Υπολογισμός επιφάνειας αγωγών αέρα και εξαρτημάτων: κανόνες εκτέλεσης υπολογισμών + παραδείγματα υπολογισμών με τύπους
Εγγύηση άψογης και αποτελεσματικής λειτουργίας του εξαερισμού είναι ο σωστός υπολογισμός της επιφάνειας των αεραγωγών και των εξαρτημάτων, από τον οποίο εξαρτάται η επιλογή τόσο των μεμονωμένων στοιχείων όσο και του εξοπλισμού. Σκοπός του υπολογισμού είναι η εξασφάλιση της βέλτιστης συχνότητας αλλαγής του αέρα στους χώρους σύμφωνα με τον προορισμό τους.
Στο άρθρο αναλύσαμε λεπτομερώς κάθε ένα από τα υποχρεωτικά στάδια υπολογισμού: τον προσδιορισμό της διατομής και της πραγματικής επιφάνειας των αεραγωγών, τον υπολογισμό της ταχύτητας του αέρα και την επιλογή παραμέτρων των εξαρτημάτων. Επιπλέον, αναφέραμε τις κύριες απαιτήσεις που ισχύουν για το μέγεθος των αγωγών εξαερισμού, καθώς και δώσαμε ένα παράδειγμα υπολογισμού αεραγωγών για μια ιδιωτική κατοικία.
Περιεχόμενα άρθρου:
Σκοπός εκτέλεσης υπολογισμών
Τα χαρακτηριστικά του υπολογισμού και της επιλογής αεραγωγών εξαρτώνται από τον τύπο και το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένοι. Το τελευταίο χαρακτηριστικό καθορίζει τις λεπτομέρειες που προκύπτουν κατά την κίνηση του αέρα και την αλληλεπίδραση της ροής αέρα με τα τοιχώματα.
Οι αεραγωγοί είναι:
- μεταλλικοί – μπορεί να είναι από μαύρο χάλυβα, γαλβανισμένο, ανοξείδωτο ατσάλι·
- αλουμινένιοι εύκαμπτοι κυματοειδείς·
- πλαστικοί αγωγοί εξαερισμού – εύκαμπτοι και άκαμπτοι·
- υφασμάτινοι.
Ανάλογα με τη γεωμετρία της διατομής, κατασκευάζονται αεραγωγοί κυκλικοί, ορθογώνιοι, ωοειδείς. Οι τελευταίοι δεν είναι τόσο δημοφιλείς όσο οι δύο πρώτοι.
Ακόμα κι αν υπάρχει το πιο σωστό σχέδιο συστήματος εξαερισμού, ένα λάθος στην επιλογή διατομών αεραγωγών μπορεί να οδηγήσει σε διαταραχή της κυκλοφορίας του αέρα.

Από αυτή την παράμετρο εξαρτάται:
- η ταχύτητα ροής της αέριας μάζας και ο όγκος της·
- ο βαθμός στεγανότητας των συνδέσεων·
- η θορυβότητα του συστήματος εξαερισμού·
- η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι υπολογισμοί που γίνονται σωστά θα δώσουν τη δυνατότητα εξοικονόμησης χρημάτων, καθώς η ποσότητα του υλικού θα καθοριστεί με ακρίβεια. Αλλά πέρα από τα οικονομικά ζητήματα, οι κύριες παράμετροι είναι οι παράμετροι εξαερισμού που εξασφαλίζουν άνετες συνθήκες διαβίωσης για τους ανθρώπους.
Γενικές πληροφορίες για τον υπολογισμό της επιφάνειας διατομής
Η επιφάνεια των σωλήνων για τον αεραγωγό υπολογίζεται με βάση διαφορετικές τιμές:
- Με βάση τις υγειονομικές και υγιεινές παραμέτρους (ΣανΠίν).
- Με βάση τον αριθμό των κατοίκων.
- Με βάση την επιφάνεια των δωματίων.
Το αποτέλεσμα μπορεί να ληφθεί είτε για ένα μεμονωμένο δωμάτιο είτε για ολόκληρο το σπίτι. Για τον υπολογισμό υπάρχουν ειδικά προγράμματα με ενσωματωμένους αλγόριθμους. Μια άλλη επιλογή υπολογισμού είναι η χρήση τύπων.
Η επιφάνεια διατομής των αεραγωγών κατά τον σχεδιασμό τους επιλέγεται έτσι ώστε ο αέρας σε όλο το μήκος να κινείται με περίπου την ίδια ταχύτητα. Σε όλη την έκταση του συστήματος, η ποσότητα αέρα είναι διαφορετική, επομένως η επιφάνεια διατομής του αεραγωγού πρέπει να αυξάνεται όσο αυξάνεται ο όγκος της αέριας μάζας.

Με την αύξηση της κυκλικής διατομής, μειώνεται η ταχύτητα ροής του αέρα. Επίσης, μειώνεται ο αεροδυναμικός θόρυβος. Το μειονέκτημα τέτοιων αεραγωγών είναι η ογκώδης κατασκευή, γεγονός που καθιστά αδύνατη την τοποθέτησή τους στον χώρο μεταξύ της τραχιάς οροφής και της αναρτημένης οροφής, καθώς και το αυξημένο κόστος.
Αν δεν υπάρχει αυτή η δυνατότητα, μπορεί να προτιμηθεί η ορθογώνια γεωμετρία, καθώς το ύψος της ορθογώνιας διατομής είναι μικρότερο. Από την άλλη πλευρά, τα κυκλικά προϊόντα τοποθετούνται πιο εύκολα και έχουν και λειτουργικά πλεονεκτήματα.

Η επιλογή της μιας ή της άλλης επιλογής εξαρτάται από τις προτεραιότητες του χρήστη. Αν προέχει η εξοικονόμηση ενέργειας, ο ελάχιστος θόρυβος και υπάρχουν όλες οι δυνατότητες εγκατάστασης ενός ογκώδους δικτύου, η καλύτερη επιλογή είναι το κυκλικό σχήμα αεραγωγού.
Στάδια εκτέλεσης του υπολογισμού
Οι υπολογιστικές εργασίες αποτελούνται από διάφορα στάδια:
- Κατάρτιση ενός γενικού σχεδίου του συστήματος αερισμού. Εδώ πρέπει να σημειωθούν τα μήκη των ευθύγραμμων τμημάτων, τα περιστρεφόμενα μέρη και ο τύπος τους, και τα σημεία αλλαγής διατομής.
- Επιλογή του συντελεστή εναλλαγής αέρα, ίδιου με τις υγειονομικές και υγιεινές απαιτήσεις.
- Υπολογισμός της ταχύτητας κίνησης των μαζών αέρα στον αγωγό. Αυτή η παράμετρος εξαρτάται από τον τύπο αερισμού, ο οποίος μπορεί να είναι φυσικός ή μηχανικός.
- Υπολογισμός της επιφάνειας των αεραγωγών και άλλων παραμέτρων.
Υπάρχουν πολλά προγράμματα για την εκτέλεση τέτοιων υπολογισμών.

Υπολογισμός διατομής αεραγωγού
Η έκφραση που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της τετραγωνικής επιφάνειας των ειδικών στοιχείων και των αεραγωγών είναι η εξής:
Sc = (L × 2.778) : V,
όπου:
- Sc — η επιφάνεια σε εγκάρσια τομή;
- L — η παροχή του αέρα που κυκλοφορεί στο σύστημα;
- 2.778 — ο συντελεστής που συμφωνεί τις διάφορες διαστάσεις;
- V — η ταχύτητα της αέριας μάζας σε συγκεκριμένο σημείο, μετράται σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
Το αποτέλεσμα του υπολογισμού θα είναι μια τιμή που μετράται σε cm².
Υπάρχει και ένας εναλλακτικός τύπος:
S = L : k × V,
Ο συντελεστής Κ σε αυτή την περίπτωση ισούται με 3600.
Προσδιορισμός πραγματικής επιφάνειας αεραγωγού
Η κανονική επιφάνεια εξαερισμού για κυκλικούς αεραγωγούς υπολογίζεται με τον τύπο:
S = (π × D2) : 400,
όπου:
- S — η πραγματική επιφάνεια;
- D — η διάμετρος.
Για αγωγούς ορθογώνιας διατομής:
S = (A × B) : 100,
όπου:
- S — η πραγματική επιφάνεια;
- D — η διάμετρος;
- A — το ύψος του αεραγωγού;
- B — το πλάτος της κατασκευής.
Η επιφάνεια διατομής για σωλήνα με οβάλ διατομή υπολογίζεται με τον τύπο:
S = π × A × B : 4,
όπου:
- A — η μεγαλύτερη διάμετρος του οβάλ;
- B — η μικρότερη διάμετρος αντίστοιχα.
Υπάρχουν και άλλοι τύποι για τον υπολογισμό της επιφάνειας του αεραγωγού.
Χρησιμοποιώντας ένα κανονιστικό έγγραφο, όπως το ΣΝιΠ, μπορείτε να συγκρίνετε τις διαστάσεις των διατομών των αεραγωγών με τις απαιτούμενες τιμές. Έτσι, το κατάλληλο μέγεθος του αεραγωγού προσδιορίζεται ακόμα πιο εύκολα.
Ορισμένοι κατασκευαστές δίνουν νομογράμματα στην περιγραφή των αεραγωγών. Υπάρχουν και στην κανονιστική βιβλιογραφία.

Από τα νομογράμματα μπορείτε να λάβετε την τιμή της επιφάνειας διατομής. Είναι κατά προσέγγιση, αλλά είναι κατάλληλη για τη δημιουργία ενός συστήματος με ελάχιστο επίπεδο θορύβου.
Για να βρείτε τις διαστάσεις του αεραγωγού για μια συγκεκριμένη διακλάδωση του αγωγού, μέσω της οποίας μεταφέρεται ένας δεδομένος όγκος αέρα, πρέπει να εκτελέσετε τα εξής βήματα:
- Προσδιορίστε στο νομόγραμμα το σημείο τομής του όγκου αέρα που μετακινείται σε 1 ώρα και της γραμμής μέγιστης ταχύτητας για το υπό υπολογισμό τμήμα.
- Κοντά σε αυτό το σημείο, βρείτε την τιμή της πιο κατάλληλης διαμέτρου.
Επιπλέον, έχοντας το νομόγραμμα, μπορείτε όχι μόνο να διευκολύνετε τον υπολογισμό της διατομής των αεραγωγών και των ειδικών εξαρτημάτων, αλλά και να προσδιορίσετε τις απώλειες πίεσης σε ένα τμήμα της γραμμής αέρα με δεδομένη ταχύτητα.
Η χρήση του νομογράμματος δεν είναι υποχρεωτική, μπορείτε να προσδιορίσετε την απαιτούμενη επιφάνεια διατομής με βάση την ταχύτητα της μάζας αέρα.
Υπολογισμός ταχύτητας αέρα
Χρησιμοποιώντας τύπους ή ειδικούς πίνακες, υπολογίζεται η ταχύτητα του αεραγωγού. Βασική παράμετρος εδώ είναι ο δείκτης συχνότητας, που καθορίζει τον όγκο αέρα με τον οποίο πραγματοποιείται πλήρης αερισμός ενός χώρου όγκου 1 m3 σε 1 ώρα.
Οι ειδικοί συνιστούν για τον προσδιορισμό του δείκτη συχνότητας να εξετάσουν τις συγκεκριμένες συνθήκες σε λειτουργούντες βιομηχανικούς χώρους, για τους οποίους υπάρχουν πραγματικά δεδομένα σχετικά με την εκπομπή αερίων, τοξικών ατμών κ.λπ. Είναι καλύτερο να γίνει ανεξάρτητος υπολογισμός με χρήση τύπων.

Ο τύπος για τον υπολογισμό της συχνότητας είναι ο εξής:
N = V : W,
όπου:
- N — η ζητούμενη συχνότητα;
- V — ο όγκος της φρέσκιας αέριας μάζας που εισέρχεται στο δωμάτιο μέσα σε μία ώρα;
- W — ο όγκος του δωματίου.
Η μονάδα συχνότητας είναι αριθμός φορών/ώρα, το V μετράται σε m³/h, ο όγκος σε m³.
Ας εξετάσουμε ένα συγκεκριμένο παράδειγμα προσδιορισμού της απαιτούμενης ποσότητας αέρα με βάση τη συχνότητα.
Υπάρχει ένα σαλόνι όγκου 22 m³. Για αυτό θα χρειαστεί αέρας: L = 22 x 6 = 132 m3, όπου 6 είναι η συχνότητα αεραλλαγής που λαμβάνεται από τον πίνακα.
Η ταχύτητα μετακίνησης της μάζας (V) μετράται σε m/s και προσδιορίζεται από τον τύπο:
V=L : 3600 x S,
όπου:
- L — ο χρησιμοποιούμενος αέρας (m³/h);
- S — η επιφάνεια του αεραγωγού σε τομή (m³).
Επιπλέον, 2 ακόμη παράμετροι επηρεάζουν την ταχύτητα μετακίνησης αέρα: η στάθμη θορύβου, ο συντελεστής δόνησης. Κατά τον σχεδιασμό του συστήματος πρέπει οπωσδήποτε να λαμβάνονται υπόψη.
Παράδειγμα υπολογισμού για μια μικρή εξοχική κατοικία
Για τον υπολογισμό λήφθηκε μια εξοχική κατοικία με εσωτερική επιφάνεια 108,8 m2 και ύψος από το δάπεδο έως την οροφή 3 m. Εσωτερικά υπάρχει σαλόνι, υπνοδωμάτιο, παιδικό δωμάτιο, κουζίνα, τουαλέτα. Ο δείκτης συχνότητας λαμβάνεται ίσος με 1.

Πρώτα υπολογίζεται η ποσότητα του αφαιρούμενου και εισερχόμενου αέρα συνολικά για το κτίριο.
Για αυτό εφαρμόζεται η μεθοδολογία του ΣΝΙΠ:
- Δεδομένου ότι το υπνοδωμάτιο και το σαλόνι έχουν την ίδια επιφάνεια, η ποσότητα αφαιρούμενου αέρα από αυτά είναι 21 x 3 x 1 = 63 m³/h.
- Για το παιδικό δωμάτιο — 24 x 3 x 1 = 72 m³/h.
- Για την κουζίνα — 22 x 3 x 1 + 100 = 166 m³/h.
- Για την τουαλέτα — 10 x 3 x 1 = 30 m³/h.
- Συνολικά: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 m³/h.
Ο διάδρομος και η είσοδος δεν λήφθηκαν υπόψη. 100 m³ είναι ο όγκος που απομακρύνεται μέσω του απορροφητήρα στην κουζίνα.
Η σωστή κατανομή των ροών αέρα στο σπίτι είναι επίσης πολύ σημαντικό σημείο. Σε κτίρια αυτού του τύπου συνήθως εγκαθίσταται σύστημα φυσικού αερισμού. Το εξαναγκαστικό στοιχείο, ωστόσο, υπάρχει εδώ — απορροφητήρας κουζίνας.
Στη συνέχεια, καθορίζονται οι διάμετροι των αγωγών αερισμού. Δεδομένου ότι ο απορροφητήρας απομακρύνει αναγκαστικά 100 m3, απομένει να κατανεμηθούν τα υπόλοιπα 294 m3. Αυτά θα απομακρυνθούν φυσικά μέσω 2 φρεατίων. Για κάθε φρεάτιο θα αντιστοιχούν: 294 : 2 = 147 mᶾ.
Δεδομένου ότι στα φρεάτια φυσικού αερισμού η ταχύτητα του αέρα κυμαίνεται μεταξύ 0,5 και 1,5 m/s, συνήθως στους υπολογισμούς λαμβάνεται η μέση τιμή — 1 m/s. Αντικαθιστώντας τις γνωστές τιμές στον τύπο S = L : k × V, βρίσκουμε: S = 147 : 3600 × 1 = 0,0408 m².
Τώρα υπάρχει η δυνατότητα να προσδιοριστεί η διάμετρος του αεραγωγού με κυκλική διατομή βάσει του τύπου: S = (π × D2) : 400 ή 0,0408 = (3,14 × D2) : 400.
Λύνοντας αυτήν την εξίσωση με έναν άγνωστο, με απλούς υπολογισμούς, βρίσκουν ότι η διάμετρος του αεραγωγού είναι 2,28 mm. Σε αυτήν την τιμή επιλέγεται το πλησιέστερο μεγαλύτερο τυπικό μέγεθος σωλήνα.

Όταν εγκαθιστάτε έναν αεραγωγό ορθογώνιας διατομής, επιλέγετε το μέγεθός του από τον πίνακα, βάσει του εμβαδού. Η επόμενη μεγαλύτερη τιμή είναι 200 × 250 mm.
Με την ίδια διαδικασία προσδιορίζεται το εμβαδόν διατομής του αποκλάδου για τον απορροφητήρα κουζίνας, με τη διαφορά ότι η ταχύτητα του αέρα εδώ είναι 3 m/s. S = 100 : 3600 × 3 = 0,083 m² ή διάμετρος 107 mm.
Ο πίνακας μετατροπής είναι απαραίτητος όταν πρέπει να εκτελεστεί υπολογισμός αεραγωγών με ορθογώνια διατομή και να χρησιμοποιηθεί ταυτόχρονα ο πίνακας για κυκλικά προϊόντα. Εδώ παρουσιάζονται οι διάμετροι αεραγωγών με κυκλική διατομή, στους οποίους η πτώση πίεσης λόγω τριβής είναι ίση με την αντίστοιχη τιμή για ορθογώνια κατασκευή.
Υπάρχουν τρεις τρόποι προσδιορισμού της ισοδύναμης τιμής:
- με βάση την ταχύτητα·
- με βάση την εγκάρσια διατομή·
- με βάση την παροχή.
Αυτές οι ποσότητες σχετίζονται με διαφορετικές παραμέτρους του αεραγωγού. Για καθεμία από αυτές υπάρχει ξεχωριστή μεθοδολογία χρήσης πινάκων. Το σημαντικό είναι ότι, ανεξάρτητα από τη χρησιμοποιούμενη μεθοδολογία, η τιμή της απώλειας πίεσης λόγω τριβής παραμένει ίδια.
Εν κατακλείδι, διεξάγεται έλεγχος της ταχύτητας: V = 147 : (3600 × 0,0408) = 1,0 m/s. Αυτό εμπίπτει στο αποδεκτό όριο.
Εξαρτήματα και ο υπολογισμός τους
Κατά την εγκατάσταση αεραγωγών, τα ευθύγραμμα τμήματα διαφόρων μεγεθών συνδέονται με τη χρήση εξαρτημάτων αεραγωγών.

Στα εξαρτήματα αεραγωγών περιλαμβάνονται:
- Καμπές. Χρησιμοποιούνται για την αλλαγή κατεύθυνσης του αεραγωγού υπό διάφορες γωνίες. Υπάρχουν τόσο κυκλικές όσο και ορθογώνιες, οβάλ.
- Μεταβάσεις. Με τη βοήθειά τους συνδέονται αεραγωγοί διαφορετικής διατομής. Η γεωμετρία είναι οποιαδήποτε - από κυκλική έως συνδυασμένη.
- Σύνδεσμοι και νιπέλ. Συνδέουν ευθύγραμμα τμήματα του κύριου αεραγωγού.
- Ταυ. Αρθρώνουν τις διακλαδώσεις ή δύο κλάδους του αεραγωγού.
- Πώματα. Φράζουν τη ροή αέρα.
- Σταυροί. Διαχωρίζουν ή συνδέουν τις ροές αέρα.
- Εκτροπές. Εξασφαλίζουν μια μετάβαση του αεραγωγού σε διαφορετικό επίπεδο.
Για τον υπολογισμό των απαραίτητων παραμέτρων των ειδικών εξαρτημάτων, χρειάζονται μαθηματικές δεξιότητες.

Ένα λάθος σε μία παράμετρο θα οδηγήσει σε υποβάθμιση των λειτουργικών χαρακτηριστικών του συστήματος. Δεν υπάρχουν έτοιμοι τύποι για τέτοιους υπολογισμούς.

Πολλοί σχεδιαστές χρησιμοποιούν ειδικά προγράμματα, διαδικτυακές αριθμομηχανές. Απαιτείται μόνο η εισαγωγή των αρχικών μεγεθών και η λήψη των τελικών παραμέτρων.
Τα προγράμματα επιτρέπουν όχι μόνο τον προσδιορισμό των απαραίτητων μεγεθών όλων των τμημάτων, αλλά και την εκτύπωση της ανάπτυξής τους. Μια τέτοια ανάπτυξη, εκτυπωμένη σε 3D εκτυπωτή, επιτρέπει την τέλεια εφαρμογή των αεραγωγών.
Βασικές απαιτήσεις για τον υπολογισμό
Κατά τον προσδιορισμό των τελικών παραμέτρων των αεραγωγών, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ο προσδιορισμός της επιφάνειας των αεραγωγών πρέπει να διασφαλίζει ότι:
- Διασφαλίζεται το καθεστώς θερμοκρασίας στο χώρο. Όπου υπάρχει περίσσεια θερμότητας, προβλέπεται η απομάκρυνσή της, και όπου υπάρχει ανεπάρκεια, οι απώλειές της ελαχιστοποιούνται.
- Η ταχύτητα κίνησης του αέρα δεν μειώνει σε καμία περίπτωση το επίπεδο άνεσης των ατόμων που βρίσκονται στο χώρο. Στις περιοχές των ζωνών εργασίας, υπάρχει υποχρεωτικά καθαρισμός του αέρα.
- Οι επιβλαβείς χημικές ενώσεις και τα αιωρούμενα σωματίδια που υπάρχουν στον αέρα, βρίσκονται σε ποσότητα που αντιστοιχεί στο GOST 12.1.005-88.
Για ορισμένους χώρους, υποχρεωτική προϋπόθεση για την επιλογή της επιφάνειας των αεραγωγών είναι η συνεχής διατήρηση της αντίθλιψης και ο αποκλεισμός της τροφοδοσίας αέρα από το εξωτερικό.

Στην κατηγορία των χώρων όπου απαιτείται θετική πίεση, περιλαμβάνονται τα υπόγεια, καθώς και οι χώροι στους οποίους μπορούν να συσσωρεύονται επιβλαβείς ουσίες.
Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα
Διαδικτυακό πρόγραμμα για βοήθεια στον μηχανικό σχεδιαστή:
Αφιέρωμα σχετικά με την οργάνωση του αερισμού μιας ιδιωτικής κατοικίας γενικά:
Η επιφάνεια διατομής, το σχήμα, το μήκος του αεραγωγού — είναι μερικές από τις παραμέτρους που καθορίζουν την απόδοση του συστήματος αερισμού. Ο σωστός υπολογισμός είναι εξαιρετικά σημαντικός, διότι από αυτόν εξαρτώνται η ικανότητα διέλευσης αέρα, καθώς και η ταχύτητα ροής και η αποτελεσματική λειτουργία της κατασκευής συνολικά.
Κατά τη χρήση ενός διαδικτυακού υπολογιστή, ο βαθμός ακρίβειας του υπολογισμού θα είναι υψηλότερος από ό,τι στον χειροκίνητο υπολογισμό. Αυτό το αποτέλεσμα εξηγείται από το γεγονός ότι το πρόγραμμα αυτόματα στρογγυλοποιεί τις τιμές σε πιο ακριβείς.
Έχετε προσωπική εμπειρία σχεδιασμού, διαμόρφωσης και υπολογισμού του συστήματος αεραγωγών; Θέλετε να μοιραστείτε τις συσσωρευμένες γνώσεις ή να κάνετε ερωτήσεις σχετικά με το θέμα; Παρακαλώ, αφήστε σχόλια και συμμετέχετε στις συζητήσεις – η φόρμα για σχόλια βρίσκεται παρακάτω.
