Õhutorustike ja liitmike pindala arvutamine: arvutuseeskirjad + arvutusnäited valemite abil

Täiusliku ja tõhusa ventilatsiooni võti on õhukanalite ja vormdetailide pindala asjatundlik arvutamine, millest sõltub nii üksikute elementide kui ka seadmete valik. Arvutuse eesmärk on tagada ruumides optimaalne õhuvahetuskordsus vastavalt nende otstarbele.

Artiklis analüüsisime üksikasjalikult iga kohustuslikku arvutusetappi: õhukanalite ristlõike ja tegeliku pindala määramine, õhukiiruse arvutamine ja vormdetailide parameetrite valimine. Lisaks tõime välja peamised nõuded ventilatsioonikanalite suurusele ning esitasime õhukanalite arvutuse näite eramaja jaoks.

Arvutuste tegemise eesmärk

Arvutuse ja õhukanalite valimise iseärasused sõltuvad nende tüübist ja materjalist, millest need on valmistatud. Viimane tunnus määrab nüansid, mis tekivad õhu liikumisel ning õhulaviini ja seinte vastasmõju iseärasused.

Õhukanalid võivad olla:

• metallist – see võib olla must teras, tsingitud, roostevaba teras;
• alumiiniumist painduvad gofreeritud;
• plastist ventilatsioonikanalid – painduvad ja jäigad;
• riidest.

Ristlõike geomeetria järgi valmistatakse õhukanaleid ümmargused, ristkülikukujulised, ovaalsed. Viimased ei ole nii populaarsed kui kaks esimest.

Isegi kui on olemas kõige õigem ventilatsioonisüsteemi projekt, võib õhukanalite ristlõigete valiku viga põhjustada õhuringluse häirimist.

Arvutusvigade tagajärjeks on kõrgenenud niiskus, seejärel hallitus ja seened ruumis. Ilma kõigi detailide pindala õige arvutuseta ei ole võimalik valida sobivaid ventilatsioonikompleksi elemente.

Sellest parameetrist sõltub:

• õhumassi voolukiirus ja selle maht;
• ühenduste tiheduse aste;
• ventilatsioonisüsteemi müratase;
• elektritarbimine.

Õigesti tehtud arvutused võimaldavad säästa vahendeid, kuna materjali kogus määratakse täpselt. Kuid lisaks majandusküsimustele on peamised siiski ventilatsiooni parameetrid, mis tagavad inimestele mugavad elamistingimused.

Üldteave ristlõike pindala arvutamiseks

Õhukanali torude pindala arvutatakse erinevate väärtuste alusel:

1. Vastavus sanitaar- ja hügieeniparameetritele (SanPiN).
2. Elanike arvu järgi.
3. Ruumide pindala järgi.

Tulemuse võib saada nii üksiku ruumi kui ka kogu maja kohta. Arvutamiseks on spetsiaalsed programmid, millesse on lisatud algoritmid. Teine arvutusviis on valemite kasutamine.

Õhukanalite ristlõikepindala projekteerimisel valitakse nii, et õhk liiguks kogu pikkuses ligikaudu ühesuguse kiirusega. Süsteemi kogu ulatuses on õhuhulk erinev, seetõttu peab õhukanali ristlõikepindala suurenema koos õhumassi mahu kasvuga.

Kui vaadelda väljatõmbeventilatsiooni, siis ristlõike pindala suureneb ventilaatorile lähenedes. Ainult nii saab tagada enam-vähem ühtlase õhumassi kiiruse kogu õhutorustiku ulatuses.

Ümmarguse ristlõike suurenemisega väheneb õhuvoolu kiirus. Samuti väheneb aerodünaamiline müra. Selliste õhukanalite miinuseks on konstruktsiooni mahukus, mistõttu ei ole võimalik neid paigaldada musta ja ripplae vahele, samuti suurenenud maksumus.

Kui selline võimalus puudub, võib eelistada ristkülikukujulist geomeetriat, kuna ristkülikukujulise ristlõike kõrgus on väiksem. Teisalt on ümmargused tooted kergemini paigaldatavad ja neil on omad tööeelised.

Kuna ümmargusi õhukanaleid ei saa alati interjööri sobitada ja esteetilisemad ristkülikukujulised on kallid, tasub alternatiivina kaaluda ovaalseid tooteid. Need on nii ergonoomilised kui ka tõhusad.

Ühe või teise variandi valik sõltub kasutaja prioriteetidest. Kui esikohal on elektrienergia kokkuhoid, minimaalne müra ja kõik võimalused mahuka võrgu paigaldamiseks, on parim valik ümmargune õhukanali kuju.

Arvutuse tegemise etapid

Arvutustööd koosnevad mitmest etapist:

1. Üldise ventilatsioonisüsteemi skeemi koostamine. Siin tuleb märkida sirgete lõikude pikkused, pöördeosad ja nende tüüp, ristlõike muutumise kohad.
2. Sanitaar- ja hügieeninõuetele vastava õhuvahetuskordsuse valimine.
3. Õhumasside liikumiskiiruse arvutamine torustikus. See parameeter sõltub ventilatsiooni tüübist, mis võib olla loomulik või sundventilatsioon.
4. Õhukanalite pindala ja muude parameetrite arvutamine.

Selliste arvutuste tegemiseks on palju programme.

Arvutused keeruka süsteemi jaoks valemite abil – see pole lihtne ülesanne. Väikese mõõtmetega maja puhul on üksikute elementide pindala ja õhukanalite ristlõike arvutamine täiesti võimalik.

Õhukanali ristlõike arvutamine

Ristlõike arvutamiseks kasutatav avaldis vormitud osade ja õhukanalite jaoks on järgmine:

Sc = (L x 2.778) : V,

kus:

• Sc — ristlõike pindala;
• L — süsteemis ringleva õhuvoolu kulu;
• 2.778 — koefitsient, mis ühtlustab erinevaid mõõtmeid;
• V — õhuvoolu kiirus konkreetses kohas, mõõdetuna meetrites sekundis.

Arvutuse tulemuseks on väärtus, mida mõõdetakse cm².

On olemas ka alternatiivne valem:

S = L : k × V,

Koefitsient K on sel juhul 3600.

Õhukanali tegeliku pindala määramine

Tavapärase ventilatsioonipinna arvutamiseks ümmarguste kanalite korral kasutatakse valemit:

S = (π x D2) : 400,

kus:

• S — tegelik pindala;
• D — diameeter.

Ristkülikukujulise ristlõikega torustike jaoks:

S = (A x B) : 100,

kus:

• S — tegelik pindala;
• D — diameeter;
• A — õhukanali kõrgus;
• B — konstruktsiooni laius.

Ovaalse ristlõikega toru ristlõikepindala arvutatakse valemiga:

S = π × A × B : 4,

kus:

• A — ovaali suurem diameeter;
• B — vastavalt väiksem diameeter.

Õhukanali pindala arvutamiseks on ka teisi valemeid.

Kasutades sellist normdokumenti nagu SNiP, saab võrrelda õhukanalite ristlõike mõõtmeid nõutavate näitajatega. Seega on sobiv õhutoru suurus veelgi lihtsam määrata.

Mõned tootjad annavad õhukanalite kirjeldustes nomogramme. Need on olemas ka normatiivkirjanduses.

Nomogramm metallist ringikujulise ristlõikega õhukanali jaoks. Selle väärtused asendatakse valemisse. Kõiki painduvaid õhukanaleid täiendatakse selliste skeemidega (+)

Nomogrammidest saab võtta ristlõike pindala väärtuse. See on ligikaudne, kuid sobib minimaalse müratasemega süsteemi loomiseks.

Et leida õhukanali mõõtmed kindla torustiku haru jaoks, mille kaudu transporditakse etteantud õhuhulk, tuleb teha järgmised toimingud:

1. Määrata nomogrammil kindlaks tunnis liigutatava õhuhulga ja arvutuslõigu maksimaalse kiiruse joone lõikepunkt.
2. Selle punkti lähedalt leida sobivaima diameetri väärtus.

Peale selle saab nomogrammi abil mitte ainult hõlbustada õhukanalite ja liitmike ristlõike arvutamist, vaid ka täpsustada rõhukadusid õhuliini lõigul kindlaksmääratud kiirusel.

Nomogrammi ei ole kohustuslik kasutada; vajaliku ristlõike pindala saab määrata sõltuvalt õhumassi kiirusest.

Õhukiiruse arvutamine

Valemite või spetsiaalsete tabelite abil arvutatakse õhukanali kiirus. Võtmeparameetriks on siin kordsusnäitaja, mis määrab õhuhulga, mille puhul toimub ruumis (mahuga 1 m³) täielik õhuvahetus 1 tunni jooksul.

Eksperdid soovitavad kordsusnäitaja määramiseks uurida konkreetseid tingimusi tegutsevatel tööstusobjektidel, mille kohta on olemas tegelikud andmed gaaside, toksiliste aurude jms eraldumise kohta. Parim on ise arvutus teha valemite abil.

Arvutuste lihtsustamiseks on olemas spetsiaalsed tabelid, kust võib võtta valmis kordsusnäitaja väärtuse, kuid tuleb arvestada, et neis esitatakse ümardatud parameetreid.

Kordsuse arvutamise valem on järgmine:

N = V : W,

kus:

• N — otsitav kordsus;
• V — ühe tunni jooksul ruumi siseneva värske õhumassi maht;
• W — ruumi maht.

Kordsuse ühik on kordi/tunnis, V mõõdetakse m³/h, maht — m³.

Vaatleme konkreetset näidet vajaliku õhuhulga määramisest kordsuse järgi.

On elutuba mahuga 22 m³. Selle jaoks vajatakse õhku: L = 22 x 6 = 132 m³, siin 6 on tabelist võetud õhuvahetuse kordsus.

Massi liikumiskiirust (V) mõõdetakse m/s ja määratakse valemiga:

V = L : 3600 x S,

kus:

• L — kasutatav õhk (m³/h);
• S — õhukanali ristlõike pindala (m³);

Lisaks mõjutavad õhu liikumiskiirust veel kaks parameetrit: müratase ja vibratsioonitegur. Süsteemi projekteerimisel tuleb neid kindlasti arvestada.

Arvutusnäide väikese suvila jaoks

Arvutuse jaoks võeti suvila sisepindalaga 108,8 m² ja kõrgusega põrandast laeni 3 m. Selles on elutuba, magamistuba, lasetuba, köök, vannituba. Kordsusnäitaja võetakse võrdseks 1-ga.

Ventilatsioonisüsteem võimaldab eemaldada ruumist tervisele kahjulikke lisandeid – potentsiaalselt ohtlikke ja allergilisi reaktsioone esile kutsuvaid, mis halvendavad enesetunnet.

Kõigepealt arvutatakse eemaldatava ja sissetuleva õhu hulk kogu hoone jaoks.

Selleks kasutatakse SNiP metoodikat:

1. Kuna magamistuba ja elutuba on sama pindalaga, on nendest eemaldatava õhu hulk 21 x 3 x 1 = 63 m³/h.
2. Laste toa jaoks — 24 x 3 x 1 = 72 m³/h.
3. Köögi jaoks — 22 x 3 x 1 + 100 = 166 m³/h.
4. Sanitaarruumi jaoks — 10 x 3 x 1 = 30 m³/h.
5. Kokku: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 m³/h.

Koridori ja esikut arvutusse ei võetud. 100 m³ on see maht, mis lahkub köögis oleva õhupuhasti kaudu.

Õige õhuvoolude jaotus majas on samuti väga oluline. Seda tüüpi hoonetes korraldatakse tavaliselt loomulik ventilatsioon. Sunnitud element on siiski olemas — köögikubu.

Järgnevalt määratakse ventilatsioonikanalite läbimõõdud. Kuna 100 m³ eemaldab kubu sundkorras, jääb üle jaotada ülejäänud 294 m³. Need lähevad loomulikult läbi 2 šahti. Igale langeb: 294 : 2 = 147 m³.

Kuna loomuliku ventilatsiooni šahtides kõigub õhu kiirus vahemikus 0,5 kuni 1,5 m/s, võetakse arvutustes tavaliselt keskmine väärtus — 1 m/s. Asendades teadaolevad suurused valemisse S = L : k × V, leitakse: S = 147 : 3600 × 1 = 0,0408 m².

Nüüd on võimalus määrata ümmarguse ristlõikega õhukanali läbimõõt valemiga: S = (π × D2) : 400 või 0,0408 = (3,14 × D2) : 400.

Lahendades selle ühe tundmatuga võrrandi lihtsate arvutuste abil leitakse, et õhukanali läbimõõt on 2,28 mm. Selle väärtuse järgi valitakse lähim suurem standardne toru suurus.

Selle ümberarvestustabeli abil saab valida ümmarguse ristlõikega õhukanali ekvivalentse läbimõõdu. See lihtsustab arvutust oluliselt.

Kui paigaldatakse ristkülikukujulise ristlõikega õhukanal, valitakse selle suurus tabelist, lähtudes pindalast. Lähim suurem väärtus on 200 × 250 mm.

Sama skeemi järgi määratakse köögikubu haru ristlõike pindala selle erinevusega, et õhu kiirus on siin 3 m/s. S = 100 : 3600 × 3 = 0,083 m² või läbimõõt 107 mm.

Ümberarvestustabel on vajalik siis, kui tuleb arvutada ristkülikukujulise ristlõikega õhukanalid ja seejuures kasutada ümmarguste toodete tabelit. Siin on esitatud ümmarguse ristlõikega õhukanalite läbimõõdud, mille hõõrdumisest tingitud rõhulangus on võrdne ristkülikukujulise konstruktsiooni vastava väärtusega.

Ekvivalentse väärtuse määramiseks on kolm viisi:

• kiiruse järgi;
• ristlõike järgi;
• vooluhulga järgi.

Need suurused on seotud õhukanali erinevate parameetritega. Igaühe jaoks on oma individuaalne tabelite kasutamise metoodika. Peaasi, et olenemata rakendatud metoodikast oleks hõõrdumisest tingitud rõhukao väärtus sama.

Kokkuvõttes kontrollitakse kiirust: V = 147 : (3600 × 0,0408) = 1,0 m/s. See vastab lubatud piirile.

Vormdetailid ja nende arvutamine

Õhukanalite paigaldamisel ühendatakse erineva suurusega sirged lõigud vormdetailide abil.

Nii õhukanalite kui ka vormdetailide tootmisel on vajalik nende pindala arvutamine. Ilma selleta ei ole võimalik õigesti määrata vajalikku materjali kogust detailide valmistamiseks.

Vormdetailide hulka kuuluvad:

1. Põlved. Neid kasutatakse õhutorustiku suuna muutmiseks erinevate nurkade all. Need võivad olla nii ümmargused kui ka ristkülikukujulised või ovaalsed.
2. Üleminekud. Nende abil ühendatakse erineva ristlõikega õhukanaleid. Geomeetria on ükskõik milline – alates ümmargusest kuni kombineeritud.
3. Muhvid, niplid. Ühendavad magistraali sirgeid lõike.
4. Tee-tükid. Need ühendavad harunemisi või õhukanali kahte haru.
5. Pistikud. Sulgevad õhuvoolu.
6. Risttükid. Jagavad või ühendavad õhuvoolusid.
7. Utid. Tagavad õhukanali erineva taseme ülemineku.

Vormitoodete vajalike parameetrite arvutamiseks on vaja matemaatilisi oskusi.

Igal vormitootel on ventilatsioonisüsteemis oma eriline roll. Tootjad projekteerivad igaüht neist eraldi. Neid tarnitakse koos põhielementidega.

Viga ühes näitajas toob kaasa süsteemi tööomaduste halvenemise. Selliste arvutuste jaoks valmis valemeid ei ole.

Tabelis on toodud õhukanalite standardsed tüüpsuurused. Isegi professionaalid kasutavad keerukate arvutuste asemel selliseid ja sarnaseid spetsiaalseid tabeleid.

Paljud projekteerijad kasutavad spetsiaalseid programme, veebikalkulaatoreid. Vaja on vaid sisestada esmased suurused ja saada väljundiks valmis parameetrid.

Programmid võimaldavad mitte ainult määrata kõigi detailide vajalikke suurusi, vaid ka teostada nende lahtirullimist. Selline 3D-printeril trükitud lahtirullimine võimaldab teostada ventilatsioonikanalite ideaalset sobitamist.

Põhinõuded arvutusele

Õhukanalite lõplike parameetrite määramisel tuleb arvestada, et õhukanalite pindala määramine peab tagama, et:

1. Tagatakse ruumi temperatuurirežiim. Seal, kus esineb liigset soojust, on ette nähtud selle eemaldamine, ja seal, kus on puudujääk, on selle kaod viidud miinimumini.
2. Õhu liikumise kiirus ei vähenda mingil viisil ruumis viibivate inimeste mugavustaset. Tööpiirkondades on õhupuhastus kohustuslik.
3. Õhus esinevad kahjulikud keemilised ühendid ja hõljuvad osakesed on mahus, mis vastab standardile GOST 12.1.005-88.

Eraldi ruumide puhul on õhukanalite pindala valiku kohustuslik tingimus pidev surve säilitamine ja välisõhu sissevoolu välistamine.

Peatrassi takistuse arvutamisel võetakse arvesse rõhukadusid. Selleks, et liikumise ajal saaks õhumassi vool takistusest üle, on vajalik vastav rõhk.

Ruumide kategooriasse, kus on vajalik ülerõhk, kuuluvad keldrid ning ka ruumid, kus võivad koguneda kahjulikud ained.

Järeldused ja kasulik video teemal

Veebiprogramm projekteerimisinseneri abiks:

Lugu eramaja ventilatsiooni korraldamisest tervikuna:

Õhukanali ristlõikepindala, kuju ja pikkus on ühed parameetritest, mis määravad ventilatsioonisüsteemi jõudluse. Õige arvutus on äärmiselt oluline, kuna sellest sõltub õhu läbilaskevõime, samuti voolukiirus ja konstruktsiooni tõhus toimimine tervikuna.

Veebikalkulaatori kasutamisel on arvutuse täpsusaste suurem kui käsitsi arvutamisel. Sellist tulemust selgitab asjaolu, et programm ümardab väärtused automaatselt täpsemateks.

Kas Teil on isiklikku kogemust õhukanalisüsteemi projekteerimisel, paigaldamisel ja arvutamisel? Soovite jagada kogutud teadmisi või esitada teemakohaseid küsimusi? Palun jätke kommentaare ja osalege aruteludes – tagasiside vorm asub allpool.