Izračun površine zračnih kanalov in fitingov: pravila za izvajanje izračunov + primeri izračunov po formulah

Ključ do brezhibnega in učinkovitega delovanja prezračevanja je pravilen izračun površine zračnih kanalov in oblikovanih izdelkov, od katerega sta odvisna izbira posameznih elementov in opreme. Namen izračuna je zagotoviti optimalno stopnjo izmenjave zraka v prostorih glede na njihovo namembnost.

V članku smo podrobno obravnavali vsako od obveznih faz izračunov: določitev prereza in dejanske površine zračnih kanalov, izračun hitrosti zraka in izbira parametrov oblikovanih izdelkov. Poleg tega smo navedli glavne zahteve glede velikosti prezračevalnih kanalov ter podali primer izračuna zračnih kanalov za zasebno hišo.

Namen izvajanja izračunov

Posebnosti izračuna in izbire zračnih kanalov so odvisne od njihovega tipa in materiala, iz katerega so izdelani. Slednja značilnost določa nianse, ki nastanejo pri gibanju zraka, in posebnosti interakcije zračnega toka s stenami.

Zračni kanali so lahko:

• kovinski – to je lahko črno jeklo, pocinkano, nerjavno;
• aluminijasti gibki in valoviti;
• plastični prezračevalni kanali – gibki in trdi;
• tkaninski;

Glede na geometrijo prereza izdelujejo zračne kanale okrogle, pravokotne, ovalne. Slednji niso tako priljubljeni kot prva dva.

Tudi če obstaja najbolj pravilen projekt prezračevalnega sistema, lahko napaka pri izbiri prerezov zračnih kanalov povzroči motnjo v kroženju zraka.

Posledica napak v izračunih bo visoka vlažnost, nato pa plesen in glive v prostoru. Brez pravilnega izračuna površine vseh delov ni mogoče izbrati ustreznih elementov prezračevalnega kompleksa.

Od tega parametra je odvisno:

• hitrost pretoka zračne mase in njen volumen;
• stopnja tesnjenja povezav;
• hrupnost prezračevalnega sistema;
• poraba električne energije.

Pravilno izvedeni izračuni bodo omogočili prihranek sredstev, saj bo količina materiala natančno določena. Toda poleg ekonomskih vprašanj so glavni vseeno parametri prezračevanja, ki zagotavljajo udobne življenjske pogoje ljudi.

Splošne informacije za izračun površine prereza

Površina cevi za zračni kanal se izračuna po različnih vrednostih:

1. Glede na skladnost s sanitarno-higienskimi parametri (SanPiN).
2. Glede na število stanovalcev.
3. Glede na površino prostorov.

Rezultat je mogoče dobiti tako za posamezen prostor kot za celotno hišo. Za izračun obstajajo posebni programi z vgrajenimi algoritmi. Drug način izračuna je uporaba formul.

Površina preseka zračnih kanalov se pri njihovem načrtovanju izbere tako, da se zrak po celotni dolžini giblje s približno enako hitrostjo. Po celotni dolžini sistema je količina zraka različna, zato se mora površina preseka zračnega kanala povečevati z naraščanjem prostornine zračne mase.

Če upoštevamo odsesovalno prezračevanje, se kvadratura preseka povečuje, ko se približujemo ventilatorju. Le tako je mogoče zagotoviti bolj ali manj enako hitrost zračne mase po celotni dolžini zračnega voda.

S povečanjem okroglega preseka se hitrost zračnega toka zmanjša. S tem se zmanjša tudi aerodinamični hrup. Slabost takšnih zračnih kanalov je okorna konstrukcija, zaradi česar jih ni mogoče namestiti v prostor med grobim in spuščenim stropom, ter povečani stroški.

Če te možnosti ni, lahko damo prednost pravokotni geometriji, ker je višina pravokotnega preseka manjša. Po drugi strani pa je okrogle izdelke lažje namestiti in imajo svoje prednosti pri uporabi.

Ker okroglih zračnih kanalov ni vedno mogoče vključiti v notranjost, bolj estetski pravokotni pa so dragi, je kot alternativa vredno razmisliti o ovalnih izdelkih. So tako ergonomični kot učinkoviti.

Izbira enega ali drugega načina je odvisna od prioritet uporabnika. Če so v ospredju prihranek električne energije, minimalni hrup in so na voljo vse možnosti za montažo obsežnega omrežja, je najboljša izbira okrogla oblika zračnega kanala.

Faze izvajanja izračuna

Izračunska dela so sestavljena iz več faz:

1. Sestava splošne sheme prezračevalnega sistema. Tu morajo biti označene dolžine ravnih odsekov, zavojni deli in njihova vrsta, mesta sprememb preseka.
2. Izbira stopnje izmenjave zraka, ki ustreza sanitarno-higienskim zahtevam.
3. Izračun hitrosti gibanja zračnih mas po cevovodu. Ta parameter je odvisen od vrste prezračevanja, ki je lahko naravno ali prisilno.
4. Izračun površine zračnih kanalov in drugih parametrov.

Obstaja veliko programov za izvajanje takšnih izračunov.

Izračuni s pomočjo formul za zapleten sistem niso preprosta naloga. Za hišo manjših dimenzij je izračun površine posameznih elementov in preseka zračnih kanalov povsem mogoč.

Izračun prereza zračnega kanala

Izraz, ki se uporablja za izračun površine profilnih elementov in zračnih kanalov, je naslednji:

Sc = (L × 2,778) : V,

kjer:

• Sc — površina v prečnem prerezu;
• L — pretok zraka, ki kroži v sistemu;
• 2,778 — koeficient za usklajevanje različnih dimenzij;
• V — hitrost zračnega toka na določenem mestu, merjena v metrih na sekundo.

Rezultat izračuna bo vrednost, izražena v cm².

Obstaja tudi alternativna formula:

S = L : k × V,

Koeficient K je v tem primeru enak 3600.

Določitev dejanske površine zračnega kanala

Običajno površino prezračevanja za okrogle prezračevalne kanale izračunamo po formuli:

S = (π x D2) : 400,

kjer:

• S — dejanska površina;
• D — premer.

Za pravokotne kanale:

S = (A × B) : 100,

kjer:

• S — dejanska površina;
• D — premer;
• A — višina zračnega kanala;
• B — širina konstrukcije.

Površino preseka za ovalni kanal izračunamo po formuli:

S = π × A × B : 4,

kjer:

• A — večji premer ovala;
• B — manjši premer ustrezno.

Obstajajo tudi druge formule za izračun površine zračnega kanala.

Z uporabo normativnega dokumenta, kot je SNiP, lahko primerjamo dimenzije presekov zračnih kanalov z zahtevanimi vrednostmi. Tako se ustrezen premer zračnega voda določi še lažje.

Nekateri proizvajalci v opisu zračnih kanalov podajajo nomograme. Ti so prisotni tudi v normativni literaturi.

Nomogram za kovinski zračni kanal s krožnim presekom. Vrednosti iz njega vstavimo v formulo. Vsi gibljivi zračni kanali so opremljeni s takšnimi shemami (+)

Iz nomogramov lahko vzamemo vrednost površine preseka. Je približna, vendar je primerna za izdelavo sistema z minimalno stopnjo hrupa.

Da bi našli dimenzije zračnega kanala za določen odcep cevovoda, po katerem se prenaša določena količina zraka, je treba izvesti naslednje korake:

1. Določite na nomogramu presečišče količine zraka, ki se premakne v 1 uri, in črte največje hitrosti za izračunani odsek.
2. V bližini te točke poiščite vrednost najprimernejšega premera.

Poleg tega lahko z nomogramom ne le olajšamo izračun preseka zračnih kanalov in profilnih delov, ampak tudi natančneje določimo izgubo tlaka na odseku zračnega voda pri določeni hitrosti.

Nomograma ni treba uporabiti, potrebno površino preseka lahko določimo glede na hitrost zračne mase.

Izračun hitrosti zraka

S pomočjo formul ali posebnih tabel se izračuna hitrost zračnega kanala. Ključni parameter je stopnja izmenjave zraka, ki določa količino zraka za popolno prezračevanje prostora velikosti 1 m³ v 1 uri.

Strokovnjaki priporočajo, da za določitev stopnje izmenjave preučite specifične pogoje na obstoječih industrijskih objektih, za katere obstajajo dejanski podatki o emisijah plinov, strupenih hlapov itd. Najbolje je, da opravite lasten izračun z uporabo formul.

Za poenostavitev izračunov obstajajo posebne tabele, iz katerih lahko vzamete že pripravljeno vrednost stopnje izmenjave, vendar upoštevajte, da vsebujejo zaokrožene parametre.

Formula za izračun stopnje izmenjave je:

N = V : W,

kjer:

• N – iskana stopnja izmenjave;
• V – količina sveže zračne mase, ki vstopa v prostor v eni uri;
• W – prostornina prostora.

Enota stopnje izmenjave je število krat/uro, V se meri v mᶾ/h, prostornina v mᶾ.

Oglejmo si konkreten primer določitve potrebne količine zraka po stopnji izmenjave.

Obstaja bivalni prostor prostornine 22 mᶾ. Zanj bo potrebno zraka: L = 22 x 6 = 132 m³, kjer je 6 stopnja izmenjave zraka, vzeta iz tabele.

Hitrost premikanja zraka (V) se meri v m/s in se določi po formuli:

V=L : 3600 x S,

kjer:

• L – uporabljen zrak (mᶾ/h);
• S – presek zračnega kanala (mᶾ).

Dodatno še 2 parametra vplivata na hitrost premikanja zraka: raven hrupa in koeficient vibracij. Pri načrtovanju sistema ju je treba obvezno upoštevati.

Primer izračuna za manjšo hišo

Za izračun je vzeta hiša z notranjo površino 108,8 m² in višino od tal do stropa 3 m. V notranjosti so dnevna soba, spalnica, otroška soba, kuhinja, kopalnica. Stopnjo izmenjave vzamemo kot 1.

Prezračevalni sistem omogoča odstranitev nečistoč iz prostora, ki škodujejo zdravju – potencialno nevarne, sprožajo alergijske reakcije in poslabšajo počutje.

Najprej se izračuna količina odvedenega in dovedenega zraka za celotno stavbo.

Za to se uporablja metodologija SNiP:

1. Ker sta spalnica in dnevna soba enaki po površini, je količina odvedenega zraka iz njiju 21 x 3 x 1 = 63 mᶾ/h.
2. Za otroško sobo – 24 x 3 x 1 = 72 mᶾ/h.
3. Za kuhinjo – 22 x 3 x 1 + 100 = 166 mᶾ/h.
4. Za kopalnico – 10 x 3 x 1 = 30 mᶾ/h.
5. Skupaj: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 mᶾ/h.

Hodnik in predsoba nista bila upoštevana v izračunu. 100 mᶾ je količina, ki odhaja skozi kuhinjsko napo.

Pravilna porazdelitev zračnih tokov v hiši je zelo pomemben dejavnik. V tovrstnih stavbah običajno namestijo sistem naravnega prezračevanja. Prisilni element je vseeno prisoten — kuhinjska napa.

Nato določijo premere prezračevalnih kanalov. Ker napa prisilno odstrani 100 m³, je treba porazdeliti preostalih 294 m³. Ti bodo naravno odšli skozi 2 jaška. Na vsakega bo: 294 : 2 = 147 mᶾ.

Ker se hitrost zraka v jaških naravnega prezračevanja giblje med 0,5 in 1,5 m/s, se v izračunih običajno vzame povprečna vrednost — 1 m/s. Z zamenjavo znanih vrednosti v formulo S = L : k × V, dobimo: S = 147 : 3600 × 1 = 0,0408 m².

Zdaj se je pojavila možnost določiti premer zračnega kanala s krožnim presekom po formuli: S = (π x D2) : 400 ali 0,0408 = (3,14 x D2) : 400.

Z rešitvijo te enačbe z eno neznanko, s preprostimi izračuni, ugotovijo, da je premer zračnega kanala enak 2,28 mm. Za to vrednost izberejo najbližji večji standardni premer cevi.

S pomočjo te pretvorbene tabele lahko izberemo enakovreden premer zračnega kanala s krožnim presekom. To močno poenostavi izračun.

Ko se montira pravokoten zračni kanal, se njegova velikost izbere po tabeli, pri čemer se upošteva površina. Najbližja večja vrednost je 200 × 250 mm.

Po enaki shemi se določi presek odvoda za kuhinjsko napo, s to razliko, da je hitrost zraka tu 3 m/s. S = 100 : 3600 × 3 = 0,083 m² ali premer 107 mm.

Pretvorbena tabela je potrebna, kadar je treba opraviti izračun pravokotnih zračnih kanalov in pri tem uporabiti tabelo za okrogle izdelke. Tukaj so predstavljeni premeri zračnih kanalov s krožnim presekom, pri katerih je padec tlaka zaradi trenja enak podobni vrednosti v pravokotni konstrukciji.

Obstajajo trije načini določanja enakovredne vrednosti:

• po hitrosti;
• po prečnem prerezu;
• po pretoku.

Te vrednosti so povezane z različnimi parametri zračnega kanala. Za vsako od njih obstaja individualna metodologija uporabe tabel. Pomembno je, da je ne glede na uporabljeno metodologijo vrednost izgube tlaka zaradi trenja enaka.

Na koncu se opravi preverjanje hitrosti: V = 147 : (3600 × 0,0408) = 1,0 m/s. To ustreza dovoljeni meji.

Oblikovani izdelki in njihov izračun

Pri montaži zračnih kanalov se ravni odseki različnih velikosti povezujejo s pomočjo oblikovnih izdelkov.

Pri proizvodnji tako zračnih kanalov kot oblikovnih izdelkov je potreben izračun njihove površine. Brez tega ni mogoče pravilno določiti potrebne količine materiala za izdelavo delov.

K oblikovnim izdelkom spadajo:

1. Odvodi. Uporabljajo se za spreminjanje smeri zračnega kanala pod poljubnim kotom. Lahko so okrogli, pravokotni ali ovalni.
2. Prehodi. Z njimi povezujejo zračne kanale različnih presekov. Geometrija je poljubna – od okrogle do kombinirane.
3. Mufti, nastavki. Povezujejo ravne odseke kanala.
4. Trojniki. Povezujejo razvejitve ali dve veji zračnega kanala.
5. Zamaški. Preprečujejo pretok zraka.
6. Križni kosi. Razdeljujejo ali združujejo zračne tokove.
7. Utke. Zagotavljajo večnivojski prehod zračnega kanala.

Za izračun potrebnih parametrov oblikovnih elementov so potrebne matematične veščine.

Vsak oblikovni element ima svojo posebno vlogo v prezračevalnem sistemu. Proizvajalci vsak element načrtujejo posebej. Dobavljajo se skupaj z osnovnimi elementi.

Napaka pri enem parametru bo povzročila poslabšanje obratovalnih lastnosti sistema. Pripravljenih formul za take izračune ni.

V tabeli so prikazane standardne dimenzije kanalov. Tudi strokovnjaki namesto zapletenih izračunov uporabljajo takšne in podobne posebne tabele.

Mnogi projektanti uporabljajo posebne programe, spletne kalkulatorje. Potrebno je le vnesti začetne vrednosti in dobiti končne parametre.

Programi omogočajo ne le določitev potrebnih vrednosti vseh delov, ampak tudi izdelavo njihovega razvitja. Takšno razvitje, natisnjeno na 3D-tiskalniku, omogoča idealno prilagoditev prezračevalnih kanalov.

Osnovne zahteve za izračun

Pri določanju končnih parametrov kanalov je treba upoštevati, da mora določitev površine kanalov zagotavljati, da:

1. Zagotovljen je temperaturni režim v prostoru. Kjer je presežek toplote, je predvideno njegovo odvajanje, kjer pa je pomanjkanje, so izgube toplote čim manjše.
2. Hitrost gibanja zraka nikakor ne zmanjšuje stopnje udobja ljudi v prostoru. Na območjih delovnih con je obvezno čiščenje zraka.
3. Škodljive kemične spojine in suspendirani delci v zraku so v količini, ki ustreza standardu GOST 12.1.005-88.

Za posamezne prostore je obvezen pogoj pri izbiri površine kanalov stalno vzdrževanje nadtlaka in izključitev dovajanja zraka od zunaj.

Pri izračunu upora glavnega voda se upoštevajo izgube tlaka. Da bi zračna masa med gibanjem lahko premagala upor, je potreben ustrezen tlak.

V kategorijo prostorov, kjer je potreben nadtlak, spadajo kleti ter prostori, v katerih se lahko kopičijo škodljive snovi.

Zaključki in koristen video na to temo

Spletni program v pomoč inženirju projektantu:

Prispevek o organizaciji prezračevanja zasebne hiše na splošno:

Prečni prerez, oblika in dolžina zračnega kanala so med parametri, ki določajo zmogljivost prezračevalnega sistema. Pravilen izračun je izjemno pomemben, saj so od njega odvisni prepustnost zraka, hitrost toka in učinkovito delovanje konstrukcije kot celote.

Pri uporabi spletnega kalkulatorja bo stopnja natančnosti izračuna višja kot pri ročnem izračunu. Takšen rezultat je posledica dejstva, da program samodejno zaokrožuje vrednosti na natančnejše.

Imate osebne izkušnje s projektiranjem, ureditvijo in izračunom sistema zračnih kanalov? Želite deliti svoje znanje ali postaviti vprašanja o tej temi? Prosimo, pustite komentarje in sodelujte v razpravah – obrazec za povratne informacije se nahaja spodaj.