Пример подбора вентиляторов для системы вентиляции из расчета давления и производительности

 В этой статье мы познакомим вас с основными принципами расчета системы воздуховодов, а также расскажем, как правильно рассчитать потери давления, как выбрать вентилятор для эффективной работы вашей вентиляционной системы.

 Производительность определяется способностью вентиляционного оборудования перемещать определенное количество воздуха в единицу времени (обычно измеряется в кубических метрах в час или литрах в секунду). Давление обуславливает движение воздуха в вентиляционной системе, преодолевающее сопротивление различных элементов: воздуховодов, фильтра, нагревателя, клапанов, решеток и всех других компонентов.

 Зависимость между производительностью и давлением является кривой характеристики вентилятора. На этой кривой отражены разные рабочие точки вентилятора при разных значениях давления и производительности. Важно подобрать оборудование с правильной характеристикой для конкретной системы, чтобы обеспечить ее оптимальную работу и достичь необходимых параметров воздухообмена.

 Для определения потерь на трение воздуха в воздуховодах и учета сопротивления всех элементов можно использовать специальные таблицы и схемы, представленные в справочниках. Чтобы выполнить подбор вентилятора по производительности и давлению, необходимо определить и сложить вместе значения сопротивления каждого компонента вентиляционной системы.

Расчет вентилятора и воздуховодов

Нам нужно рассчитать вытяжную систему вентиляции, где необходимо обеспечить удаление воздуха из четырех разных помещений. Из трех помещений нужно удалить по 270 м³/час, из последнего 150 м³/час. Общее количество воздуха, которое нужно удалить из этих помещений, составляет 960 м³/час. Для этой задачи нам нужно подобрать систему воздуховодов и вентилятор.

Сначала нужно нарисовать план системы, где будут расположены воздуховоды, вентиляционные решетки, вентилятор и указаны все длины участков между тройниками. Затем укажем количество воздуха, проходящего через каждый участок сети.

Мы разделили систему на пять участков. Определим сопротивление всех участков воздуховодов. Расчет начнем с последнего помещения.

Участок №1.

Расход воздуха составляет 150 м³/час. Подходит воздуховод с диаметром 160 мм со скоростью воздуха 2,07 м/с. Как это определили?

Нам нужно знать, какую скорость воздуха можно использовать при расчете.

Руководствуемся следующим правилом:

Рекомендуемая скорость воздуха

• Магистральный воздуховод: 6-8 м/сек
• Ответвление: 4,0-5,0 м/сек
• Воздуховод до решетки: 1,5-2,5 м/сек
• Вентиляционная решетка: 1,0-2,0 м/сек

Наш участок последний и это воздуховод до последней решетки. Скорость должна быть в диапазоне от 1,5-2,5 м/сек. Выберем для подбора скорость 2 м/сек. Мы знаем расход воздуха и его скорость. Теперь подберем воздуховод по этой формуле, которая поможет нам определить площадь сечения канала:

S= L / (3600 х V) (м²)

где V – скорость воздуха (м/с); L - производительность (м³/ч); S – площадь сечения канала (м²). 

S=150/(3600 х 2)=0.02083 м²

Площадь сечения нашего воздуховода составляет 0.02083 м². По таблице площади сечений круглых воздуховодов мы узнаем, что нам подходит воздуховод диаметром 160 мм. Высчитываем по обратной формуле, что скорость этого воздуховода будет 2,07 м/сек.

Вычисление скорости воздушного потока в канале выполняем по формуле:

V = L / (3600 х S) (м/с)

где V – скорость воздуха (м/с); L - производительность (м³/ч); S – площадь сечения канала, которое уже берем из таблицы 0,0201 (м²) для круглого канала 160 мм.

Таблица площади сечений круглых воздуховодов

Найдем сопротивление этого участка. Проще всего это делать по графику ниже.

График определения сопротивления прямых участков круглых воздуховодов

С помощью этого графика мы определяем, что сопротивление 1 метра воздуховода диаметром 160 мм составляет 0,3 Па. Длина этой ветки канала 22 метра. Общее сопротивление прямых воздуховодов участка №1 будет 6,6 Па (0,3 Па х 22 метра = 6,6 Па)

Участок №2.

Так же производим расчет второго участка. На нем уже расход воздуха будет состоять из двух чисел 150 м³/час и 270 м³/час. Расход воздуха этого участка равен 420 м³/час. Диаметр подходит 200 мм, скорость воздуха 3,71 м/сек. Сопротивление составляет 0,9 Па х 19 м=17 Па.

Участок №3.

Участок №4.

Расход - 960 м³/час (690 м³/час + 270 м³/час от решетки), скорость воздуха 5,43 м/сек. Подходит воздуховод 250 мм. Сопротивление будет 1,5 Па х 15м=22 Па.

Участок №5.

Расход неизменен 960 м³/час, скорость воздуха также 5,43 м/сек. Длина 19 м минус длина шумоглушителя (1 метр), длина вентилятора (0,35 м) и длина обратного клапана (0,2 м). Добавляем длину выброса воздуха на улице 32 м. Определяем сопротивление 1,5 Па х (19-1-0,35-0,2+32)=74 Па

Суммарная потеря давления в прямых круглых каналах составит 135 Па.

Определяем потери давления в других элементах

К каждому элементу в каталогах производителя приводятся диаграммы или графики с потерями давления. Опираясь на них, мы можем определить сопротивление каждого из компонентов.

• В шумоглушителе - 14 Па
• В дроссель-клапанах - 29 Па
• На решетках МВ 250 ПФс – 8 Па
• На обратном клапане КОМ 315 - 10 Па
• Пять поворотов (четыре к решеткам и один для выброса воздуха вверх) - 14 Па

Потеря давления компонентов системы составляет 75 Па. Добавляем потери давления на прямые участки 135 Па. Определяем, что нам нужен вентилятор, который сможет "продавить" сопротивление 210 Па. Очень часто проектанты добавляют к производительности запас мощности 20-30% от требуемого расхода воздуха. С помощью регуляторов производительности выставляется рабочий номинальный расход воздуха. Это позволяет снизить нагрузку на вентиляционное оборудование и точно настроить систему.

 Наша расчетная производительность составляет 960 м³/час. Добавим к нему 20% запаса и получим 1152 м³/ч.

Мы выбираем вентилятор ВКМС 315 ЕС, который подходит нам по параметрам производительности и давлению. В этой серии есть точная регулировка производительности в диапазоне от 0 до 100% от максимально возможной мощности, что подходит для нас.

Потери давления на отводах

График потерь давления на отводах