Расчет размеров (диаметра, высоты) вентиляционных труб при проектировании системы вентиляции

Для обеспечения нормальных условий в помещениях различного назначения необходим непрерывный приток свежего воздуха. Одновременно нужно удалять отработанный воздух с различными вредными примесями и загрязнениями.

Эти процессы должны протекать параллельно и автоматически. Подобную задачу можно решить с помощью вентиляции.

Для того чтобы такая инженерная система функционировала эффективно, необходимо тщательно подойти к вопросу ее расчета и проектирования.

При разработке вентиляционной системы нужно уделить особое внимание следующим моментам:

тип воздуховода;
размеры сечений вентиляционных труб;
длина канала системы;
особенности монтажа.

Разновидности труб для вентиляции

Основная задача вентиляционной системы – отвод загрязненного воздуха из помещения.

Эффективность и надежность всей системы зависит от выбора типа вентиляционной трубы.

Существует ряд общих правил, которые стоит учитывать при выборе и расчете системы:

минимальный диаметр трубы для вентиляции в частном доме должен составлять 15 см;
поверхности воздуховода должны быть устойчивы к коррозии;
вес конструкции влияет на сложность монтажных работ и обслуживание;
размер сечения воздуховода влияет на пропускную способность;
все элементы системы должны соответствовать требованиям пожарной безопасности.

Важным критерием выбора вентиляционной трубы является материал, из которого она изготавливается. Ниже рассмотрены самые популярные из них.

Пластиковые трубы

Пластиковые воздуховоды производятся из полипропилена, полиуретана и поливинилхлорида. Они отличаются большим разнообразием форм и размеров, наиболее популярными являются круглые и прямоугольные.

Данные типы труб получили широкое распространение благодаря целому ряду достоинств.

Преимущества круглых и прямоугольных пластиковых воздуховодов:

относительно небольшой вес, благодаря чему монтаж системы может осуществляться одним человеком, кроме того, не создается избыточная нагрузка на подвесные кухонные конструкции;
низкая уязвимость для воздействия влаги и химических веществ;
хорошая герметичность;
простота в обслуживании;
широкий диапазон рабочих температур;
низкий уровень шума при работе;
большой срок службы;
эстетичный вид;
экологичность;
устойчивость к появлению коррозии.

К недостаткам пластиковых труб можно отнести необходимость использовать дополнительные соединительные элементы при монтаже, а также то, что сам процесс установки достаточно сложный и требует специальной подготовки.

Гофрированные трубы

Самым дешевым вариантом для вентиляционной системы является гофрированная труба. Она состоит из металлических колец, обернутых ламинированной фольгой.

В изначальном состоянии кольца плотно прилегают друг к другу, но в процессе монтажа расстояние между ними способно увеличиваться за счет растягивания оболочки, а сама труба может вытягиваться и изгибаться под нужным углом.

Этими свойствами объясняется универсальность труб при монтаже: они легко устанавливаются в самых труднодоступных местах, а весь процесс не вызывает особой сложности.

Важно помнить! При неполном растяжении гофрированной трубы, а также сильном изгибе появляется дополнительное сопротивление потоку воздуха, что вызывает характерный шум.

Основные преимущества гофрированных воздуховодов:

срок службы — до 50 лет;
допустимое нагревание поверхностей — до 250 °С;
устойчивость к воздействию влаги и коррозии;
относительно легкий монтаж.

Металлические воздуховоды

Материалом для изготовления металлических вентиляционных труб служит оцинкованная или нержавеющая сталь. Они устойчивы к появлению ржавчины и имеют небольшой вес.

Такой тип воздуховода стоит выбирать для установки в помещениях с повышенным содержанием влаги и большими колебаниями температур.

Для монтажа металлических вентиляционных труб достаточно минимальных знаний и навыков.

Тканевые воздуховоды

Воздуховод такого типа представляет собой вентиляционный канал, сделанный из ткани, закрепленный с помощью специальных колец на потолке. За счет давления воздуха, проходящего внутри, конструкции придается форма трубы.

Материалом для изготовления служат полиамид, полиэстер или полиэфир. Тканевые воздуховоды встречаются достаточно редко и изготавливаются на заказ. Для проектировки потребуется опытный специалист.

Основные преимущества:

быстрый монтаж;
небольшой вес;
отсутствие конденсата;
низкий уровень шума;
устойчивость к коррозии;
удобство в обслуживании.

Помимо материала, при подборе и расчете воздуховода необходимо учитывать форму сечения. Большей популярностью пользуются круглые трубы, они оказывают меньшее сопротивление потоку проходящего воздуха.

Прямоугольные трубы не нарушают эстетичный вид помещения, их можно монтировать вплотную к стене.

Гофрированные и тканевые воздуховоды бывают только круглыми в сечении, пластиковые и металлические могут быть и круглой, и прямоугольной формы.

Размеры сечения рассчитываются по специальной формуле для каждого конкретного помещения. На практике часто встречаются диаметры 100-120 мм для круглых труб и размеры 55×110, 60×122 – для прямоугольных.

Нормативные требования к вентиляционным трубам

За основу для расчета необходимого размера сечения вентиляционной трубы берется расход воздуха за единицу времени. Ключевые требования к производительности и геометрическим формам системы вентиляции записаны в СНиП 41-01-2003.

Этот документ регламентирует необходимый объем поступающего воздуха на человека в зависимости от квадратуры помещения:

для помещений площадью до 20 кв. м приток воздуха должен составлять 3 куб. м на 1 кв. м площади;
для больших помещений, площадью более 20 кв. м, скорость поступления свежего воздуха должна составлять 30 куб. м в час, либо 0,35 от всего объема воздуха в помещении.

Для расчета основных размеров вентиляционных каналов используются показатели кратности воздухообмена. В СНиП содержатся таблицы со значениями кратности для разных типов помещений, квартир и домов.

С помощью приведенных выше таблиц вычисляется площадь сечения воздуховода, диаметр вентиляционной трубы круглой формы для вытяжки и размеры сторон для труб прямоугольной формы.

Для металлических вентиляционных каналов прямоугольной формы установлены следующие требования:

Требования для металлических воздуховодов круглой формы:

Расчет системы вентиляции

При установке системы вентиляции нужно определить, сколько воздуха необходимо выводить из помещения и подавать. В профессиональной сфере это называется воздухообменом.

В зависимости от этого показателя устанавливаются трубопроводы вентиляционной системы различных размеров.

Существует несколько способов расчета воздухообмена, учитывающих теплообмен, загрязнения и другие параметры. Для использования таких методов нужны специальные знания.

Наиболее простым способом является расчет по кратностям. Все параметры, необходимые для вычислений, указаны в СНиП и ГОСТ.

Кратность – это параметр, показывающий, сколько раз произошла смена воздуха в помещении за 1 час. Например, кратность, равная 2 означает, что весь отработанный воздух ушел, а на его место пришел свежий, и такая замена произошла 2 раза за 1 час.

Каждый тип помещения имеет свой показатель кратности, который указан в таблицах СНиП и ГОСТ.

Воздухообмен вычисляется по формуле:

L = n × V (м3/ч)

n – кратность (/ч);

V – объем помещения (м3).

Если нет возможности получить показатель кратности для данного помещения, можно воспользоваться требованиями СНиП к минимальному расходу наружного воздуха на 1 человека (м3/час) (ссылка).

Для жилых помещений площадью до 20 м2 воздухообмен составит 1 м3/ч на 1 м2.

После вычисления воздухообмена необходимо определиться со значением скорости потока воздуха в канале вентиляции. В вентиляционных системах естественного типа средняя скорость составляет 1 м/с и может достигать 2 м/с в магистральном воздуховоде.

В системе принудительной вентиляции скорость значительно больше и зависит от мощности вентилятора.

Существуют нормативы по скорости воздуха для разных участков системы принудительной вентиляции:

Важно знать! Большая скорость воздуха в канале вызывает шум, который может доставлять дискомфорт.

На основе воздухообмена и скорости воздушного потока определяется важная характеристика канала вентиляции – размер сечения.

Алгоритм определения диаметра вентиляционной трубы

Зная воздухообмен и скорость потока, можно вычислить площадь сечения воздуховода:

S = L / (3600×v) (м2)

S- площадь сечения воздуховода (м2);

L – воздухообмен (м3/ч);

3600 – количество секунд в часе;

v – скорость воздушного потока (м3/c)

Для воздуховодов круглой формы расчет диаметра проводится по формуле:

Полученное значение округляем в большую сторону и подбираем нужный типоразмер. Для этого используется таблица диаметров вентиляционных труб:

Для определения размеров сторон сечения для труб прямоугольной формы потребуется следующая таблица:

Используя ширину (a) и высоту (b), указанные в таблице в левой колонке, можно получить площадь сечения по формуле:

S = a × b

Сравнивая площади сечений труб различных размеров и требуемую площадь, рассчитанную исходя из воздухообмена и скорости потока, можно подобрать нужный типоразмер.

Обратить внимание! В приведенных выше таблицах указаны расходы воздуха для отдельного размера сечения при различной скорости. Сравнивая этот показатель с требуемым воздухообменом (L), можно подобрать нужный типоразмер, не прибегая к вычислению сечения по формуле.

Пример:

Требуется установить систему естественной вентиляции на кухне размером 3×4×3 в жилом доме. Как рассчитать необходимый диаметр трубы для вентиляции?

Порядок действий:

Рассчитывается объем помещения: V = 3×4×3 = 36 м3.
С помощью таблицы находится кратность для данного типа помещения (кухня): n = 6.
Определяется воздухообмен: L = n * V = 6 * 36 = 216 м3/ч.
Выбирается нужная скорость воздушного потока. В данной случае вентиляция естественного типа, поэтому значение скорости v = 1 м/с.
Определяется сечение: S = L / (3600 × v) = 216 / (3600 × 1) = 0,06 м.
Рассчитывается диаметр: D = 2 * = 2 * (0,06 / 3,14) = 0,28 м = 280 мм.
Используя таблицу, подбираем нужный типоразмер: 280 мм.

Расчет длины воздуховодов

Для эффективной работы системы отвода воздуха необходимо грамотно рассчитать длину наружной части воздуховода. Этот канал объединяет все потоки вентиляционной системы и служит для отвода воздуха из помещения во внешнюю среду.

Высота наружной вентиляционной трубы определяется исходя из требований, установленных СНиП:

на плоской крыше высота трубы должна быть 300 мм и более;
на скатной крыше минимальная высота воздуховода должна быть не меньше 500 мм;
если вытяжная труба установлена на одной линии с дымоходом на расстоянии до 3 м, их высоты должны совпадать;
воздуховод должен быть выше конька крыши минимум на 0,5 м, если он удален на расстояние до 0,5 м (от конька);
если дистанция между коньком и воздуховодом от 1,5 м до 3 м, высота вытяжки должна быть не меньше высоты конька.

Важно знать! При проектировании наружной части воздуховода нужно учитывать его устойчивость к ветру.

Определить точную высоту вентиляционной трубы над крышей можно при помощи таблицы. Для этого достаточно знать диаметр. Верхняя строка содержит значения высоты труб, в левой колонке указана ширина, а в ячейках – эквивалентные диаметры в мм.

Использование программного обеспечения

Расчеты с помощью формул и таблиц могут показаться слишком сложными для людей, не имеющих опыта в проектировании систем вентиляции. Хорошим решением в такой ситуации будет использование специальных программ, которые не только упрощают процесс, но и принимают в расчет дополнительные параметры, которые сложно учесть в ручном подсчете.

В открытом доступе можно найти множество подобных программ. Например, программа Vent-Calc. Она не только подбирает нужный диаметр вентиляционной трубы, но и генерирует приближенный к реальности полный образ сети вместе со всеми основными аэродинамическими характеристиками.

В расчетах используется сразу несколько параметров: температура, расход воздуха, скорость.

С помощью программы можно провести следующие расчеты:

гидравлический расчет воздуховода;
расчет и подбор элементов вентиляционной системы: ответвлений, расширений, отводов;
подбор сечения воздуховода для вентиляции естественного типа с учетом сопротивления потоку воздуха;
расчет тепловой мощности подогревателя воздуха;
другие.

Среди аналогичных программ можно назвать:

CADvent;
Ventmaster.

В заключение

Процесс проектирования и расчета вентиляционной системы достаточно сложный и занимает немало времени.

Необходимо пройти все этапы:

ознакомиться с нормативными требованиями;
выбрать типа воздуховода;
определить нужный диаметр вытяжной трубы или размеры сечения;
рассчитать длину;
спланировать монтаж.

Соблюдение всех этих пунктов позволит избежать проблем с циркуляцией воздуха в будущем и сэкономить на обслуживании.

Организация системы вентиляции является одним из самых важных элементов строительства, так как микроклимат в помещении напрямую влияет на работоспособность и здоровье человека.