Proračun površine zračnih kanala i oblikovanih proizvoda: pravila izvođenja izračuna + primjeri izračuna po formulama

Jamstvo besprijekornog i učinkovitog rada ventilacije jest kvalitetan izračun površine zračnih kanala i fasoniranih dijelova, o kojem ovisi odabir kako pojedinih elemenata, tako i opreme. Cilj izračuna je osigurati optimalnu izmjenu zraka u prostorijama u skladu s njihovom namjenom.

U članku smo detaljno obradili svaki od obveznih koraka izračuna: određivanje presjeka i stvarne površine zračnih kanala, izračun brzine zraka i odabir parametara fasoniranih dijelova. Osim toga, naveli smo glavne zahtjeve koji se postavljaju za veličinu ventilacijskih kanala, te dali primjer izračuna zračnih kanala za privatnu kuću.

Svrha izvođenja izračuna

Značajke izračuna i odabira zračnih kanala ovise o njihovoj vrsti i materijalu od kojeg su izrađeni. Posljednja karakteristika uvjetuje nijanse koje nastaju pri kretanju zraka i osobitosti interakcije zračne mase sa stijenkama.

Zračni kanali mogu biti:

• metalni – to može biti crni čelik, pocinčani, nehrđajući;
• aluminijski fleksibilni rebrasti;
• plastični ventilacijski kanali – fleksibilni i kruti;
• tkaninski.

Prema geometriji presjeka izrađuju se zračni kanali okrugli, pravokutni, ovalni. Potonji nisu tako popularni kao prva dva.

Čak i ako postoji najispravniji projekt ventilacijskog sustava, pogreška u odabiru presjeka zračnih kanala može dovesti do poremećaja cirkulacije zraka.

Posljedica pogrešaka u izračunima bit će povećana vlaga, a zatim plijesan i gljivice u prostoriji. Bez ispravnog izračuna površine svih dijelova nemoguće je odabrati odgovarajuće elemente ventilacijskog kompleksa.

O ovom parametru ovisi:

• brzina protoka zračne mase i njezin volumen;
• stupanj nepropusnosti spojeva;
• razina buke ventilacijskog sustava;
• potrošnja električne energije.

Ispravno izvedeni izračuni omogućit će uštedu sredstava jer će količina materijala biti točno određena. No, osim ekonomskih pitanja, ipak su glavni parametri ventilacije koji osiguravaju komforne uvjete za život ljudi.

Opće informacije za izračun površine presjeka

Površina cijevi za zračni kanal izračunava se prema različitim vrijednostima:

1. U skladu sa sanitarno-higijenskim parametrima (SanPiN).
2. Prema broju stnovnika.
3. Prema površini soba.

Rezultat se može dobiti kako za pojedičnu prstoriju, tak i za cijelu kuću. Za izračun prstoje posebni prgrami s ugrađenim alritmima. Još jedna mogćnost izračuna je korištnje frmula.

Površina prsjeka zračnih knala pri njiovom projektiranju odabire se tak da se zak cijelom duljinom kreće približno jednakom brzinom. Cijelom duljinom sustava količina zraka je različita, stoga se površina prsjeka zračnog knala mora povećavati s porastom voluma zračne mase.

Ako uzmemo u obzir ispušnu ventilaciju, kvadratura prsjeka raste približavanjem ventilatoru. Samo se na taj način može jamčiti manje-više jednaka brzina mase zraka cijelom duljinom zračnog voda.

S porastom okruglog prsjeka smanjuje se brzina strujanja zraka. Pritom se smanjuje i aerodinamička buka. Nedostatak takvih zračnih knala je glomaznost konstrukcije, zbog čega ih nije mguće ugraditi u prostor između grubog i spuštenog stropa, kao i povećani troškovi.

Ako takva mogćnost ne postoji, prednost se može dati pravokutnoj geometriji, jer je visina pravokutnog prsjeka manja. S druge strane, okrugli proizvodi lakše se ugrađuju, a imaju i svoje eksploatacijske prednosti.

Budući da se okrugli zračni kanali ne mogu uvijek uklopiti u interijer, a estetski privlačniji pravokutni su skupi, kao alternativu vrijedi razmotriti ovalne proizvode. Oni su i ergonomski i učinkoviti.

Odabir jedne ili druge opcije ovisi o prioritetima korisnika. Ako su na prvom mjestu ušteda električne energije, minimalna buka i postoje sve mogućnosti montaže dimenzionalne mreže, najbolji izbor je okrugli oblik zračnog kanala.

Faze izvođenja izračuna

Proračunski radovi sastoje se od nekoliko faza:

1. Izrada opće sheme ventilacijskog sustava. Ovdje treba označiti duljine ravnih dionica, zakretne dijelove i njihov tip, mjesta promjene presjeka.
2. Odabir stope izmjene zraka, identične sanitarno-higijenskim zahtjevima.
3. Izračun brzine kretanja zračnih masa kroz cjevovod. Ovaj parametar ovisi o vrsti ventilacije, a ona može biti prirodna ili prisilna.
4. Izračun površine zračnih kanala i drugih parametara.

Postoji mnogo programa za izvođenje takvih izračuna.

Izračuni pomoću formula za složeni sustav nisu jednostavni. Za kuću malih dimenzija izračun površine pojedinih elemenata, prsjeka zračnih knala sasim je moguć.

Izračun presjeka zračnog kanala

Izraz koji se koristi za izračun kvadrature oblikovanih elemenata i zračnih kanala glasi:

Sc = (L × 2.778) : V,

gdje:

• Sc — površina poprečnog presjeka;
• L — protok zraka koji cirkulira u sustavu;
• 2.778 — koeficijent koji usklađuje različite dimenzije;
• V — brzina zračne struje na određenom mjestu, mjeri se u metrima u sekundi.

Rezultat izračuna je vrijednost koja se mjeri u cm².

Postoji i alternativna formula:

S = L : k × V,

Koeficijent K u ovom slučaju iznosi 3600.

Određivanje stvarne površine zračnog kanala

Standardna površina ventilacije za okrugle ventilacijske kanale izračunava se formulom:

S = (π × D2) : 400,

gdje:

• S — stvarna površina;
• D — promjer.

Za cjevovode pravokutnog presjeka:

S = (A × B) : 100,

gdje:

• S — stvarna površina;
• D — promjer;
• A — visina zračnog kanala;
• B — širina konstrukcije.

Površina presjeka za cijev ovalnog presjeka izračunava se formulom:

S = π × A × B : 4,

gdje:

• A — veći promjer ovala;
• B — manji promjer odnosno.

Postoje i druge formule za izračunavanje površine zračnog kanala.

Koristeći takav normativni dokument kao što je SNiP, može se usporediti veličine presjeka zračnih kanala s traženim pokazateljima. Na taj način, odgovarajuća veličina zračnog cjevovoda određuje se još jednostavnije.

Neki proizvođači u opisu zračnih kanala daju nomograme. Ima ih i u normativnoj literaturi.

Nomogram za metalni zračni kanal s presjekom u obliku kruga. Vrijednosti iz njega se uvrštavaju u formulu. Svi fleksibilni zračni kanali nadopunjuju se takvim shemama (+)

Iz nomograma se može uzeti vrijednost površine presjeka. Ona je približna, ali je prikladna za stvaranje sustava s minimalnom razinom buke.

Da bi se pronašle dimenzije zračnog kanala za određeni ogranak cjevovoda kojim se transportira zadani volumen zraka, potrebno je izvršiti sljedeće radnje:

1. Odrediti na nomogramu točku presjeka volumena zraka koji se premješta u 1 sat i linije najveće brzine za proračunsku dionicu.
2. Pored te točke pronaći vrijednost najprikladnijeg promjera.

Osim toga, posjedujući nomogram, ne samo da se može olakšati izračun presjeka zračnih kanala i oblikovanih dijelova, već i precizirati gubitak tlaka na dionici zračne magistrale pri utvrđenoj brzini.

Nomogram nije obavezan, potrebnu površinu presjeka može se odrediti ovisno o brzini zračne mase.

Izračun brzine zraka

Koristeći formule ili posebne tablice, izračunava se brzina zračnog kanala. Ključni parametar ovdje je faktor izmjene, koji određuje volumen zraka pri kojem se prostorija volumena 1 m³ potpuno provjetri u roku od 1 sata.

Stručnjaci preporučuju da se za određivanje faktora izmjene istraže specifični uvjeti na postojećim industrijskim objektima za koje postoje stvarni podaci o emisiji plinova, toksičnih para itd. Najbolje je napraviti samostalan izračun primjenom formula.

Radi pojednostavljenja izračuna, postoje posebne tablice iz kojih se može uzeti gotova vrijednost faktora izmjene, ali treba imati na umu da su u njima navedeni zaokruženi parametri.

Formula za izračun faktora izmjene glasi:

N = V : W,

gdje:

• N — traženi faktor izmjene;
• V — volumen svježe zračne mase koja ulazi u prostoriju tijekom jednog sata;
• W — volumen prostorije.

Jedinica faktora izmjene — broj puta/sat, V se mjeri u m³/h, volumen u m³.

Razmotrimo konkretan primjer određivanja potrebne količine zraka na temelju faktora izmjene.

Imamo dnevnu sobu volumena 22 m³. Za nju će biti potrebno zraka: L = 22 × 6 = 132 m³, ovdje je 6 faktor izmjene zraka preuzet iz tablice.

Brzina kretanja mase (V) mjeri se u m/s i određuje se formulom:

V = L : 3600 × S,

gdje:

• L — korišteni zrak (m³/h);
• S — površina poprečnog presjeka zračnog kanala (m²).

Dodatno, još 2 parametra utječu na brzinu kretanja zraka: razina buke, koeficijent vibracije. Pri projektiranju sustava njih se mora obavezno uzeti u obzir.

Primjer izračuna za malu vikendicu

Za izračun je uzeta vikendica s unutarnjom površinom od 108,8 m² i visinom od poda do stropa 3 m. Unutra se nalazi dnevni boravak, spavaća soba, dječja soba, kuhinja, kupaonica. Faktor izmjene uzimamo jednak 1.

Ventilacijski sustav omogućuje oslobađanje prostorije od nečistoća koje štete zdravlju – potencijalno opasnih i onih koje izazivaju alergijske reakcije, pogoršavaju dobrobit.

Prvo se izračunava količina odvedenog i dovedenog zraka za cijelu zgradu.

Za to se primjenjuje metodologija SNiP-a:

1. Budući da su spavaća soba i dnevni boravak iste površine, količina odvedenog zraka iz njih iznosi 21 × 3 × 1 = 63 m³/h.
2. Za dječju sobu – 24 × 3 × 1 = 72 m³/h.
3. Za kuhinju – 22 × 3 × 1 + 100 = 166 m³/h.
4. Za kupaonicu – 10 × 3 × 1 = 30 m³/h.
5. Ukupno: 63 × 2 + 48 + 166 + 30 = 394 m³/h.

Hodnik i predsoblje nisu uzeti u obzir. 100 m³ je volumen koji odlazi kroz napu u kuhinji.

Pravilna raspodjela zračnih struja u kući također je vrlo važna. U zgradama ovog tipa obično se postavlja sustav prirodne ventilacije. Prisilni element ipak je ovdje prisutan — kuhinjska napa.

Zatim se određuju promjeri ventilacijskih kanala. Budući da napa prisilno uklanja 100 m³, preostaje rasporediti preostalih 294 m³. Oni će prirodno izaći kroz 2 okna. Na svako će otpadati: 294 : 2 = 147 m³.

Budući da se u oknima prirodne ventilacije brzina zraka kreće u rasponu od 0,5 do 1,5 m/s, obično se u izračunima uzima prosječna vrijednost — 1 m/s. Uvrštavanjem poznatih veličina u formulu S = L : k × V, dobiva se: S = 147 : 3600 × 1 = 0,0408 m².

Sada se pojavila mogućnost odrediti promjer zračnog kanala s kružnim presjekom pomoću formule: S = (π × D²) : 400 ili 0,0408 = (3,14 × D²) : 400.

Rješavanjem ove jednadžbe s jednom nepoznanicom, jednostavnim izračunima, dobiva se da je promjer zračnog kanala jednak 2,28 mm. Za ovu vrijednost odabire se najbliži veći standardni promjer cijevi.

Pomoću ove preračunske tablice može se odabrati ekvivalentni promjer zračnog kanala s kružnim presjekom. To znatno pojednostavljuje izračun.

Kada se montira zračni kanal pravokutnog presjeka, njegova se veličina odabire prema tablici, vodeći se prema površini. Najbliža veća vrijednost je 200 × 250 mm.

Po istoj shemi određuje se površina presjeka odvoda za kuhinjsku napu, uz razliku da je brzina zraka ovdje jednaka 3 m/s. S = 100 : 3600 × 3 = 0,083 m² ili promjer 107 mm.

Preračunska tablica potrebna je onda kada je potrebno izvršiti proračun zračnih kanala pravokutnog presjeka i pritom primijeniti tablicu za kružne proizvode. Ovdje su prikazani promjeri zračnih kanala s kružnim presjekom, kod kojih je smanjenje tlaka zbog trenja jednako odgovarajućoj vrijednosti u pravokutnoj konstrukciji.

Postoje tri načina određivanja ekvivalentne vrijednosti:

• prema brzini;
• prema poprečnom presjeku;
• prema protoku.

Ove su veličine povezane s različitim parametrima zračnog kanala. Za svaku od njih postoji individualna metoda korištenja tablica. Glavno je da, neovisno o primijenjenoj metodi, vrijednost gubitka tlaka uslijed trenja bude ista.

Na kraju se provodi provjera brzine: V = 147 : (3600 × 0,0408) = 1,0 m/s. To odgovara dopuštenoj granici.

Fasonirani dijelovi i njihov izračun

Pri montaži zračnih kanala ravni dijelovi različitih veličina povezuju se pomoću oblikovanih dijelova.

Pri proizvodnji i zračnih kanala i oblikovanih dijelova potreban je izračun njihove površine. Bez toga nije moguće ispravno odrediti potrebnu količinu materijala za izradu dijelova.

U oblikovane dijelove spadaju:

1. Koljena. Koriste se za promjenu smjera zračnog kanala pod različitim kutovima. Mogu biti okrugla, pravokutna ili ovalna.
2. Prijelazi. Pomoću njih spajaju se zračni kanali različitog presjeka. Geometrija je bilo koja – od okrugle do kombinirane.
3. Spojnice, nastavci. Spajaju ravne dijelove glavnog voda.
4. Trojnici. Spajaju ogranke ili dvije grane zračnog kanala.
5. Zatvarači. Zaustavljaju protok zraka.
6. Križnice. Razdvajaju ili spajaju zračne struje.
7. Patke. Omogućuju prijelaz zračnog kanala na različite razine.

Za izračun potrebnih parametara oblikovanih dijelova potrebne su matematičke vještine.

Svaki oblikovani dio ima svoju posebnu ulogu u ventilacijskom sustavu. Proizvođači svaki od njih projektiraju zasebno. Isporučuju se zajedno s glavnim elementima.

Pogreška u jednom parametru dovest će do pogoršanja radnih karakteristika sustava. Ne postoje gotove formule za takve izračune.

U tablici su prikazane standardne veličine zračnih kanala. Čak i profesionalci umjesto složenih izračuna koriste takve i slične specijalne tablice.

Mnogi projektanti koriste specijalne programe, online kalkulatore. Potrebno je samo unijeti početne vrijednosti i na izlazu dobiti gotove parametre.

Programi omogućuju ne samo određivanje potrebnih veličina svih dijelova, već i njihov razvoj. Takav razvoj, ispisan na 3D pisaču, omogućuje savršeno prilagođavanje ventilacijskih kanala.

Osnovni zahtjevi za izračun

Pri određivanju konačnih parametara zračnih kanala potrebno je uzeti u obzir da određivanje površine zračnih kanala mora jamčiti da:

1. Osigurava se temperaturni režim u prostoriji. Tamo gdje postoji višak topline, predviđeno je njezino uklanjanje, a tamo gdje postoji manjak, gubitci su svedeni na minimum.
2. Brzina kretanja zraka ni na koji način ne smanjuje razinu udobnosti ljudi u prostoriji. U područjima radnih zona nužno je prisutno pročišćavanje zraka.
3. Štetni kemijski spojevi i lebdeće čestice prisutne u zraku nalaze se u količini koja je u skladu s GOST-om 12.1.005-88.

Za pojedine prostorije obvezni uvjet za odabir površine zračnih kanala je stalno održavanje natpritiska i isključivanje dovoda zraka izvana.

Pri proračunu otpora glavnog voda uzimaju se u obzir gubici tlaka. Kako bi tijekom kretanja zračna masa mogla svladati otpor, potreban je odgovarajući tlak.

U kategoriju prostorija u kojima je potreban natpritisak spadaju podrumi, kao i prostorije u kojima se mogu nakupljati štetne tvari.

Zaključci i koristan video na temu

Online program za pomoć inženjeru-projektantu:

Reportaža o organizaciji ventilacije privatne kuće u cjelini:

Površina presjeka, oblik, duljina zračnog kanala – jedni su od parametara koji određuju učinak ventilacijskog sustava. Točan proračun je izuzetno važan jer o njemu ovise propusnost zraka, brzina strujanja i učinkovit rad konstrukcije u cjelini.

Korištenjem online kalkulatora, stupanj točnosti proračuna bit će veći nego kod ručnog izračuna. Takav se rezultat objašnjava činjenicom da program automatski zaokružuje vrijednosti na preciznije.

Imate li osobno iskustvo u projektiranju, uređenju i proračunu sustava zračnih kanala? Želite li podijeliti stečeno znanje ili postaviti pitanja o temi? Molimo, ostavite komentare i sudjelujte u raspravama – obrazac za povratne informacije nalazi se ispod.