Výpočet plochy vzduchovodů a tvarových kusů: pravidla provádění výpočtů + příklady výpočtů podle vzorců

Zárukou bezvadné a efektivní funkce ventilace je kvalifikovaný výpočet plochy vzduchovodů a tvarových dílů, na kterém závisí výběr jak jednotlivých prvků, tak zařízení. Cílem výpočtu je zajištění optimální frekvence výměny vzduchu v místnostech v souladu s jejich určením.

V článku jsme podrobně rozebrali každý z povinných kroků výpočtů: určení průřezu a skutečné plochy vzduchovodů, výpočet rychlosti vzduchu a volbu parametrů tvarových dílů. Kromě toho jsme uvedli hlavní požadavky kladené na velikost ventilačních kanálů a také jsme uvedli příklad výpočtu vzduchovodů pro rodinný dům.

Cíl provádění výpočtů

Zvláštnosti výpočtu a výběru vzduchovodů závisí na jejich typu a materiálu, ze kterého jsou vyrobeny. Poslední charakteristika určuje nuance vznikající při pohybu vzduchu a zvláštnosti interakce proudu vzduchu se stěnami.

Vzduchovody mohou být:

• kovové – může to být černá ocel, pozinkovaná, nerez;
• hliníkové ohebné vlnité;
• plastové ventilační kanály – flexibilní a pevné;
• textilní.

Podle geometrie průřezu se vyrábějí vzduchovody kruhové, obdélníkové, oválné. Posledně jmenované nejsou tak populární jako první dva.

I když existuje ten nejsprávnější projekt ventilačního systému, chyba při volbě průřezů vzduchovodů může vést k narušení cirkulace vzduchu.

Důsledkem chyb ve výpočtech bude zvýšená vlhkost, a dále plíseň a houba v místnosti. Bez správného výpočtu plochy všech součástí není možné vybrat vhodné prvky ventilačního komplexu.

Na tomto parametru závisí:

• rychlost proudění vzduchové hmoty a její objem;
• stupeň těsnosti spojů;
• hlučnost ventilačního systému;
• spotřeba elektřiny.

Správně provedené výpočty umožní ušetřit finanční prostředky, protože množství materiálu bude určeno přesně. Ale kromě ekonomických otázek jsou hlavními parametry větrání, které zajišťují komfortní podmínky pro život lidí.

Obecné informace pro výpočet plochy průřezu

Plocha trubek pro vzduchovod se vypočítává podle různých hodnot:

1. Na soulad s hygienickými parametry (SanPiN).
2. Podle počtu obyvatel.
3. Podle plochy místností.

Výsledek lze získat jak pro jednotlivou místnost, tak pro celý dům. Pro výpočet existují speciální programy s algoritmy. Další možností výpočtu je použití vzorců.

Plocha průřezu vzduchovodů se při jejich navrhování volí tak, aby se vzduch po celé délce pohyboval přibližně stejnou rychlostí. Po celé délce systému je množství vzduchu různé, proto se plocha průřezu vzduchovodu musí zvětšovat s rostoucím objemem vzduchové hmoty.

Pokud se podíváme na odvětrávání, plocha průřezu se zvětšuje s přibližováním k ventilátoru. Pouze tak lze zaručit víceméně stejnou rychlost vzduchové hmoty po celé délce vzduchovodu.

S růstem kruhového průřezu klesá rychlost proudění vzduchu. Sníží se tím i aerodynamický hluk. Nevýhodou takových vzduchovodů je rozměrnost konstrukce, kvůli které není možná jejich instalace do prostoru mezi hrubým a podhledem, a také vyšší cena.

Pokud tato možnost není, lze dát přednost obdélníkové geometrii, protože výška obdélníkového průřezu je menší. Na druhé straně se kruhové výrobky snadněji instalují a mají své provozní výhody.

Protože kruhové vzduchovody nelze vždy začlenit do interiéru a estetičtější obdélníkové jsou drahé, jako alternativu stojí za zvážení oválné výrobky. Jsou ergonomické a účinné.

Výběr té či oné možnosti závisí na prioritách uživatele. Pokud je v popředí úspora elektrické energie, minimální hluk a jsou všechny možnosti montáže rozměrné sítě, nejlepší volbou je kruhový tvar vzduchovodu.

Fáze provádění výpočtu

Výpočetní práce se skládají z několika fází:

1. Sestavení celkového schématu ventilačního systému. Zde by měly být vyznačeny délky přímých úseků, ohybové části a jejich typ, místa změny průřezu.
2. Volby intenzity výměny vzduchu, shodné s hygienickými požadavky.
3. Výpočtu rychlosti pohybu vzduchových hmot potrubím. Tento parametr závisí na typu větrání, které může být přirozené nebo nucené.
4. Výpočtu plochy vzduchovodů a dalších parametrů.

Existuje mnoho programů pro provádění takových výpočtů.

Výpočty pomocí vzorců pro složitý systém – to není snadný úkol. Pro dům malých rozměrů je výpočet plochy jednotlivých prvků a průřezů vzduchovodů zcela možný.

Výpočet průřezu vzduchovodu

Výraz používaný pro výpočet kvadratury tvarových prvků a vzduchovodů vypadá takto:

Sc = (L × 2.778) : V,

kde:

• Sc – plocha v příčném řezu;
• L – průtok vzduchu cirkulujícího v systému;
• 2.778 – koeficient sjednocující různé rozměrnosti;
• V – rychlost vzdušného proudu v konkrétním místě, měří se v metrech za sekundu.

Výsledkem výpočtu bude hodnota měřená v cm².

Existuje i alternativní vzorec:

S = L : k × V,

Koeficient K je v tomto případě roven 3600.

Určení skutečné plochy vzduchovodu

Pravidelnou plochu větrání pro kruhové ventilační kanály vypočítáme podle vzorce:

S = (π × D2) : 400,

kde:

• S – skutečná plocha;
• D – průměr;

Pro potrubí obdélníkového průřezu:

S = (A × B) : 100,

kde:

• S – skutečná plocha;
• D – průměr;
• A – výška vzduchovodu;
• B – šířka konstrukce.

Plochu průřezu pro trubku s oválným průřezem vypočítáme podle vzorce:

S = π × A × B : 4,

kde:

• A – větší průměr oválu;
• B – menší průměr, resp.

Existují i další vzorce pro výpočet plochy vzduchovodu.

Pomocí normativního dokumentu, jako je SNiP, lze porovnat rozměry průřezů vzduchovodů s požadovanými hodnotami. Takto se vhodná velikost vzduchovodu určuje ještě snadněji.

Někteří výrobci uvádějí v popisu vzduchovodů nomogramy. Jsou také v normativní literatuře.

Nomogram pro kovový vzduchovod s kruhovým průřezem. Hodnoty z něj dosazujeme do vzorce. Všechny flexibilní vzduchovody jsou doplněny takovými schématy (+)

Z nomogramů lze převzít hodnotu plochy průřezu. Je přibližná, ale pro vytvoření systému s minimální hladinou hluku je vhodná.

Pro nalezení rozměrů vzduchovodu pro určité odbočení potrubí, kterým se dopravuje daný objem vzduchu, je třeba provést následující kroky:

1. Určit na nomogramu bod průsečíku objemu vzduchu přemístěného za 1 hodinu a čáry maximální rychlosti pro výpočtový úsek.
2. V blízkosti tohoto bodu najít hodnotu nejvhodnějšího průměru.

Kromě toho lze s nomogramem nejen usnadnit výpočet průřezu vzduchovodů a tvarových dílů, ale také upřesnit tlakové ztráty na úseku vzduchové trasy při stanovené rychlosti.

Nomogram není nutné používat, potřebnou plochu průřezu lze určit v závislosti na rychlosti vzdušné hmoty.

Výpočet rychlosti vzduchu

Pomocí vzorců nebo speciálních tabulek se vypočítá rychlost vzduchovodu. Klíčovým parametrem je zde ukazatel násobnosti, který určuje objem vzduchu, při kterém dochází k úplnému větrání místnosti o objemu 1 m³ během 1 hodiny.

Odborníci doporučují k určení ukazatele násobnosti prozkoumat konkrétní podmínky na stávajících průmyslových objektech, o nichž existují skutečné údaje o emisích plynů, toxických par apod. Nejlépe je provést vlastní výpočet s použitím vzorců.

Pro zjednodušení výpočtů existují speciální tabulky, ze kterých lze převzít hotovou hodnotu ukazatele násobnosti, ale je třeba mít na paměti, že uvádějí zaokrouhlené parametry.

Vzorec pro výpočet násobnosti vypadá takto:

N = V : W,

kde:

• N — hledaná násobnost;
• V — objem čerstvé vzduchové hmoty přiváděné do místnosti během hodiny;
• W — objem místnosti.

Jednotka násobnosti — počet krát/hod, V se měří v m³/h, objem v m³.

Uvažujme konkrétní příklad určení potřebného množství vzduchu podle násobnosti.

Máme obytnou místnost o objemu 22 m³. Bude pro ni potřeba vzduchu: L = 22 x 6 = 132 m³, zde 6 je násobnost výměny vzduchu převzatá z tabulky.

Rychlost pohybu hmoty (V) se měří v m/s a určuje se vzorcem:

V = L : 3600 x S,

kde:

• L — používaný vzduch (m³/h);
• S — plocha průřezu vzduchovodu (m²).

Dodatečně ještě 2 parametry ovlivňují rychlost pohybu vzduchu: hlučnost, součinitel vibrací. Při návrhu systému je nutné je bezpodmínečně zohlednit.

Příklad výpočtu pro malý dům

Pro výpočet byl vzat domek s vnitřní plochou 108,8 m² a výškou od podlahy po strop 3 m. Uvnitř se nachází obývací pokoj, ložnice, dětský pokoj, kuchyně, WC. Ukazatel násobnosti bereme jako 1.

Větrací systém umožňuje zbavit místnost nečistot, které škodí zdraví – potenciálně nebezpečných a vyvolávajících alergické reakce, zhoršujících pohodu.

Nejprve se vypočítá množství odváděného a přiváděného vzduchu pro celou budovu.

Používá se metodika SNiP:

1. Jelikož ložnice a obývací pokoj mají stejnou plochu, množství odváděného vzduchu z nich je 21 x 3 x 1 = 63 m³/h.
2. Pro dětský pokoj – 24 x 3 x 1 = 72 m³/h.
3. Pro kuchyni – 22 x 3 x 1 + 100 = 166 m³/h.
4. Pro WC – 10 x 3 x 1 = 30 m³/h.
5. Celkem: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 m³/h.

Chodbu a předsíň jsme do výpočtu nezahrnuli. 100 m³ je objem, který odchází digestoří v kuchyni.

Správné rozložení proudění vzduchu v domě je také velmi důležitým momentem. V stavbách tohoto typu se obvykle zařizuje systém přirozené ventilace. Nucený prvek je zde přesto přítomen — kuchyňská digestoř.

Dále se určují průměry ventilačních kanálů. Jelikož 100 m³ odstraňuje digestoř nuceně, zbývá rozdělit zbývajících 294 m³. Ty se přirozeně odvedou přes 2 šachty. Na každou připadá: 294 : 2 = 147 m³.

Protože v šachtách přirozené ventilace kolísá rychlost vzduchu v rozmezí od 0,5 do 1,5 m/s, obvykle se ve výpočtech bere střední hodnota — 1 m/s. Po dosazení známých veličin do vzorce S = L : k × V se zjistí: S = 147 : 3600 × 1 = 0,0408 m².

Nyní se naskytla možnost určit průměr vzduchovodu s kruhovým průřezem podle vzorce: S = (π x D2) : 400 nebo 0,0408 = (3,14 x D2) : 400.

Po vyřešení této rovnice s jednou neznámou pomocí jednoduchých výpočtů se zjistí, že průměr vzduchovodu je 2,28 mm. Pro tuto hodnotu se vybere nejbližší větší standardní rozměr trubky.

Pomocí této převodní tabulky lze zvolit ekvivalentní průměr vzduchovodu s kruhovým průřezem. To výrazně zjednodušuje výpočet.

Při montáži vzduchovodu obdélníkového průřezu se jeho rozměr volí podle tabulky s ohledem na plochu. Nejbližší větší hodnota je 200 x 250 mm.

Stejným způsobem se určuje plocha průřezu odtahu pro kuchyňskou digestoř s tím rozdílem, že rychlost vzduchu je zde 3 m/s. S = 100 : 3600 x 3 = 0,083 m² nebo průměr 107 mm.

Převodní tabulka je nezbytná tehdy, když je třeba provést výpočet vzduchovodů s obdélníkovým průřezem a přitom použít tabulku pro kruhové výrobky. Zde jsou uvedeny průměry vzduchovodů s kruhovým průřezem, u nichž je pokles tlaku v důsledku tření roven analogické hodnotě u obdélníkové konstrukce.

Existují tři způsoby určení ekvivalentní hodnoty:

• podle rychlosti;
• podle příčného řezu;
• podle průtoku.

Tyto veličiny souvisí s různými parametry vzduchovodu. Pro každou z nich existuje individuální metodika použití tabulek. Hlavní je, aby bez ohledu na použitou metodiku byla hodnota ztráty tlaku třením stejná.

Na závěr se provádí kontrola rychlosti: V = 147 : (3600 x 0,0408) = 1,0 m/s. To odpovídá přípustné mezi.

Tvarové díly a jejich výpočet

Při montáži vzduchovodů se přímé úseky různých rozměrů spojují pomocí tvarových výrobků.

Při výrobě jak vzduchovodů, tak tvarových výrobků je nutný výpočet jejich plochy. Bez toho nelze správně určit potřebné množství materiálu pro výrobu dílů.

Mezi tvarové výrobky patří:

1. Oblouky. Používají se ke změně směru vzduchového potrubí pod libovolným úhlem. Bývají jak kruhové, tak obdélníkové, oválné.
2. Přechody. S jejich pomocí se spojují vzduchovody různého průřezu. Geometrie libovolná - od kruhové po kombinovanou.
3. Spojky, vsuvky. Spojují přímé úseky potrubí.
4. T-kusy. Spojují odbočky nebo dvě větve vzduchovodu.
5. Zátky. Uzavírají proudění vzduchu.
6. Křížové kusy. Rozdělují nebo spojují vzduchové proudy.
7. Kachny (přechodové kusy). Zajišťují víceúrovňový přechod vzduchovodu.

Pro výpočet potřebných parametrů tvarových součástí jsou nutné matematické dovednosti.

Každá tvarová součást má svou zvláštní roli ve ventilačním systému. Výrobci každou z nich navrhují samostatně. Dodávají se společně s hlavními prvky.

Chyba v jednom ukazateli povede ke zhoršení provozních vlastností systému. Hotové vzorce pro takové výpočty neexistují.

V tabulce jsou uvedeny standardní rozměry vzduchovodů. I profesionálové místo složitých výpočtů používají takové a podobné speciální tabulky.

Mnoho projektantů používá speciální programy, online kalkulačky. Stačí zadat počáteční hodnoty a na výstupu získat hotové parametry.

Programy umožňují nejen určit potřebné hodnoty všech dílů, ale také provést jejich rozvin. Takový rozvin, vytištěný na 3D tiskárně, umožňuje provést ideální přizpůsobení ventilačních kanálů.

Základní požadavky na výpočet

Při určování konečných parametrů vzduchovodů je nutné vzít v úvahu, že určení plochy vzduchovodů musí zaručit, že:

1. Je zajištěn teplotní režim v místnosti. Tam, kde je přebytek tepla, je zajištěno jeho odvádění, a tam, kde je nedostatek, jsou ztráty minimalizovány.
2. Rychlost pohybu vzduchu nijak nesnižuje úroveň pohodlí osob v místnosti. V oblastech pracovních zón je povinně zajištěno čištění vzduchu.
3. Škodlivé chemické sloučeniny a suspendované částice přítomné ve vzduchu jsou v množství odpovídajícím GOST 12.1.005-88.

Pro jednotlivé místnosti je povinnou podmínkou pro volbu plochy vzduchovodů trvalé udržování přetlaku a vyloučení přívodu vzduchu zvenčí.

Při výpočtu odporu potrubí se zohledňují tlakové ztráty. Aby proud vzdušné hmoty mohl během pohybu překonat odpor, je zapotřebí odpovídající tlak.

Do kategorie místností, kde je nutný přetlak, patří sklepy a také místnosti, ve kterých se mohou hromadit škodlivé látky.

Závěry a užitečné video k tématu

Online program jako pomůcka pro projektanta:

Reportáž o organizaci větrání rodinného domu obecně:

Průřezová plocha, tvar, délka vzduchovodu – to jsou některé z parametrů určujících výkon ventilačního systému. Správný výpočet je velmi důležitý, protože od něj závisí průchodnost vzduchu, rychlost proudění a efektivní fungování konstrukce jako celku.

Při použití online kalkulačky bude přesnost výpočtu vyšší než při ručním výpočtu. Tento výsledek je způsoben tím, že program automaticky zaokrouhluje hodnoty na přesnější.

Máte vlastní zkušenosti s navrhováním, zřizováním a výpočtem systému vzduchovodů? Chcete se podělit o nabyté znalosti nebo položit otázky k tématu? Zanechte prosím komentáře a zapojte se do diskusí – formulář pro zpětnou vazbu je umístěn níže.