utan även specificera tryckförlusterna längs en luftledningssträcka vid en given hastighet.

Det är inte obligatoriskt att använda nomogrammet, man kan bestämma den nödvändiga tvärsnittsarean beroende på luftmassans hastighet.

Beräkning av lufthastighet

Med hjälp av formler eller speciella tabeller beräknar man kanalens hastighet. Nyckelparametern här är luftväxlingsfaktorn, som bestämmer luftvolymen för fullgod ventilation av ett rum på 1 m³ under 1 timme.

Experter rekommenderar att för att bestämma luftväxlingsfaktorn undersöka specifika förhållanden på befintliga industriella anläggningar där det finns faktiska data om utsläpp av gaser, giftiga ångor m.m. Det är bäst att göra egna beräkningar med formler.

För att förenkla beräkningar finns det speciella tabeller där man kan hämta ett färdigt värde på luftväxlingsfaktorn, men man bör vara medveten om att de anger avrundade parametrar.

Formeln för att beräkna luftväxlingsfaktorn ser ut så här:

N = V : W,

där:

• N – den sökta luftväxlingsfaktorn;
• V – volymen frisk luft som tillförs rummet under en timme;
• W – rummets volym.

Enheten för luftväxling är antal gånger/timme, V mäts i m³/h, volymen i m³.

Låt oss titta på ett konkret exempel på hur man bestämmer nödvändig luftmängd baserat på luftväxlingsfaktorn.

Det finns ett vardagsrum med en volym på 22 m³. För det krävs luft: L = 22 × 6 = 132 m³, där 6 är luftväxlingsfaktorn hämtad från tabellen.

Hastigheten för luftmassans förflyttning (V) mäts i m/s och bestäms med formeln:

V=L : 3600 × S,

där:

• L – använd luft (m³/h);
• S – kanalens tvärsnittsarea (m³).

Dessutom påverkar ytterligare 2 parametrar luftens hastighet: ljudnivå, vibrationskoefficient. Vid systemdesign måste de beaktas.

Exempel på beräkning för ett litet hus

För beräkningen används ett hus med en inneryta på 108,8 m² och en höjd från golv till tak på 3 m. Inuti finns ett vardagsrum, sovrum, barnrum, kök, badrum. Luftväxlingsfaktorn antas vara 1.

Ventilationssystemet gör det möjligt att befria rummet från föroreningar som är skadliga för hälsan – potentiellt farliga och som utlöser allergiska reaktioner, försämrar välbefinnandet.

Först beräknar man mängden frånluft och tilluft totalt för byggnaden.

För detta används SNiP-metoden:

1. Eftersom sovrummet och vardagsrummet har samma yta, är mängden frånluft från dem 21 × 3 × 1 = 63 m³/h.
2. För barnrummet – 24 × 3 × 1 = 72 m³/h.
3. För köket – 22 × 3 × 1 + 100 = 166 m³/h.
4. För badrummet – 10 × 3 × 1 = 30 m³/h.
5. Totalt: 63 × 2 + 48 + 166 + 30 = 394 m³/h.

Korridoren och hallen togs inte med i beräkningen. 100 m³ är den volym som går ut genom köksfläkten.

Korrekt fördelning av luftflöden i huset är också en mycket viktig punkt. I byggnader av denna typ anordnas vanligtvis ett naturligt ventilationssystem. Ett forcerat element finns ändå här — kökfläkt.

Därefter bestämmer man diametrarna på ventilationskanalerna. Eftersom fläkten tar bort 100 m³ med forcerad ventilation, återstår att fördela de resterande 294 m³. De försvinner naturligt genom 2 schakt. På varje kommer det: 294 : 2 = 147 m³.

Eftersom luftens hastighet i naturliga ventilationsschakt varierar mellan 0,5 och 1,5 m/s, tar man vanligtvis medelvärdet — 1 m/s. Genom att sätta in de kända värdena i formeln S = L : k × V, finner man: S = 147 : 3600 × 1 = 0,0408 m².

Nu finns möjligheten att bestämma diametern på en luftkanal med cirkulärt tvärsnitt enligt formeln: S = (π × D²) : 400 eller 0,0408 = (3,14 × D²) : 400.

Efter att ha löst denna ekvation med en okänd, genom enkla beräkningar, finner man att luftkanalens diameter är 2,28 mm. Till detta värde väljer man den närmaste större standardstorleken på röret.

Med hjälp av denna omvandlingstabell kan man välja en ekvivalent diameter för en luftkanal med cirkulärt tvärsnitt. Detta förenklar beräkningen avsevärt.

När man monterar en rektangulär luftkanal, väljer man dess storlek enligt tabellen, med hänsyn till arean. Närmaste större värde — 200 × 250 mm.

Enligt samma schema bestämmer man tvärsnittsarean för avluftningen till köksfläkten med skillnaden att luftens hastighet här är 3 m/s. S = 100 : 3600 × 3 = 0,083 m² eller diameter 107 mm.

En omvandlingstabell behövs när man måste beräkna rektangulära luftkanaler och samtidigt använda tabellen för cirkulära produkter. Här visas diametrar för luftkanaler med cirkulärt tvärsnitt, där tryckfallet på grund av friktion är lika med motsvarande värde i en rektangulär konstruktion.

Det finns tre sätt att bestämma det ekvivalenta värdet:

• efter hastighet;
• efter tvärsnitt;
• efter flöde.

Dessa storheter är kopplade till olika parametrar för luftkanalen. För var och en finns en individuell metod för att använda tabellerna. Huvudsaken är att oavsett vilken metod som används, blir tryckförlusten på grund av friktion densamma.

Slutligen görs en kontroll av hastigheten: V = 147 : (3600 × 0,0408) = 1,0 m/s. Detta motsvarar den tillåtna gränsen.

Formstycken och deras beräkning

Vid montering av luftkanaler förbinds raka sektioner av olika storlekar med hjälp av formstycken.

Vid tillverkning av både luftkanaler och formstycken krävs beräkning av deras area. Utan detta är det omöjligt att korrekt bestämma den nödvändiga mängden material för att tillverka delarna.

Till formstycken räknas:

1. Böjar. De används för att ändra riktningen på luftledningen i olika vinklar. De finns både runda, rektangulära och ovala.
2. Övergångar. Med deras hjälp ansluts luftkanaler med olika tvärsnitt. Geometrin är valfri – från rund till kombinerad.
3. Kopplingar, nipplar. De sammanfogar raka sektioner av ledningen.
4. T-rör. De förenar förgreningar eller två grenar av luftkanalen.
5. Blindpluggar. De stänger av luftflödet.
6. Korsstycken. De delar eller sammanfogar luftströmmar.
7. Förskjutningar. De möjliggör en övergång på olika nivåer av luftkanalen.

För att beräkna de nödvändiga parametrarna för formstycken krävs matematiska färdigheter.

Varje formstycke har en särskild roll i ventilationssystemet. Tillverkarna konstruerar var och en separat. De levereras tillsammans med huvudelementen.

Ett fel i en parameter kommer att leda till försämrade prestandaegenskaper hos systemet. Det finns inga färdiga formler för sådana beräkningar.

I tabellen visas standardstorlekar för luftkanaler. Även proffs använder sådana och liknande specialtabeller istället för komplexa beräkningar.

Många konstruktörer använder särskilda program, onlinekalkylatorer. Det krävs bara att man anger primärvärdena och får färdiga parametrar som output.

Programmen gör det inte bara möjligt att bestämma önskade värden för alla detaljer, utan även att göra en utbredning. En sådan utbredning, utskriven på en 3D-skrivare, möjliggör en perfekt passning av ventilationskanalerna.

Grundläggande krav för beräkning

Vid fastställande av slutliga parametrar för luftkanaler måste man ta hänsyn till att bestämningen av luftkanalernas area måste garantera att:

1. Temperaturförhållandena i rummet säkerställs. Där det finns överskott av värme är bortförsel förutsedd, och där det råder brist minimeras förlusterna.
2. Luftens hastighet minskar inte på något sätt komfortnivån för personer som vistas i rummet. I arbetsområdena finns obligatorisk luftrening.
3. Skadliga kemiska föreningar och suspenderade partiklar i luften finns i en mängd som överensstämmer med GOST 12.1.005-88.

För vissa rum är ett obligatoriskt villkor för val av luftkanalsarea att ständigt upprätthålla tryck och utesluta tillförsel av luft utifrån.

Vid beräkning av huvudledningens motstånd tar man hänsyn till tryckförluster. För att luftmassan ska kunna övervinna motståndet under rörelse krävs ett lämpligt tryck.

Till kategorin utrymmen där övertryck krävs hör källare samt utrymmen där skadliga ämnen kan ansamlas.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Online-program till hjälp för konstruktionsingenjören:

Reportage om ventilation i ett privat hus i sin helhet:

Tvärsnittsarea, form, längd på luftkanalen är några av parametrarna som bestämmer ventilationssystemets prestanda. Korrekt beräkning är mycket viktig eftersom luftgenomsläppsförmågan, samt flödeshastigheten och konstruktionens effektiva funktion i sin helhet beror på den.

Vid användning av online-kalkylatorn blir beräkningens noggrannhet högre än vid manuell beräkning. Detta resultat förklaras av att programmet automatiskt avrundar värdena till mer exakta.

Har du personlig erfarenhet av konstruktion, installation och beräkning av luftkanalsystem? Vill du dela med dig av dina samlade kunskaper eller ställa frågor om ämnet? Lämna gärna kommentarer och delta i diskussionerna – formuläret för feedback finns nedan.