Jak určit rychlost pohybu vzduchu ve vzduchovém potrubí?

Mikroklima zajišťované ventilačními systémy v obytných nebo průmyslových prostorách ovlivňuje pohodu a výkonnost lidí. Pro vytvoření pohodlných životních podmínek byly vyvinuty normy, které určují složení vzduchu. Souhlasíte, pravidelná výměna vzduchu je životně důležitá.

Řekneme vám, jaká by měla být rychlost vzduchu v potrubí. Poradíme, co je potřeba udělat, aby proud vzduchu zůstal vždy čerstvý a splňoval hygienické normy. Zde naleznete podrobný popis metod výpočtu a seznam pravidel pro výběr optimálního potrubí.

Informace nabízené ke kontrole jsou založeny na údajích z regulačních referenčních knih. Pro praktický vývoj výpočtových metod jsou uvedeny příklady. Textový materiál doplňují názorné ilustrace a videa usnadňující vnímání náročného tématu.

Význam výměny vzduchu pro člověka

Podle stavebních a hygienických norem musí být každé obytné nebo průmyslové zařízení vybaveno ventilačním systémem.

Jeho hlavním účelem je udržovat rovnováhu vzduchu, vytvářet mikroklima příznivé pro práci a odpočinek. To znamená, že v atmosféře, kterou lidé dýchají, by neměl být nadbytek tepla, vlhkosti, znečištění různého druhu.

Porušení organizace ventilačního systému vede k rozvoji infekčních onemocnění a onemocnění dýchacího systému, ke snížení imunity, k předčasnému zkažení potravin.

V nadměrně vlhkém a teplém prostředí se rychle rozvíjejí patogenní mikroorganismy, na stěnách, stropech a dokonce i na nábytku se objevují kapsy plísní a hub.

Schéma větrání ve dvoupatrovém soukromém domě. Větrací systém je vybaven energeticky úspornou napájecí a odsávací jednotkou s rekuperátorem tepla, která umožňuje zpětné využití tepla vzduchu odváděného z budovy

Jednou z podmínek pro udržení zdravé vzduchové rovnováhy je správný návrh ventilačního systému. Každá část sítě výměny vzduchu musí být vybrána na základě objemu místnosti a vlastností vzduchu v ní.

Předpokládejme, že v malém bytě je poměrně dobře zavedená přívodní a odsávací ventilace, zatímco ve výrobních provozech je povinná instalace zařízení pro nucenou výměnu vzduchu.

Při výstavbě domů, veřejných institucí, dílen podniků se řídí následujícími zásadami:

• každá místnost musí být vybavena ventilačním systémem;
• je nutné dodržovat hygienické parametry ovzduší;
• podniky by měly instalovat zařízení, která zvyšují a regulují rychlost výměny vzduchu; v obytných prostorách – klimatizace nebo ventilátory v případě nedostatečného větrání;
• v místnostech pro různé účely (například na odděleních pro pacienty a na operačním sále nebo v kanceláři a v kuřárně) je nutné vybavit různé systémy.

Aby větrání splňovalo uvedené podmínky, je nutné provést výpočty a vybrat zařízení – zařízení pro přívod vzduchu a vzduchovody.

Také při instalaci ventilačního systému je nutné zvolit správná místa pro nasávání vzduchu, aby se zabránilo proudění znečištěných proudů zpět do prostor.

V procesu vypracování projektu větrání pro soukromý dům, vícepodlažní obytnou budovu nebo průmyslové prostory se vypočítá objem vzduchu a načrtnou se místa instalace ventilačního zařízení: vodní výměníky, klimatizace a vzduchové kanály

Účinnost výměny vzduchu závisí na velikosti vzduchovodů (včetně domovních min). Pojďme zjistit, jaké jsou normy rychlosti proudění vzduchu ve větrání, uvedené v sanitární dokumentaci.

Rychlost pohybu vzduchu potrubím se vypočítává pro potrubní systémy, ve kterých je vzduch přiváděn nebo vypouštěn podél cest vybudovaných z potrubí.

Rychlost proudění vzduchu je více ovlivněna výkonem zařízení použitého při konstrukci systému mechanické ventilace.

Výpočty musí nutně brát v úvahu místní odpory, včetně kolen, křížů, T-kusů zabudovaných do kanálových filtrů a vzduchových rozdělovačů

Pravidla pro určování rychlosti vzduchu

Rychlost pohybu vzduchu úzce souvisí s takovými pojmy, jako je hladina hluku a hladina vibrací ve ventilačním systému. Vzduch procházející kanály vytváří určitý hluk a tlak, který se zvyšuje s počtem otáček a ohybů.

Čím větší je odpor v potrubí, tím nižší je rychlost vzduchu a tím vyšší je výkon ventilátoru. Zvažte normy doprovodných faktorů.

č. 1 – hygienické normy hladiny hluku

Normy uvedené v SNiP se týkají obytných prostor (soukromé a vícebytové budovy), veřejného a průmyslového typu.

V níže uvedené tabulce můžete porovnat normy pro různé typy prostor a také oblasti sousedící s budovami.

Část tabulky z č. 1 SNiP-2-77 z odstavce “Ochrana před hlukem”. Maximální přípustné normy týkající se noční doby jsou nižší než denní hodnoty a normy pro přilehlá území jsou vyšší než pro obytné prostory.

Jedním z důvodů zvýšení akceptovaných norem může být právě nevhodně navržený potrubní systém.

Hladiny akustického tlaku jsou uvedeny v další tabulce:

Při uvádění do provozu větrání nebo jiných zařízení souvisejících se zajištěním příznivého, zdravého mikroklimatu v místnosti je přípustné pouze krátkodobé překročení uvedených hlukových parametrů.

č. 2 – úroveň vibrací

Výkon ventilátorů přímo souvisí s úrovní vibrací.

Maximální prahová hodnota vibrací závisí na několika faktorech:

• rozměry potrubí;
• kvalita těsnění, která snižují úroveň vibrací;
• materiál potrubí;
• rychlost proudění vzduchu kanály.

Normy, které je třeba dodržovat při výběru ventilačních zařízení a při výpočtu vzduchových kanálů, jsou uvedeny v následující tabulce:

Maximální přípustné hodnoty lokálních vibrací. Pokud jsou během testu skutečné hodnoty vyšší než norma, pak je potrubní systém navržen s technickými nedostatky, které je třeba opravit, nebo je výkon ventilátoru příliš vysoký

Rychlost vzduchu v hřídelích a kanálech by neměla mít vliv na zvýšení indikátorů vibrací, stejně jako související parametry zvukových vibrací.

č. 3 – kurz výměny vzduchu

K čištění vzduchu dochází v důsledku procesu výměny vzduchu, který se dělí na přirozené nebo nucené.

V prvním případě se to provádí při otevírání dveří, příček, větracích otvorů, oken (a nazývá se provzdušňování) nebo jednoduše infiltrací přes trhliny na křižovatkách stěn, dveří a oken, ve druhém – pomocí klimatizací a ventilační zařízení.

Výměna vzduchu v místnosti, technické místnosti nebo dílně by měla probíhat několikrát za hodinu, aby stupeň znečištění vzdušných hmot byl přijatelný. Počet směn je násobek, hodnota, která je také nezbytná pro určení rychlosti vzduchu ve ventilačních kanálech.

Násobnost se vypočítá podle následujícího vzorce:

N=V/W,

• N – frekvence výměny vzduchu, jednou za 1 hodinu;
• V – objem čistého vzduchu naplňujícího místnost po dobu 1 hodiny, m³/h;
• W – objem místnosti, m³.

Aby se neprováděly dodatečné výpočty, jsou průměrné ukazatele multiplicity shromážděny v tabulkách.

Například následující tabulka směnných kurzů vzduchu je vhodná pro obytné prostory:

Soudě podle tabulky je častá výměna vzduchových hmot v místnosti nezbytná, pokud je charakterizována vysokou vlhkostí nebo teplotou vzduchu – například v kuchyni nebo koupelně. V případě nedostatečné přirozené ventilace jsou v těchto místnostech instalovány zařízení s nuceným oběhem.

Co se stane, když normy směnného kurzu vzduchu nebudou splněny nebo budou, ale nestačí?

Stane se jedna ze dvou věcí:

• Násobnost je pod normou. Čerstvý vzduch přestává nahrazovat znečištěný vzduch, v důsledku čehož se v místnosti zvyšuje koncentrace škodlivých látek: bakterií, patogenů, nebezpečných plynů. Množství kyslíku, důležitého pro dýchací ústrojí člověka, klesá, zatímco oxidu uhličitého naopak přibývá. Vlhkost stoupá na maximum, což je plné výskytu plísní.
• Násobnost je nad normou. Nastává, pokud rychlost pohybu vzduchu v kanálech překročí normu. To negativně ovlivňuje teplotní režim: místnost prostě nemá čas se zahřát. Příliš suchý vzduch vyvolává onemocnění kůže a dýchacího ústrojí.

Aby rychlost výměny vzduchu odpovídala hygienickým normám, je nutné nainstalovat, odstranit nebo upravit ventilační zařízení a v případě potřeby vyměnit vzduchové potrubí.

Algoritmus výpočtu rychlosti vzduchu

Vzhledem k výše uvedeným podmínkám a technickým parametrům konkrétní místnosti je možné určit charakteristiky ventilačního systému a také vypočítat rychlost vzduchu v potrubí.

Měli byste se spolehnout na frekvenci výměny vzduchu, která je pro tyto výpočty určující hodnotou.

Pro objasnění parametrů toku je užitečná tabulka:

Tabulka ukazuje rozměry pravoúhlých potrubí, to znamená, že je uvedena jejich délka a šířka. Například při použití potrubí 200 mm x 200 mm při rychlosti 5 m/s bude průtok vzduchu 720 m³/h

Chcete-li samostatně provádět výpočty, musíte znát objem místnosti a rychlost výměny vzduchu pro místnost nebo halu daného typu.

Například potřebujete zjistit parametry studia s kuchyní o celkovém objemu 20 m³. Vezměme minimální hodnotu násobku pro kuchyň – 6. Ukazuje se, že během 1 hodiny by se vzduchové kanály měly pohybovat o L = 20 m³ * 6 = 120 m³.

Je také nutné zjistit plochu průřezu vzduchovodů instalovaných ve ventilačním systému. Vypočítá se pomocí následujícího vzorce:

S u2d πr 4 u2d π / XNUMX * D XNUMX,

• S – plocha průřezu potrubí;
• π – číslo “pi”, matematická konstanta rovna 3,14;
• r je poloměr sekce potrubí;
• D – průměr sekce potrubí.

Předpokládejme, že průměr kruhového potrubí je 400 mm, dosadíme jej do vzorce a dostaneme:

S u3,14d (0,4 * 4²) / 0,1256 uXNUMXd XNUMX m²

Když známe plochu průřezu a průtok, můžeme vypočítat rychlost. Vzorec pro výpočet rychlosti proudění vzduchu:

V=L/3600*S,

• V — rychlost proudění vzduchu, (m/s);
• L — spotřeba vzduchu, (m³/h);
• S – plocha průřezu vzduchových kanálů (vzduchových kanálů), (m²).

Dosadíme známé hodnoty, dostaneme: V u120d 3600 / (0,1256 * 0,265) uXNUMXd XNUMX m / s

Proto, aby byla zajištěna požadovaná rychlost výměny vzduchu (120 m 3 /h) při použití kruhového potrubí o průměru 400 mm, bude nutné instalovat zařízení, které umožní zvýšit rychlost proudění vzduchu na 0,265 m/s.

Je třeba si uvědomit, že výše popsané faktory – parametry úrovně vibrací a hladina hluku – přímo závisí na rychlosti pohybu vzduchu.

Pokud hluk překročí normu, budete muset snížit rychlost, proto zvětšete průřez potrubí. V některých případech stačí nainstalovat trubky z jiného materiálu nebo vyměnit zakřivený fragment kanálu za rovný.

Doporučené směnné kurzy vzduchu

Při přípravě projektu stavby se provádí výpočet každého jednotlivého úseku. Ve výrobě se jedná o dílny, v obytných budovách – byty, v soukromém domě – podlahové bloky nebo samostatné místnosti.

Před instalací ventilačního systému je známo, jaké jsou trasy a rozměry hlavních vedení, jakou geometrii jsou potřebné ventilační kanály, jaká velikost potrubí je optimální.

Nenechte se překvapit celkovými rozměry vzduchovodů ve stravovacích zařízeních nebo jiných institucích – jsou určeny k odvodu velkého množství použitého vzduchu

Výpočty související s pohybem proudění vzduchu uvnitř obytných a průmyslových budov jsou klasifikovány jako nejsložitější, proto je třeba, aby se s nimi vypořádali zkušení kvalifikovaní specialisté.

Doporučená rychlost vzduchu ve vzduchovodech je uvedena v SNiP – normativní stavové dokumentaci a při navrhování nebo uvádění objektů do provozu se jí přesně řídí.

V tabulce jsou uvedeny parametry, které je třeba dodržovat při instalaci ventilačního systému. Čísla udávají rychlost pohybu vzduchových hmot v místech instalace kanálů a mřížek v obecně uznávaných jednotkách – m / s

Předpokládá se, že rychlost vnitřního vzduchu by neměla překročit 0,3 m/s.

Výjimkou jsou dočasné technické okolnosti (například opravárenské práce, montáž stavebních zařízení apod.), při kterých mohou parametry překračovat normy maximálně o 30 %.

Ve velkých prostorách (garáže, výrobní dílny, sklady, hangáry) často fungují dva ventilační systémy místo jednoho.

Zátěž je rozdělena na polovinu, proto je rychlost vzduchu zvolena tak, aby zajišťovala 50 % z celkového odhadovaného objemu pohybu vzduchu (odstranění znečištěného vzduchu nebo přívod čistého vzduchu).

V případě zásahu vyšší moci je potřeba prudká změna rychlosti vzduchu nebo úplné pozastavení ventilačního systému.

Například podle požadavků požární bezpečnosti je rychlost vzduchu snížena na minimum, aby se zabránilo šíření ohně a kouře do sousedních místností při požáru.

K tomuto účelu jsou ve vzduchovodech a v přechodových sekcích namontovány uzavírací ventily a ventily.

Jemnost výběru vzduchového potrubí

Díky znalosti výsledků aerodynamických výpočtů je možné správně vybrat parametry vzduchových kanálů, nebo spíše průměr kulatých a rozměry pravoúhlých sekcí. Kromě toho můžete paralelně vybrat zařízení pro nucený přívod vzduchu (ventilátor) a určit tlakovou ztrátu při pohybu vzduchu kanálem.

Při znalosti množství proudícího vzduchu a hodnoty rychlosti jeho pohybu je možné určit, jaký úsek vzduchovodů bude potřeba.

K tomu se použije vzorec, který je inverzní vzorce pro výpočet průtoku vzduchu:

S=L/3600*V.

Pomocí výsledku můžete vypočítat průměr:

D = 1000*√(4*S/π),

• D – průměr sekce potrubí;
• S – plocha průřezu vzduchových kanálů (vzduchových kanálů), (m²);
• π – číslo “pi”, matematická konstanta rovna 3,14;.

Výsledné číslo se porovná s továrními normami schválenými společností GOST a vyberou se produkty, které mají nejblíže k průměru.

Pokud je nutné zvolit spíše obdélníkové než kulaté potrubí, určete místo průměru délku / šířku výrobků.

Při výběru se řídí přibližným průřezem pomocí principu a*b ≈ S a velikostní tabulky poskytnuté výrobci. Připomínáme, že podle pravidel poměr šířky (b) a délky (a) nesmí překročit 1 ku 3.

Vzduchovody s obdélníkovým nebo čtvercovým průřezem jsou ergonomicky tvarované, což umožňuje jejich instalaci blízko stěn. Používají to při vybavování domácích digestoří a maskování potrubí nad stropními konstrukcemi nebo nad kuchyňskými skříňkami (mezipatrami)

Obecně uznávané normy pro pravoúhlé potrubí: minimální rozměry – 100 mm x 150 mm, maximální – 2000 mm x 2000 mm. Kulaté kanály jsou dobré, protože mají menší odpor, respektive mají minimální hladinu hluku.

V poslední době jsou speciálně pro vnitrobytové použití vyráběny pohodlné, bezpečné a lehké plastové boxy.

Závěry a užitečné video k tématu

Užitečná videa vás naučí pracovat s fyzikálními veličinami a pomohou vám lépe pochopit, jak ventilační systém funguje.

Video #1 Výpočet parametrů přirozené ventilace pomocí počítačového programu:

Video #2 Užitečné informace o ventilačním systému v soukromém domě ve výstavbě:

Informace v článku mohou sloužit pro informační účely a pro lepší představu fungování ventilačního systému.

Pro přesnější výpočty rychlosti vzduchu při navrhování domácích komunikací doporučujeme kontaktovat inženýry, kteří znají nuance ventilačního zařízení a pomohou vám vybrat správné velikosti potrubí.

Zájemci, kteří se chtějí podělit o své osobní zkušenosti získané při instalaci vzduchovodů, zajímavosti a konkrétní informace, pište komentáře do níže uvedeného bloku. Ptejte se na kontroverzní témata. My nebo návštěvníci stránek se rádi zapojíme do diskuze.

Výpočet rychlosti vzduchu ve vzduchovém potrubí je úkolem určení rychlosti vzduchu při známém průtoku a průřezu vzduchového potrubí.

Chcete se naučit navrhovat? Školicí centrum AboutDC vás zve ke studiu:

Spočítejte si rychlost vzduchu ve vzduchovém potrubí online

Chcete-li vypočítat rychlost vzduchu ve vzduchovém potrubí online, doporučujeme použít výše uvedený kalkulátor. Výchozí údaje pro výpočet jsou:

• Proud vzduchu
• Průřez vzduchového potrubí (průměr pro kulaté potrubí, šířka a výška pro obdélníkové potrubí).

Důležitým rozdílem mezi naším kalkulátorem je fakt, že výsledkem výpočtu zjistíte nejen skutečnou rychlost vzduchu, ale také tlakovou ztrátu na 1 metr délky – tato hodnota vám pomůže určit aerodynamický odpor ventilace síť.

Proč počítat rychlost vzduchu v potrubí

Úkol vypočítat rychlost vzduchu ve vzduchovodu obvykle vyvstává při kontrole projektu větrání, ve kterém je uveden průtok a je zvolen průřez potrubí.

Účelem výpočtu je pochopit, zda je správně zvolen průřez potrubí pro daný průtok vzduchu. Kromě toho musí být rychlost vzduchu v potrubí uvedena na axonometrickém diagramu ventilačního systému.

Vzorec pro výpočet rychlosti vzduchu ve vzduchovém potrubí

Obecně je rychlost vzduchu v potrubí určena vzorcem:

• v = G/S, kde G a S jsou průtok vzduchu v potrubí a jeho průřezová plocha.

Při použití tohoto vzorce je třeba vzít v úvahu rozměry průtoku a plochy. Nejčastěji je průtok vyjádřen v m 3 / h a rozměry vzduchového potrubí jsou v milimetrech, to znamená, že plocha průřezu bude v mm 2. Náhrada čísel v m 3 / hodina a mm 2 je nepřijatelná. Pro získání rychlosti vzduchu v m/s je třeba přepočítat průtok vzduchu v metrech krychlových za sekundu (m 3 /s) a plochu průřezu v metrech čtverečních (m 2).

Příklad výpočtu rychlosti vzduchu ve vzduchovém potrubí

Například pro vzduchové potrubí 600×300 s průtokem vzduchu 2000 m 3 /hod dostaneme:

1. Rozměry vzduchovodu převedeme na metry, máme 0,6 a 0,3m.
2. Plocha řezu S = 0,6 0,3 = 0,18 m2
3. Průtok vzduchu G = 2000 m 3 /hod = 2000/3600 m 3 /s = 0,56 m 3 /s
4. Rychlost vzduchu v = G/S = 0,56/0,18 = 3,1 m/s.

Doporučená rychlost vzduchu v potrubí

Doporučená rychlost vzduchu v potrubí je:

• Až 4 m/s – pro všeobecné ventilační systémy s průřezy vzduchovodů do 600×600
• Až 6 m/s – pro ventilační systémy s průřezem vzduchovodu větším než 600×600
• Až 10 m/s – pro systémy odvodu kouře a specifické ventilační systémy.

Výpočet rychlosti vzduchu v kulatém potrubí

Vzorec pro výpočet rychlosti vzduchu ve vzduchovém potrubí lze upravit pro kruhové vzduchové potrubí s přihlédnutím k obvyklým rozměrům množství v něm obsažených:

• v = 354·G/D 2, kde G je průtok vzduchu vm 3 /hod, D je průměr vzduchového potrubí v milimetrech.

Například pro průtok vzduchu 550 m 3 /hod ve vzduchovém potrubí o průměru 200 mm získáme:

• v = 354-550/200 = 2 m/s

V obecných ventilačních systémech se nedoporučuje překračovat rychlost 4 m/s, aby nedocházelo k hluku ve vzduchovodech a zvýšenému aerodynamickému odporu. Proto se v tomto příkladu doporučuje použít vzduchové potrubí o průměru 250 mm (v = 354 550/250 2 = 3,1 m/s)

Výpočet rychlosti vzduchu v pravoúhlém potrubí

Pro obdélníkové potrubí je vzorec pro výpočet rychlosti vzduchu transformován takto:

• v = 278·G/(A·B), kde G je průtok vzduchu vm 3 /hod, A a B jsou strany sekce vzduchovodu v milimetrech.

Pro výše uvedený příklad (2000 m 3 /hod ve vzduchovém potrubí 600×300) dostaneme:

• v = 278-2000/(600-300) = 3,1 m/s, jak bylo zjištěno výše.

Tabulky rychlosti vzduchu

Pro zjištění rychlosti vzduchu ve vzduchovodu při ověřování projektu je vhodné použít hotové tabulky. Jsou sestavovány samostatně pro kulaté a obdélníkové potrubí. Označují vertikální úseky vzduchových kanálů a proudění vzduchu v buňkách. Požadovaná rychlost je uvedena ve sloupcích.

Níže jsou uvedeny tabulky rychlosti vzduchu pro kulaté a obdélníkové potrubí.

Jako příklad předpokládejme, že kulatým vzduchovým potrubím o průměru 200 mm je čerpáno 420 m 3 /h vzduchu. Pomocí první tabulky v řádku o průměru „200“ zjistíme průtoky vzduchu nejblíže 420 m 3 /h, tedy mezi články 339 m 3 / h a 452 m 3 / h, což odpovídá vzduchu rychlosti 3 a 4 m/s, resp. Protože 420 je mnohem blíže 452 než 339, můžeme dojít k závěru, že rychlost vzduchu je „téměř 4 m/s“. To je přijatelná rychlost pro obecné ventilační systémy, což znamená, že průřez vzduchovodu v projektu je správně zvolen.