Расчёт потерь давления в воздуховоде: формула
Потери на участке складываются из двух частей: трение по длине и местные сопротивления (отводы, тройники, переходы). Их считают одной формулой: ΔP = Σ(ζ + λ × l / d) × ρv² / 2 (МД.137-13, ф. 70). К ней прибавляют решётки, клапаны, фильтр и шумоглушитель по паспорту.
- Разбейте ветку на участки. Участок кончается там, где меняется расход или сечение.
- Скорость: расход в м³/с делим на площадь сечения.
- Динамическое давление Pд = ρv² / 2. Для воздуха при +20 °C плотность 1,2 кг/м³ (ГОСТ 10921-2017, табл. Е.1).
- Коэффициент трения по Альтшулю: λ = 0,11 × (68 / Re + k / d)^0,25, где Re = v × d / ν, а k для стальных воздуховодов 0,1 мм (МД.137-13, ф. 73).
- Удельные потери на трение R = λ / d × Pд, Па/м. Умножьте на длину участка.
- Сложите КМС участка и умножьте на Pд.
Pд растёт как квадрат скорости. Поднимете скорость в полтора раза, и отводы с тройниками съедят в 2,25 раза больше паскалей.
| Скорость | 2 м/с | 3 м/с | 4 м/с | 5 м/с | 6 м/с |
|---|---|---|---|---|---|
| Pд, Па | 2,4 | 5,4 | 9,6 | 15,0 | 21,6 |
Удельные потери давления на трение в воздуховоде: таблица
Круглый стальной воздуховод, оцинковка, воздух +20 °C. Посчитано калькулятором.
| Диаметр | 2 м/с | 3 м/с | 4 м/с | 5 м/с | 6 м/с |
|---|---|---|---|---|---|
| Ø100 | 0,74 | 1,53 | 2,57 | 3,87 | 5,41 |
| Ø125 | 0,56 | 1,16 | 1,95 | 2,93 | 4,09 |
| Ø160 | 0,41 | 0,85 | 1,43 | 2,15 | 3,01 |
| Ø200 | 0,31 | 0,64 | 1,08 | 1,63 | 2,27 |
| Ø250 | 0,23 | 0,49 | 0,82 | 1,23 | 1,72 |
| Ø315 | 0,18 | 0,36 | 0,61 | 0,92 | 1,29 |
| Ø400 | 0,13 | 0,27 | 0,46 | 0,68 | 0,96 |
Через Ø100 на 300 м³/ч воздух идёт со скоростью 10,6 м/с, и каждый метр забирает 15,6 Па. Ø160 на тот же расход даёт 4,1 м/с и 1,5 Па/м. Какую скорость брать в магистрали и ответвлениях, смотрите в калькуляторе расхода и скорости воздуха.
| Что | Норма | Откуда |
|---|---|---|
| Плотность воздуха при +20 °C | 1,2 кг/м³ | ГОСТ 10921-2017, табл. Е.1 |
| Кинематическая вязкость воздуха при +20 °C | 14,9 мм²/с | ГОСТ 10921-2017, табл. Е.1 и Е.2 |
| Динамическое давление: ρ × v² × 0,5 | 0,5 | МД.137-13 (ВНИИПО, к СП 7.13130.2013), п. 5.1.2, ф. (70) |
| Шероховатость стального воздуховода, k | 0,1 мм | МД.137-13 (ВНИИПО, к СП 7.13130.2013), п. 5.1.2 |
| Отвод 90° круглый, ζ | 0,35 | ВСН 353-86, п. 1.8 |
| Отвод 45° круглый, ζ | 0,23 | ВСН 353-86, п. 1.8 |
Местные сопротивления воздуховодов: КМС отводов, тройников, решёток
- Отвод 90° из звена и двух стаканов: ζ = 0,35; отвод 45° из двух стаканов: ζ = 0,23 (ВСН 353-86, п. 1.7, 1.8).
- Тройник. Одного числа нет. КМС прохода и ответвления зависит от режима (нагнетание или всасывание), доли расхода в ответвлении Lо/Lс и отношения сечений fо/fс. Берут по таблицам прил. 2 тех же норм и вписывают в поле суммы КМС. Каждый КМС относят к скорости в своей части: проход к проходу, ответвление к ответвлению (ВСН 353-86, прил. 1).
- Решётка, обратный клапан, шумоглушитель, фильтр. Сопротивление сильно зависит от модели. Изготовитель даёт его графиком в паскалях при расходе, эти паскали и вписывайте.
Сопротивление прямоугольного и гибкого воздуховода
Для короба скорость считают по площади сечения a × b, а трение по эквивалентному диаметру d = 2ab / (a + b) (МД.137-13, ф. 72). Короб 400 × 200 мм даёт 267 мм. Стороны больше 1:4 свод правил не допускает (СП 60.13330.2020, прил. К, п. К.1).
Для гибкого рукава в этих документах числа шероховатости нет. Берите потери по графику изготовителя. Если в паспорте указана эквивалентная шероховатость, выберите в калькуляторе «Другая» и впишите её.
Аэродинамический расчёт воздуховодов вентиляции: пример
Приток в квартиру, последний участок перед решёткой: Ø160 мм, 300 м³/ч, 12 м, три отвода 90° и один 45°. Решётка с обратным клапаном по паспорту 20 Па. Сечение 0,0201 м², скорость 4,14 м/с, Pд = 0,6 × 4,14² = 10,3 Па. Re = 44 506, λ = 0,0237, R = 1,53 Па/м, трение 18,3 Па. Σζ = 3 × 0,35 + 0,23 = 1,28, местные 1,28 × 10,3 = 13,2 Па. Итого 18,3 + 13,2 + 20 = 51,5 Па.
Так считают каждый участок самой нагруженной ветки, включая дальнюю решётку, и складывают. Оборудование выбирают по аэродинамическому расчёту сети (СП 60.13330.2020, п. 7.9.1; по своду правил вашей страны пункт может быть другим). Если считаете ветку в Excel, сверьте одну строку с калькулятором.
Почему вентилятор не тянет
- Взяли диаметр меньше. На том же расходе Ø125 вместо Ø160 даёт 6,8 м/с вместо 4,1, а Pд вырастает в 2,7 раза.
- Сложили не ту ветку. Считать надо самую длинную и нагруженную, а не первую от вентилятора.
- Забыли решётки и клапаны. На коротком участке они бывают больше трения.
- Длину мерили по стене. Мерьте по оси воздуховода, с отводами.
При очень малой скорости, когда Re ниже 2300, течение ламинарное. Формула Альтшуля на этот режим не рассчитана, калькулятор там не считает.
Что сделать до и после расчёта
До расчёта определите расход по помещениям в калькуляторе воздухообмена. Сумму по ветке перенесите в подбор вентилятора по расходу и давлению. После монтажа замерьте расход у решёток анемометром.
Если вентиляцию монтирует компания, которая ведёт объект в программе RemontCRM, работы в смете и акте разложены по помещениям, а каждый день на объекте подтверждён фото. Расход у решёток сверьте с проектом анемометром, а работу принимайте по чек-листу, а не на глаз.