Beregning af areal for luftkanaler og formdele: regler for udførelse af beregninger + eksempler på beregninger efter formler

Grundlaget for en fejlfri og effektiv ventilation er en korrekt beregning af luftkanalers og formstykkers areal, som afgør valget af både enkelte elementer og udstyr. Formålet med beregningen er at sikre optimal luftskifte i rummene i overensstemmelse med deres anvendelse.

I artiklen har vi grundigt gennemgået hvert af de obligatoriske beregningstrin: bestemmelse af tværsnit og faktisk areal for luftkanaler, beregning af lufthastighed og valg af parametre for formstykker. Derudover har vi angivet de vigtigste krav til ventilationskanalernes størrelse og givet et eksempel på beregning af luftkanaler til et privat hus.

Formålet med udførelsen af beregninger

Særlige forhold ved beregning og valg af luftkanaler afhænger af deres type og det materiale, de er fremstillet af. Den sidste egenskab bestemmer de nuancer, der opstår under luftbevægelsen og samspillet mellem luftstrømmen og væggene.

Luftkanaler kan være:

• metalliske – det kan være sort stål, galvaniseret, rustfrit stål;
• aluminium fleksible korrugerede;
• plastventilationskanaler – fleksible og stive;
• stofkanaler.

Med hensyn til tværsnitsgeometri fremstilles luftkanaler runde, rektangulære, ovale. De sidstnævnte er ikke så populære som de to første.

Selv hvis man har det mest korrekte projekt for et ventilationssystem, kan en fejl i valget af luftkanalernes tværsnit føre til forstyrrelse af luftcirkulationen.

Konsekvensen af fejl i beregningerne vil være forhøjet luftfugtighed, og derefter skimmel og svamp i rummet. Uden korrekt beregning af arealet af alle dele er det umuligt at vælge egnede elementer til ventilationskomplekset.

Af denne parameter afhænger:

• hastigheden af luftstrømmen og dens volumen;
• tæthedsgraden af forbindelserne;
• støjniveauet i ventilationssystemet;
• elforbrug.

Korrekt udførte beregninger giver mulighed for at spare penge, da mængden af materiale vil blive bestemt præcist. Men ud over økonomiske spørgsmål er ventilationsparametrene, der sikrer komfortable levevilkår for mennesker, stadig de vigtigste.

Generelle oplysninger til beregning af tværsnitsareal

Arealet af rør til kanaler beregnes ud fra forskellige værdier:

1. I overensstemmelse med sanitære og hygiejniske parametre (SanPiN).
2. Efter antal beboere.
3. Efter rummets areal.

Resultatet kan fås både for et enkelt rum og for hele huset. Der findes specielle programmer med indbyggede algoritmer til beregningen. En anden beregningsmetode er brug af formler.

Tværsnitsarealet af kanaler vælges under design, så luften bevæger sig med omtrent samme hastighed i hele længden. I hele systemets længde er luftmængden forskellig, derfor skal kanalens tværsnitsareal øges, når luftmassen stiger.

Hvis man ser på udsugningsventilation, så øges tværsnitsarealet, når man nærmer sig ventilatoren. Kun på den måde kan man sikre nogenlunde ensartet lufthastighed i hele kanalens længde.

Med et større rundt tværsnit falder luftstrømmens hastighed. Derved reduceres også den aerodynamiske støj. Ulempen ved sådanne kanaler er deres omfangsrige konstruktion, som gør det umuligt at installere dem i mellemrummet mellem det rå loft og nedhængt loft, samt en højere pris.

Hvis en sådan mulighed ikke findes, kan man foretrække rektangulær geometri, da højden på et rektangulært tværsnit er mindre. På den anden side er runde produkter lettere at installere, og de har også deres egne driftsmæssige fordele.

Da runde kanaler ikke altid kan integreres i indretningen, og mere æstetiske rektangulære er dyre, bør man som alternativ overveje ovale produkter. De er både ergonomiske og effektive.

Valget af den ene eller anden mulighed afhænger af brugerens prioriteter. Hvis energibesparelse og minimal støj er i højsædet, og der er alle muligheder for at installere et omfangsrigt netværk, er det bedste valg en rund kanalform.

Trin i udførelsen af beregningen

Beregningsarbejdet består af flere trin:

1. Udarbejdelse af en overordnet skitse af ventilationssystemet. Her skal længden af lige sektioner, bøjninger og deres type samt steder med ændring af tværsnit angives.
2. Valg af luftskifte, der svarer til sanitære og hygiejniske krav.
3. Beregning af lufthastigheden i kanalen. Denne parameter afhænger af ventilationstypen, som kan være naturlig eller mekanisk.
4. Beregning af kanalareal og andre parametre.

Der findes mange programmer til at udføre sådanne beregninger.

Beregninger ved hjælp af formler for et komplekst system er ikke en let opgave. For et lille hus er det fuldt muligt at beregne arealet af individuelle elementer og kanalernes tværsnit.

Beregning af luftkanalens tværsnit

Udtrykket, der bruges til at beregne kvadratmeter af formstykker og kanaler, ser sådan ud:

Sc = (L × 2.778) : V,

hvor:

• Sc — tværsnitsareal;
• L — luftstrøm, der cirkulerer i systemet;
• 2.778 — koefficient, der tilpasser forskellige dimensioner;
• V — hastigheden af luftstrømmen på et bestemt sted, målt i meter per sekund.

Resultatet af beregningen er en værdi målt i cm².

Der er også en alternativ formel:

S = L : k × V,

Koefficienten K er i dette tilfælde lig med 3600.

Bestemmelse af luftkanalens faktiske areal

Det regulære ventilationsareal for runde ventilationskanaler beregnes med formlen:

S = (π x D2) : 400,

hvor:

• S — faktisk areal;
• D — diameter.

For rektangulære kanaler:

S = (A × B) : 100,

hvor:

• S — faktisk areal;
• D — diameter;
• A — højden af kanalen;
• B — bredden af konstruktionen.

Tværsnitsarealet for et rør med ovalt tværsnit beregnes med formlen:

S = π × A × B : 4,

hvor:

• A — den større diameter af ovalen;
• B — den mindre diameter tilsvarende.

Der er også andre formler til at beregne kanalarealet.

Ved brug af et normativt dokument som SNiP kan man sammenligne kanaltværsnittenes størrelser med de krævede værdier. På den måde bestemmes den passende størrelse af luftkanalen endnu lettere.

Nogle producenter angiver nomogrammer i deres beskrivelser af kanaler. De findes også i normativ litteratur.

Nomogram for en metal kanal med cirkulært tværsnit. Værdierne fra det indsættes i formlen. Alle fleksible kanaler suppleres med sådanne diagrammer (+)

Fra nomogrammerne kan man tage værdien af tværsnitsarealet. Det er omtrentligt, men egner sig til at skabe et system med minimal støj.

For at finde dimensionerne på kanalen til en bestemt gren af rørsystemet, hvorigennem en given luftmængde transporteres, skal du udføre følgende trin:

1. Bestem på nomogrammet skæringspunktet mellem luftmængden, der bevæges på 1 time, og linjen for den maksimale hastighed for det beregnede afsnit.
2. Find værdien af den mest egnede diameter i nærheden af dette punkt.

Derudover, med et nomogram, kan du ikke kun lette beregningen af kanaltværsnit og formstykker, men også specificere tryktabet på en strækning af luftledningen ved en given hastighed.

Det er ikke nødvendigt at bruge et nomogram; man kan bestemme det nødvendige tværsnitsareal afhængigt af luftmassenes hastighed.

Beregning af lufthastighed

Ved hjælp af formler eller specialtabeller beregner man luftkanalens hastighed. Nøgleparameteren her er luftskiftefrekvensen, som bestemmer den luftmængde, der kræves for fuld ventilation af et rum på 1 m³ i løbet af 1 time.

Eksperter anbefaler at undersøge de konkrete forhold på eksisterende industrielle anlæg, hvor der er faktiske data om udslip af gasser, giftige dampe o.l. for at bestemme luftskiftefrekvensen. Det er bedst at foretage en selvstændig beregning ved hjælp af formler.

For at forenkle beregningerne findes der specialtabeller, hvor man kan hente en færdig værdi for luftskiftefrekvensen, men man skal være opmærksom på, at de indeholder afrundede parametre.

Formlen til beregning af frekvensen ser sådan ud:

N = V : W,

hvor:

• N — den søgte frekvens;
• V — volumen af frisk luft, der tilføres rummet i løbet af en time;
• W — rummets volumen.

Enheden for frekvens er antal gange/time, V måles i m³/h, volumen i m³.

Lad os se på et konkret eksempel på bestemmelse af den nødvendige luftmængde ud fra frekvensen.

Der er en stue på 22 m³. Den kræver luft: L = 22 x 6 = 132 m³, her er 6 luftskiftefrekvensen hentet fra tabellen.

Hastigheden af luftmassen (V) måles i m/s og bestemmes efter formlen:

V=L : 3600 x S,

hvor:

• L — den anvendte luft (m³/h);
• S — luftkanalens tværsnitsareal (m³).

Derudover påvirker yderligere 2 parametre luftbevægelseshastigheden: støjniveau, vibrationskoefficient. Ved systemdesign skal de nødvendigvis tages i betragtning.

Eksempel på beregning for et mindre sommerhus

Til beregningen er der valgt et sommerhus med et indvendigt areal på 108,8 m² og en højde fra gulv til loft på 3 m. Indenfor er der stue, soveværelse, børneværelse, køkken, badeværelse. Luftskiftefrekvensen sættes til 1.

Ventilationssystemet gør det muligt at fjerne sundhedsskadelige urenheder fra rummet — potentielt farlige og allergifremkaldende, der forværrer velbefindendet.

Først beregnes den samlede mængde udsuget og tilført luft for hele bygningen.

Til dette anvendes SNiP-metoden:

1. Da soveværelset og stuen har samme areal, er mængden af udsuget luft fra dem lig med 21 x 3 x 1 = 63 m³/h.
2. For børneværelset — 24 x 3 x 1 = 72 m³/h.
3. For køkkenet — 22 x 3 x 1 + 100 = 166 m³/h.
4. For badeværelset — 10 x 3 x 1 = 30 m³/h.
5. I alt: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 m³/h.

Gang og entre blev ikke medtaget i beregningen. 100 m³ er den mængde, der går gennem emhætten i køkkenet.

Den korrekte fordeling af luftstrømme i huset er også et meget vigtigt punkt. I bygninger af denne type etablerer man normalt et naturligt ventilationssystem. Det tvungne element er dog til stede her — køkkenemhætte.

Derefter bestemmer man diametrene på ventilationskanalerne. Da emhætten fjerner 100 m³ tvungent, skal de resterende 294 m³ fordeles. De vil forsvinde naturligt gennem 2 skakte. Hver skakt får: 294 : 2 = 147 m³.

Da lufthastigheden i naturlige ventilationsskakte varierer mellem 0,5 og 1,5 m/s, tager man normalt gennemsnitsværdien — 1 m/s i beregningerne. Ved at indsætte de kendte værdier i formlen S = L : k × V, finder man: S = 147 : 3600 x 1 = 0,0408 m².

Nu er der mulighed for at bestemme diameteren på en cirkulær kanal med formlen: S = (π x D²) : 400 eller 0,0408 = (3,14 x D²) : 400.

Ved at løse denne ligning med én ubekendt gennem simple beregninger finder man, at kanalens diameter er 2,28 mm. Til denne værdi vælger man den nærmeste større standard rørstørrelse.

Ved hjælp af denne omregningstabel kan du vælge den ækvivalente diameter for en kanal med cirkulært tværsnit. Det forenkler beregningen betydeligt.

Når du monterer en rektangulær kanal, vælger du dens størrelse ud fra tabellen med fokus på arealet. Den nærmeste større værdi er 200 x 250 mm.

Efter samme skema bestemmer du tværsnitsarealet for afgangen til køkkenemhætten med den forskel, at lufthastigheden her er 3 m/s. S = 100 : 3600 x 3 = 0,083 m² eller diameter 107 mm.

En omregningstabel er nødvendig, når du skal beregne kanaler med rektangulært tværsnit og samtidig anvende tabellen for runde produkter. Her er vist diametrene for kanaler med cirkulært tværsnit, hvor tryktabet på grund af friktion er lig med den tilsvarende værdi i en rektangulær konstruktion.

Der findes tre metoder til at bestemme den ækvivalente værdi:

• ud fra hastighed;
• ud fra tværsnit;
• ud fra flow.

Disse værdier er knyttet til forskellige parametre for kanalen. For hver af dem er der en individuel metode til brug af tabellerne. Det vigtigste er, at uanset den anvendte metode, bliver værdien af tryktab på grund af friktion den samme.

Afslutningsvis foretages en hastighedskontrol: V = 147 : (3600 x 0,0408) = 1,0 m/s. Dette svarer til den tilladte grænse.

Formstykker og deres beregning

Ved montering af kanaler forbindes lige sektioner af forskellige størrelser ved hjælp af formstykker.

Ved fremstilling af både kanaler og formstykker er det nødvendigt at beregne deres areal. Uden dette er det umuligt at bestemme den korrekte mængde materiale til fremstilling af delene.

Til formstykker hører:

1. Bøjninger. De bruges til at ændre retningen af luftrørledningen i mange forskellige vinkler. De findes både runde, rektangulære og ovale.
2. Overgange. De bruges til at forbinde luftkanaler med forskellige tværsnit. Geometrien er vilkårlig – fra rund til kombineret.
3. Muffer, nipler. De forbinder lige strækninger af hovedledningen.
4. T-stykker. De forbinder forgreninger eller to grene af luftkanalen.
5. Blænddæksler. De blokerer luftstrømmen.
6. Krydsstykker. De deler eller forbinder luftstrømme.
7. Ænder. De giver en niveauforskel i overgangen af luftkanalen.

For at beregne de nødvendige parametre for formstykker kræves matematiske færdigheder.

Hvert formstykke har sin egen særlige rolle i ventilationssystemet. Producenterne designer hver enkelt for sig. De leveres sammen med hovedelementerne.

En fejl i én parameter vil medføre forringelse af systemets driftegenskaber. Der findes ikke færdige formler til sådanne beregninger.

Tabellen viser standarddimensioner for luftkanaler. Selv professionelle bruger sådanne og lignende specialtabeller i stedet for komplicerede beregninger.

Mange designere bruger specielle programmer og online-beregnere. Det kræver kun at indtaste de primære værdier og få de færdige parametre på output.

Programmerne gør det ikke kun muligt at bestemme de nødvendige værdier for alle dele, men også at lave deres udfoldning. En sådan udfoldning, printet på en 3D-printer, gør det muligt at opnå en perfekt tilpasning af ventilationskanalerne.

Grundlæggende krav til beregning

Når man bestemmer de endelige parametre for luftkanalerne, skal det tages i betragtning, at bestemmelsen af luftkanalernes areal skal garantere, at:

1. Temperaturforholdene i rummet sikres. Hvor der er overskud af varme, er fjernelse planlagt, og hvor der er mangel, er varmetabet minimeret.
2. Luftens bevægelseshastighed mindsker på ingen måde komfortniveauet for personer i rummet. I arbejdsområderne er der obligatorisk luftrensning.
3. Farlige kemiske forbindelser og suspenderede partikler i luften er i et omfang, der svarer til GOST 12.1.005-88.

For individuelle rum er det obligatorisk at opretholde konstant modtryk og udelukke tilførsel af udeluft ved valg af luftkanalareal.

Ved beregning af hovedledningens modstand tages der hensyn til tryktab. For at luftstrømmen under bevægelse kan overvinde modstanden, kræves et passende tryk.

Til kategorien af rum, hvor der er behov for overtryk, hører kældre samt rum, hvor skadelige stoffer kan ophobes.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Online-program til hjælp for projekteringsingeniøren:

Indslag om organisering af ventilation i et privat hus generelt:

Tværsnitsareal, form, længde af kanalen – er nogle af parametrene, der bestemmer ventilationssystemets ydeevne. Korrekt beregning er yderst vigtig, da luftgennemstrømningskapaciteten samt strømningshastigheden og konstruktionens samlede effektivitet afhænger af den.

Ved brug af online-beregneren vil nøjagtigheden af beregningen være højere end ved manuel beregning. Dette resultat forklares ved, at programmet automatisk afrunder værdierne til mere præcise.

Har du personlig erfaring med projektering, indretning og beregning af kanalsystemer? Ønsker du at dele din opnåede viden eller stille spørgsmål om emnet? Efterlad venligst kommentarer og deltag i diskussionerne – feedbackformularen findes nedenfor.