Воздуховоды и их расчет

• Расчет воздуховодов
• Площадь сечения воздуховодов
• Круглые и прямоугольные воздуховоды
• Жесткие, полугибкие и гибкие воздуховоды
• Монтаж воздуховодов
• Фасонные изделия

Расчет воздуховодов

После выхода из вентиляционной установки воздух подается в помещение через воздухораспределительную сеть, состоящую из воздуховодов, фасонных изделий (переходников, разветвителей, поворотов) и распределителей воздуха (решеток и диффузоров). Воздухораспределительная сеть -  важный элемент вентиляционной системы, так как от правильного расчета конфигурации сети, грамотно подобранных и смонтированных воздуховодов будут во многом зависеть параметры воздуха и соответствие требованиям, предъявляемым к вентиляционной системе в целом. Так, воздухораспределительная сеть  должна пропускать необходимый объем воздуха,  при этом быть герметичной, иметь минимальные потери напора, скорость воздуха и уровень шума не должны превышать санитарные нормы, плюс, воздуховоды должны занимать минимальное пространство и при необходимости иметь тепло- и звукоизоляцию.

Расчет воздуховодов производится на основании данных о необходимом объеме обрабатываемого воздуха, максимально допустимой скорости потока и конфигурации воздухораспределительной сети.  Как правило, воздухораспределительная сеть состоит из нескольких участков.  Направление аэродинамического расчета определяется от самого нагруженного участка сети до вентилятора. Для каждого участка определяется площадь сечения воздуховода с учетом  потерь давления. При расчете воздуховодов отдельное внимание уделяется также потерям и аэродинамическому шуму в соединениях участков.

Площадь сечения воздуховодов

Площадь сечения воздуховода рассчитывается, исходя из необходимого объема, подаваемого в помещение воздуха, скорости воздушного потока и потерь давления. Увеличение допустимой скорости потока ведет к возрастанию потерь давления по длине и на местные сопротивления, т.е. к увеличению потребляемого тока и дополнительному расходу электроэнергии, плюс  увеличивается аэродинамический шум и появляется дополнительный шум от вибрации воздуховода. Это приводит к превышению уровня шума, допустимого санитарными нормами при использовании вентиляционной системы в целом.

Определить диаметр круглого воздуховода D(м) или площадь прямоугольного F(м²) можно по следующим формулам:

, где L - нагрузка участка (м³/ч), а V - рекомендуемая скорость воздушного потока (м/с). Так, например, для административных зданий максимальная рекомендуемая скорость составляет - 5м/с в начале системы и 12м/с вблизи вентилятора, для производственных зданий эти параметры немного больше - 6 и 16м/с соответственно.

Выбирая бóльшую площадь сечения воздуховода, можно снизить скорость потока, соответственно аэродинамический шум и шум от вибрации самого воздуховода, а также расходы на электроэнергию, так как чем меньше скорость воздуха, тем меньше затраты на его перемещение.  Но стоит учесть, что тогда повысится стоимость самого воздуховода. Поэтому при выборе сечения обычно рассматривают несколько вариантов и подбирают наиболее оптимальный - исходя из наличия свободного пространства для монтажа, шумовых ограничений, экономической целесообразности.

Формы сечения воздуховодов

По форме сечения воздуховоды делятся на круглые и прямоугольные.

Круглые воздуховоды в основном используются в производственных и промышленных  помещениях, так как их установка требует большого свободного пространства. Но при этом круглые воздуховоды  отличаются целым рядом преимуществ. Во-первых, за счет своей формы они  имеют меньшее аэродинамическое сопротивление. Таким образом, уровень шума проходящего воздуха меньше, а также для работы системы можно использовать вентилятор меньшей мощности, и соответственно снизить затраты на электроэнергию.  Во-вторых, длина трубы круглого воздуховода может быть гораздо больше, чем у прямоугольного - сокращаются расходы на соединительные элементы. При одинаковом сечении, площадь поверхности круглого воздуховода меньше - соответственно меньше  расход на изоляционные материалы, при необходимости тепло- или шумоизоляции. Сама сборка круглого воздуховода менее трудоемкая и практически исключены утечки воздуха.

Жесткие круглые воздуховоды изготавливаются  в основном из стали и соединяются между собой при помощи ниппелей  и силиконового герметика. Для агрессивных сред изготавливают воздуховоды из металлопласта или винипласта.

Круглые воздуховоды также могут быть полугибкими и гибкими.

Прямоугольные воздуховоды незаменимы в жилых и других помещениях, особенно при наличии  невысоких потолков. Они занимают меньше свободного пространства, так как при одинаковой площади сечения, высота прямоугольного воздуховода будет намного ниже, чем круглого. К тому же, их легко скрыть за внутренней отделкой помещения.

Прямоугольные воздуховоды изготавливаются из различных материалов. Для использования в обычных условиях применяют воздуховоды из тонколистовой оцинкованной стали, при повышенной влажности и температуре используют воздуховоды из углеродистой стали и листового алюминия. Для предотвращения коррозии используют керамику, кислотоупорную сталь и винипласт.

Секции прямоугольных воздуховодов имеют ограниченную длину, обычно 2-2.5 м, поэтому их сборка более трудоемка. Для соединения используют сварку или фальцевую сборку. Основным требованием при любой сборке прямоугольных воздуховодов является гладкость внутренней поверхности, для уменьшения аэродинамических завихрений. При использовании сварки, швы часто располагают в углах, и система воздуховодов становится жестче и прочней.  Фальцовка используется при толщине листа не более 1.5 мм. 

Части воздуховодов соединяются несколькими способами: реечным, фланцевым и с помощью уголка и шины. Наиболее популярен фланцевый способ, когда для уже спроектированной системы специально изготавливаются фланцы. При сборке реечным способом система не герметична и пропускает большой процент воздуха. Самый удобный метод - использование уголка и шины. Уголки производятся стандартных типов и размеров, а шины нарезаются по размерам.

Жесткость воздуховодов

По уровню жесткости различают жесткие, полугибкие и гибкие воздуховоды. Жесткие воздуховоды могут быть круглыми и прямоугольными. Об их особенностях уже упоминалось выше. Они значительно дороже гибких воздуховодов, занимают больше места при хранении и транспортировке, но при этом могут иметь бóльшие площади сечения, и более долговечны. Что касается полугибких и гибких воздуховодов, то они могут быть только круглыми.

Полугибкие воздуховоды изготавливают из смеси металла и пластика, они отличаются высокой прочностью, эстетичным внешним видом, и им не нужна дополнительная теплоизоляция. Для удобства транспортировки полугибкие гофрированные воздуховоды сжаты, но после растяжения уже не подлежат последующему сжатию, поэтому они и относятся к полугибким.

Гибкие воздуховоды изготавливаются из полиэтилена, винипласта, стекловолокна, многослойной алюминиевой фольги. Форму таким воздуховодам придает проволочный спиральный каркас. К их преимуществам относятся легкость, способность гнуться под любым  углом, удобство хранения и транспортировки, устойчивость к высоким температурам, к тому же, они не подвержены коррозии, значительно дешевле жестких и проще в монтаже.  Недостатком гибких воздуховодов является шероховатость внутренней поверхности, которая приводит к повышению аэродинамического шума и бóльшим потерям давления.

Гибкие воздуховоды лучше всего подходят для вентиляционных систем с низким давлением. Также они используются для конечных секций больших вентиляционных систем, успешно применяются для местной вентиляции и вытяжки в ванных  комнатах и кухнях.

Вообще, стоит отметить, что в одной вентиляционной системе на разных участках часто используются разные виды воздуховодов, выбор которых зависит от назначения и условий монтажа. К тому же, воздухопроводная сеть подразумевает наличие поворотов, разветвлений, переходов на большее или меньшее сечение. Для этого изготавливаются специальные фасонные изделия: переходы, отводы, полуотводы, тройники, дроссель клапана, адаптеры и другие.

Монтаж воздуховодов

Гибкие воздуховоды обычно прокладывают за подвесными потолками, а жесткие могут монтироваться просто под потолком, без защиты. Монтаж может осуществляться несколькими способами. Наиболее  распространен монтаж при помощи шпильки и профиля. Профиль может быть L- и Z-образный. Z-образный профиль используется для более массивных воздуховодов, так как обеспечивает поддержку снизу и придает конструкции дополнительную жесткость. При монтаже с помощью профиля и шпильки обязательно прокладываются резиновые уплотнители, уменьшающие колебания воздуховода.

При монтаже крупных прямоугольных  воздуховодов используют траверсу. В этом случае нижняя часть воздуховода опирается на траверсу, а боковые шпильки исключают колебания.

 Монтаж круглых воздуховодов обычно производится при помощи хомутов и шпилек.

Самый дешевый способ монтажа - при помощи перфоленты. Для круглых воздуховодов делается петля, а прямоугольные подвешиваются за болты в местах соединений. Но такой монтаж не обеспечивает системе нужной жесткости, что приводит к ее <разбалтыванию> и увеличению уровня шума.

Фасонные изделия и воздухораспределители

Фасонные изделия - это важная часть воздухораспределительной системы, они служат для соединения прямых участков воздуховодов, для изменения направления движения воздуха в системе и переходов от одного сечения к другому. К фасонным изделиям относятся отводы, полуотводы, переходы, дроссель клапана, ниппели, тройники, крестовины, диффузоры, врезки, заглушки и др. Фасонные изделия изготавливают для воздуховодов как круглых, так и прямоугольных сечений. При расчете воздухопроводной сети сопротивление, потери давления и уровень шума в фасонных изделиях учитывается отдельно. Так, например, дроссель клапан может стать источником сильного шума, поэтому его не рекомендуется устанавливать в непосредственной близости от обслуживаемого помещения, особенно жилого.

Воздухораспределители - это устройства, через которые воздух поступает в помещение из приточного воздуховода. Эти элементы воздухораспределительной сети находятся на виду, непосредственно в вентилируемом помещении и имеют эстетически привлекательный вид. Воздухораспределители достаточно разнообразны: это могут быть плафоны, перфорированные панели, воздухораспределительные решетки, сопловые и щелевые воздухораспределители. Струи воздушных потоков, подаваемые в помещение через воздухораспределители, могут быть компактными, плоскими и веерными.

В заключение хочется еще раз отметить, что воздухораспределительная сеть - очень важный элемент вентиляционной системы, поэтому расчет, выбор и монтаж воздуховодов необходимо доверять только проверенным специалистам.

Также смотрите:

• Проектирование вентиляции
• Монтаж вентиляции
• Системы вентиляции
• Система кондиционирования и вентиляции коттеджа и загородного дома
• Система кондиционирования и вентиляции коммерческих помещений
• Система кондиционирования и вентиляции для офисных помещений, квартир под евроремонт и прочих помещений, требующих проектных работ
• Чистка воздуховодов. Дезинфекция систем вентиляции и кондиционирования