Значення мікроклімату в житлових приміщеннях, на комерційних та виробничих об’єктах, у місцях загального користування (особливо якщо це спортивні, навчальні, медичні центри) важко переоцінити. Адже температура, рівень вологості повітря, наявність та концентрація домішок впливають не тільки на організм людини, а й на роботу обладнання, збереження матеріальних цінностей. Одним із факторів, що допомагає регулювати мікроклімат, є вентиляція. Оскільки природний повітрообмін для низки об'єктів не є актуальним, на них облаштовують примусові вентиляційні системи. При цьому не завжди є можливість відводити повітряні маси безпосередньо від витяжки на вулицю або у вентиляційну шахту. Тому при проєктуванні та монтажі доводиться приймати рішення, якому вентиляційному трубопроводу віддати перевагу, щоб забезпечити достатню продуктивність системи з мінімальними витратами.
Не всі знають, але діаметр повітропроводу витяжки, як і характеристики трубопроводів припливних систем, впливають на швидкість руху потоків, рівень шуму, ККД обраного обладнання та роботу системи в цілому. Щоб вам було простіше зорієнтуватися, який діаметр вентиляційної труби необхідний у кожному конкретному випадку, ми підготували цю статтю. У ній ми розповімо, чому важливо правильно визначити характеристики повітропроводів перед покупкою, як розрахувати діаметр труби для вентиляції з урахуванням особливостей об'єкта.
Як розрахувати діаметр вентиляційної труби: основні методики та формули
Власникам приватних будинків та котеджів, офісних приміщень та інших комерційних об'єктів, виробництв, особам, відповідальним за організацію вентиляції в місцях загального користування, ми рекомендуємо довіряти розробку проєкту вентиляції та монтаж системи професіоналам. Інженери, які знайомі з державними стандартами та нормативними актами, особливостями обладнання, можуть без проблем визначити оптимальний тип перетину трубопроводів та розрахувати діаметр повітропроводів. Також вони допоможуть вибрати, якому обладнанню слід віддати перевагу — витяжним вентиляторам, припливно-витяжним установкам, побутовим рекуператорам або іншим пристроям, які широко представлені на ринку України.
Водночас є ситуації, в яких не завжди доцільно залучати інженерів. Наприклад, коли необхідно встановити кухонну витяжку, організувати приплив повітря в майстерню або гараж, облаштувати вентиляцію комори, під’єднати витяжку в санвузлі. У таких ситуаціях розрахувати діаметр вентиляційної труби можна самостійно, попередньо вивчивши методики та формули розрахунків.
Для чого необхідно розраховувати оптимальний діаметр вентиляційних труб?
При монтажі систем вентиляції, витяжок, припливного обладнання важлива кожна деталь. Наприклад, діаметр вентиляції для витяжки впливає на продуктивність системи та комфорт користувачів, швидкість зносу системи й на те, як часто необхідно буде її обслуговувати.
Ефективність роботи систем вентиляції з урахуванням діаметра повітропроводів
У ситуаціях, коли вентиляційна труба має діаметр менше, ніж приєднувальні патрубки припливного або витяжного обладнання, відбуваються такі процеси:
- Зростає навантаження на електродвигун, адже для переміщення повітря потрібно докладати більше зусиль. Ресурс роботи обладнання знижується.
- Продуктивність падає при переході з більшого діаметра на менший.
Коли діаметр повітропроводу більший, ніж діаметр патрубків витяжки або припливного пристрою, при переході з меншого діаметра на більший, відбувається розрядження — тиск, створений електродвигуном, різко знижується (продуктивність падає).
Також на продуктивність роботи вентиляційного обладнання впливає довжина трубопроводу, наявність та параметри вигинів. Чим довше повітропровід та чим більше в ньому поворотів, тим складніше переміщення повітря по ньому.
Як діаметр вентиляційної труби впливає на шум та вібрації
Навіть якщо електрообладнання належить до малопотужного, це чи витяжний вентилятор для кухні, чи кухонна витяжка, рекуператор, вентилятор для ванної, воно все одно під час роботи створює шум. Коли під час монтажу використовується повітропровід невідповідного діаметра, створюється додатковий гул та виникають вібрації.
Ми описали найбільш очевидні проблеми, які можуть виникнути, але крім цього є й такі, що помітні далеко не відразу (проявляються поступово). У разі неправильного підбору повітропровідної труби вентиляція буде малоефективною, як наслідок, у приміщенні будуть накопичуватися шкідливі речовини, може утворюватися цвіль через надмірну вологість, порушиться температурний баланс. Мінімізувати ризик виникнення цих проблем допоможе правильний розрахунок діаметра труби для вентиляції, якщо вона має круглий перетин, та визначення розмірів для прямокутних повітропроводів.
Що важливо знати перед тим, як розраховувати діаметр труб вентиляції?
Перед тим як розрахувати діаметр труби для витяжки та розміри повітропроводів прямокутного перетину, необхідно визначитися, які обсяги повітря необхідно переміщати по них. Якщо ви плануєте під’єднати через повітропровід один пристрій, то пропускна здатність трубопроводів повинна дорівнювати потужності обладнання. Дізнатися її можна, вивчивши інструкцію кухонної витяжки або того вентилятора для дому, який ви плануєте придбати.
У випадках, коли повітроводи мають відгалуження, тоді розрахунки необхідно проводити для кожної ділянки індивідуально. Адже після модуля, що забезпечує розгалуження (наприклад, трійника або хрестовини), об'єм повітряного потоку, що повинен переміщатися по системі, зміниться. Якщо частина повітря йде у відгалуження, то діаметр повітропроводу на наступній ділянці повинен бути меншим за попередній, щоб зберегти тиск у системі на колишньому рівні. Якщо після розгалужень об'єм переміщуваного повітря збільшується, тоді діаметр труб також повинен бути збільшений. Під час розрахунку продуктивності враховуйте, що:
- на більшості побутових об'єктів витяжки та вентилятори рідко запускаються одночасно, тому навіть якщо вони під’єднані до одного повітропроводу, то просте підсумовування їх потужностей буде неефективним;
- чим повітропровід довший та більше на ньому розгалужень (поворотів), тим більшими будуть втрати тиску (потужності). Особливо це буде помітно на системах з трубами великого діаметра.
Щоб мати можливість регулювати рух потоків, рекомендуємо між ділянками встановити дросельні заслінки, в деяких випадках може бути використана заглушка вентиляційна для повітропроводів. Це допоможе мінімізувати втрати та забезпечити оптимальну роботу вентиляції.
Діаметр вентиляції та швидкість, з якою повітря рухається по трубі
Ще один важливий параметр, який необхідно враховувати в процесі визначення розміру вентиляційного трубопроводу, — це швидкість руху повітряних мас по повітроводах. Чим вона більша, тим значніші вібрації та шум, що створюються повітрям під час руху. При розміщенні повітророзподільників, вентиляційних та витяжних вентиляторів на висоті до 2 м у людей, що знаходяться в приміщенні, може виникнути відчуття протягу.
Водночас якщо швидкість занадто низька, не лише падає продуктивність роботи обладнання, але й на стінках повітропроводів осідають домішки, що містилися в повітрі.
Оскільки самостійно визначити оптимальну швидкість складно, інженери рекомендують орієнтуватися на значення, які вже розраховані фахівцями для різних систем:
- Для житлових приміщень у магістральних повітроводах оптимальною вважається швидкість 3-5 м/с. Якщо є відгалуження, оптимальна швидкість у них 2-3 м/с. На решітках для повітрезабору, що розміщені в житловому просторі, оптимальною вважається швидкість не більше 0,3 м/с.
- На комерційних об'єктах для магістральних повітропроводів оптимальна швидкість — 5-7 м/с, для відгалужень — 3-4 м/с, у зоні решіток — 0,-0,5 м/с.
- Для складських приміщень та виробничих об'єктів рекомендована така швидкість на ділянках магістральних повітропроводів — 6–12 м/с, там, де встановлено відвід вентиляційний — 4–6 м/с, для витяжних шаф — 0,3–0,7 м/с, у системах аспірації (локальних витяжках) — 20-25 м/с.
У разі, якщо у вас складна розгалужена система, розрахунок характеристик системи вентиляції, розробку проєкту з вибором обладнання краще довірити професіоналам, які зможуть врахувати особливості об'єкта. Далі розберемо, як визначити діаметр труби для найпростіших систем.
Розраховуємо діаметр вентиляційної труби в приватному будинку, квартирі та офісі
Якщо у вас немає можливості скористатися послугами інженерів, ви можете самостійно розрахувати площу перетину вентиляційної труби, за формулою:
F = L / (3600 * V)
де:
- F — площа перетину повітропроводу, м²;
- L — потужність обладнання (продуктивність), яка вказана в інструкції до техніки, м³/год;
- 3600 — кількість секунд у годині, значення використовується для приведення показників до загальної розмірності;
- V — оптимальна швидкість руху потоків для певного об'єкта (приблизні показники ми навели вище), м/с.
Щоб виконати розрахунок діаметра вентиляційної труби, виходячи з площі перетину, необхідно використовувати наступну формулу:
D = √ (4 * F / π)
де:
- D — діаметр круглого повітропроводу, м;
- F — площа перетину повітропроводу, м²;
- π — математична константа, яку в розрахунках можна прийняти як 3,14.
Проводячи розрахунок діаметра вентиляції за формулами, ви отримаєте такі значення:
При площі перетину 0,1256 м² кругла деталь вентиляції повинна мати діаметр 400 мм.
- Для перетину 0,0989 м² діаметр — 355 мм.
- Для перетину 0,0989 м² діаметр — 250 мм.
- Для перетину 0,0314 м² діаметр — 200 мм.
- Для перетину 0,0177 м² діаметр — 150 мм.
- Для перетину 0,0079 м² діаметр — 100 мм.
Щоб розрахувати параметри перетину прямокутних повітропроводів, необхідно скористатися такою формулою:
F = a * b
де:
- F — площа перетину повітропроводу, м²;
- a — ширина повітропроводу, см;
- b — довжина повітропроводу, см.
Як правило, повітроводи прямокутного перетину мають стандартні розміри, та для підбору оптимального варіанту рекомендуємо відкрити каталог з товарами для вентиляційних систем на сайті ВЕНКОН.
Діаметр припливної та витяжної труби: перевірка правильності вибору з урахуванням оптимальної швидкості
Після того як ви визначитеся, яка труба вам підходить, перш ніж придбати всі комплектуючі та змонтувати систему вентиляції в Києві або будь-якому іншому населеному пункті, рекомендуємо виконати перевірку швидкості.
Для цього використовується формула:
V = L / (3600 * F)
де:
- V — швидкість руху потоків, м/с;
- L — потужність обладнання (продуктивність), яка вказана в інструкції до техніки, м³/год;
- F — площа перетину повітропроводу, м²;
- 3600 — кількість секунд у годині, значення використовується для приведення показників до загальної розмірності.
Для визначення площі перетину круглого повітропроводу, виходячи зі знання діаметра, необхідно використовувати формулу:
F = (π * D²) / 4
де:
- D — діаметр круглого повітропроводу, м;
- F — площа перетину повітропроводу, м²;
- π — математична константа, яку в розрахунках можна прийняти як 3,14.
Наприклад, продуктивність кухонної витяжки (L) згідно з паспортом 320 м³/год, ви вибрали повітропровід діаметром — 150 мм (D). Розрахуємо швидкість, з якою будуть рухатися потоки:
F = (3,14 * 0,150²) / 4 = 0,0177 м²
V = 320 / (3600 * 0,0177) = 5,0219 м/с
Як бачите, для житлового приміщення така швидкість близька до верхньої межі, а для комерційних об'єктів вона на рівні нижньої. Тому, якщо ви хочете мінімізувати шум від роботи систем повітрообміну, важливо не тільки правильно вибрати витяжний вентилятор для будинку або квартири, припливно-витяжну або припливну систему, але й грамотно спроєктувати повітроводи.
У разі, якщо ваш повітропровід буде прямим та коротким, рекомендуємо прорахувати можливість використання труби більшого діаметра. Наприклад, якщо взяти трубу діаметром 200 мм, тоді згідно з розрахунками швидкість дорівнюватиме:
F = (3,14 * 0,20²) / 4 = 0,0314 м²
V = 320 / (3600 * 0,0314) = 2,83 м/с
Ця швидкість дещо нижча за рекомендовану, тому вам підійдуть повітроводи, діаметр яких більше 150 мм, але менше 200 мм. Якщо передбачається прокладка труб з вигинами та поворотами, тоді брати повітровод діаметром більше 150 мм не рекомендується, оскільки частково продуктивність буде втрачена через опір.
Діаметр вентиляційного каналу та інші фактори, які важливо врахувати при розрахунку розмірів труб для систем повітрообміну
Як ми вже зазначали, ефективність роботи вентиляційних систем залежить не тільки від потужності обладнання та діаметра повітропроводу, а й від:
- Довжини повітропроводу. Чим довші трубопроводи та більш шорсткі (ребристі) у них внутрішні стінки, тим значнішим буде опір. На кожному метрі втрати тиску можуть становити 0,1-0,3 Па.
- Наявності поворотів. Чим менший кут вигину, тим більшими будуть втрати ефективності. Наприклад, придбавши з'єднувальний елемент вентиляційний у вигляді коліна на 90°, з повітропроводом діаметром 0,125 м з подачею повітря обладнанням, продуктивність якого 150 м³/год, після проходження через коліно тиск знизиться орієнтовно на 3 Па.
- Діаметр приєднувальних патрубків обраного вами обладнання. При переході з одного діаметра на інший, швидкість руху потоків та тиск у системі однозначно зміняться. Це негативно позначається на якості вентиляції в цілому.
- Характеристики вихідного/вхідного отвору в стіні або іншій конструкції, до якої веде повітропровід. Якщо діаметр вентиляційного каналу буде меншим за повітропровід, у системи може не вистачити тиску, щоб підтримувати необхідну швидкість. А якщо труба менша за вентиляційний канал у стіні, тоді необхідно подумати про герметизацію простору, що залишився, щоб не було зворотної тяги.
Також при розрахунку характеристик вентиляції не варто забувати про оптимальну кратність повітрообміну. Якщо ви не впевнені, що можете самостійно визначити, які вибрати вентиляційні труби, діаметри, форму повітропроводів та комплектуючих до них, зверніться за порадою до експертів ВЕНКОН. Вони підкажуть, які комплектуючі краще підходять до витяжок, вентиляторів та інших пристроїв, що вам сподобалися.
Якщо ви вже придбали обладнання, то для мінімізації втрат продуктивності під час монтажу рекомендуємо:
- максимально зменшити кількість поворотів траси;
- усунути провисання гнучких повітропроводів — використовувати якісні кріплення, розміщуючи їх на невеликій відстані одне від одного;
- для зниження опору гофровану трубу можна максимально розтягнути (щоб поверхня всередині була гладкою, а не ребристою);
- зберігати конфігурацію повітропроводу та габаритні розміри на всій його довжині — не деформувати в місцях кріплень та з'єднань;
- забезпечити герметичність з'єднувальних швів.
Щоб визначити оптимальний діаметр труби для природної вентиляції, важливо враховувати, де буде проводитися врізка вентиляційна для повітропроводів — на якій висоті, з підвітряного чи навітряного боку та інші фактори. У більшості випадків для квартир та будинків (приміщень житлового фонду) для якісного повітрообміну природним методом достатньо встановити:
- У кухнях та котельнях повітроводи діаметром не менше 150-200 мм.
- У ванних кімнатах, туалетах та суміщених санвузлах оптимальний діаметр 125-150 мм.
- У вітальнях, кабінетах та інших житлових кімнатах, щоб була ефективна вентиляція, діаметр труби повинен становити 100-125 мм.
Якщо є можливість, оптимальним рішенням буде автоматична система вентиляції, укомплектована датчиками для аналізу якості повітря. Таке рішення допоможе підтримувати необхідний мікроклімат з мінімальними витратами часу та сил. А в разі необхідності (зміни вимог до мікроклімату або зовнішніх умов), таку систему можна переналаштувати. Сподіваємося, що наша стаття допомогла вам зорієнтуватися в тому, як розрахувати діаметр повітропроводів вентиляції, щоб система повітрообміну була ефективною. Якщо у вас залишилися питання або вам потрібна допомога у виборі обладнання, звертайтеся за консультацією до ВЕНКОН.
