FAQ: Як підібрати діаметр повітровода — формули, приклади, калькулятор

Для того, щоб почати розрахунок перетину повітроводу, необхідно визначити, яка кількість повітря буде через нього проходити. Ця величина має назву витрата повітря або продуктивність. Якщо це, наприклад, витяжка від кухонної плити, то ці дані вказуються у документації. 

Якщо у вас не один повітровод, а система повітроводів, то тоді необхідно визначити скільки повітря буде проходити через кожну ділянку. Від вентилятора завжди йде найбільший об'єм повітря, тож його переріз також найбільший. Далі, після кожного трійника (відгалуження) частина повітря "йде" по цьому відгалуженню — відповідно, далі витрата повітря зменшується на цей об'єм. Переріз наступної ділянки рахується з урахуванням зміненого об'єму.

Навіщо це робиться? Для того, щоб зберегти швидкість повітря та тиск по всій системі повітроводів для ефективної роботи. Що буде, якщо не зменшувати перетин? Якщо це витяжка, то з першого відгалуження буде тягнути дуже добре, а з інших все менше та менше. Якщо це приплив повітря, то потік повітря буде просто "пролітати" перше відгалуження та буде подаватися в інші. (до речі, рекомендується завжди встановлювати дросель-клапани на відгалуженнях для регулювання витрати повітря на кожній боковій ділянці, але це вже інше питання).

Хочете більше інформації, як це робиться? Тоді рекомендуємо нашу статтю нижче.

Приклад розрахунку повітроводів для підбору продуктивності вентилятора

Також необхідно визначити ще один параметр — швидкість повітря. Повітря може рухатися по повітроводу з різною швидкістю. Якщо воно рухається дуже швидко, то це збільшує рівень шуму та зменшує продуктивність. Якщо ж швидкість буде занадто низькою слабшає "захват" забрудненого повітря. У горизонтальних ділянках повітроводу починає осідати пил або жир, що з часом призводить до зниження перетину та збільшення опору. Крім того, низька швидкість це завжди більший перетин повітроводу, ніж той, який потрібен. А це зайві габарити, матеріали та вартість. 

Коли у вас є ці два параметри, ви можете розрахувати необхідну площу перерізу повітроводу за формулою нижче.

Формула розрахунку площі перетину повітроводу

F = L / (3600 · V)

F - площа перерізу, м²

L - продуктивність, м³/год

V - швидкість повітря у повітроводі, м/сек

Від швидкості повітря у вентиляційному каналі залежить рівень шуму, втрати тиску та, як наслідок, продуктивності та чистота каналів. Вона не має бути занадто високою або низькою. 

Підбирається вона залежно від призначення приміщень та рекомендованих значень. Для приміщень житлового або офісного призначення підбираються менші значення, ніж для промислових об'єктів.

Рекомендовані діапазони швидкості для вентиляції житлових приміщеньМагістральний повітровод: 3,0-6,0 м/секВідгалуження: 3,0-4,0 м/секВентиляційні решітки: 1,0-2,0 м/секЗовнішня решітка забирання або викиду повітря: 2,0-3,5 м/сек

Якщо повітровод круглий, то необхідний діаметр можна знайти за цією формулою:

D = √ (4F / π), де

π - 3,1415

F - площа перетину, м²

Значення, яке ви отримаєте, буде у метрах.

Зручно користуватися таблицями для підбору, наприклад нижче вказані площі перетину для стандартних повітроводів діаметром до 400 мм.

Таблиця площі перерізів круглих повітроводів

Якщо вам потрібен прямокутний повітровод, то знаючи необхідну площу ви можете легко дізнатися довжину сторін. Нагадаємо формулу площі прямокутника:

F = a · b

a - ширина повітровода, м

b - висота повітровода, м

Підійдуть будь-які стандартні комбінації, що дадуть площу не меншу за розраховану.

Ви можете користуватися таблицями підбору, це зручно та швидко. Наприклад, таблицею підбору пластикових повітроводів Вентс ПластиВент зі стандартними розмірами.

Площа перетину вентиляційних каналів Вентс ПластиВент

Після того як ви обрали перетин повітровода більший за розрахований, звісно зміниться швидкість руху повітря. Щоб переконатися, що вона не буде вищою за оптимальну, необхідно перевірити, якою вона буде при обраному перетині.

Перевірити швидкість можна за наступною формулою

Формула розрахунку швидкості повітря у повітроводіV = L / (3600 · F)

V - швидкість повітря у повітроводі, м/сек

F - площа перерізу, м²

L - продуктивність, м³/год

Приклад визначення швидкості повітря у повітроводі

Припустимо, у вас є кухонна витяжка з паспортною продуктивністю 200 м³/год. Потрібно підібрати діаметр повітроводу так, щоб швидкість повітря залишалась у допустимих межах і система працювала без зайвого навантаження та шуму.

Перевіримо варіант з повітроводом Ø100 мм (0,1 м)

Знаходимо площу перетину круглого повітроводу

F = (π · D²) / 4 = (3,1415 × 0,1²) / 4 = 0,00785 м²

тоді швидкість буде

V = 200 / (3600 × 0,00785) = 200 / 28,26 ≈ 7,1 м/сек

Швидкість занадто висока, оптимальна має бути у діапазоні 3,0-6,0 м/сек. Якщо оберете такий повітровод, збільшиться рівень шуму, зменшиться продуктивність витяжки та двигун вентилятора буде працювати з більшим навантаженням.

Перевіримо, чи підходить повітровод Ø125 мм (0,125 м)

Площа перетину буде

F = (π · D²) / 4 = (3,1415 × 0,125²) / 4 = 0,01227 м²

швидкість буде

V = 200 / (3600 × 0,01227) = 200 / 44.17 ≈ 4,5 м/сек

Цей варіант підходить, швидкість оптимальна. Якщо візьмемо діаметр більше - 150 мм, то повітровод буде більший за розміром, ніж потрібно, а швидкість менше.

Можна. Ви можете скористатися нашим онлайн-калькулятором. Якщо у вас є потрібна витрата повітря та ви визначили оптимальну швидкість повітря для вашого випадку, калькулятор запропонує вам два варіанти пластикових повітроводів Вентс ПластиВент круглого або прямокутного перерізу. Окрім цього буде вказана швидкість повітря, яка буде при такому перетині.

Кожний метр та кожний такий елемент має свій опір повітрю, яке рухається через нього.

Чим довший ваш вентиляційний канал, чим більше поворотів, підйомів, вентиляційних решіток, тим більше втрати тиску вентилятора.

У вашого вентилятора є продуктивність, яка вказується у паспорті. Але це продуктивність при нульовому опорі. Реальна продуктивність вентилятора буде залежати від сумарного опору вентиляційної системи. 

Наприклад, якщо у паспорті до вентилятора написано 200 м³/год, то на практиці через довгі канали, повороти й решітки ви можете отримати лише 100–150 м³/год. Тому при підборі вентилятора завжди враховують втрати тиску, підбирають правильний діаметр повітроводів, намагаються мінімізувати кількість поворотів та додатково беруть вентилятор трохи із запасом по продуктивності й напору.

Для початку визначимо, що потрібно рахувати.

З чого складаються втрати тиску вентиляційної системи

• Прямі ділянки. Втрати залежать від швидкості та діаметру. Чим менший діаметр (за тієї ж витрати), тим більше швидкість руху повітря та вищий тиск. 
• Місцеві опори. Це повороти, коліна, трійники, переходи. Також це зовнішня рештка, яка встановлюється на вулиці, внутрішні вентиляційні решітки, зворотний клапан, фільтр, шумоглушник. 

Де брати ці данні

Для прямих ділянок повітроводів існують таблиці, одну з них ми розмістили нижче. Для місцевих опорів виробники обладнання зазвичай надають такі дані у документації (якщо це, звісно, не китайський виробник).

Наприклад, необхідна витрата повітря 150 м³/год проводимо вертикальну пряму до діаметра 125 мм та бачимо, що втрати тиску цієї ділянки буде 0,3 Па на 1 метр.

Ще приклади: для 420 м³/год — втрата буде 0,9 Па при повітроводі 200 мм. Для 690 м³/год — втрата 0,8 Па при каналі 250 мм. Для 960 м³/год - 1,5 Па при повітроводі 250 мм.

Для прикладу наведемо табличні дані втрати тиску на повороті.

Наприклад, при необхідній витраті повітря 150 м³/год (беремо повітровод 125 мм) та повороті на 90 втрата на цей поворот буде 3 Па. Для цього умовно проведемо вертикальну лінію від значення 150 до лінії повітровода 125 мм. Потім умовно проведемо горизонтальну лінію до значень падіння тиску для поворотів на 90.

Підбираємо вентилятор

Алгоритм такого розрахунку такий:

• Порахуйте лінійні втрати - (Па/м) × довжина кожної ділянки; складіть.
• Додайте місцеві опори — для кожного коліна/трійника/вузла, клапана, решітки, фільтра візьміть ΔP з таблиці паспорта.
• Складіть усе разом = ΣΔP.
• Вибирайте вентилятор, щоб на вашій витраті він давав ≥ ΣΔP (і бажано +10–30% запасу).

Якщо опір невеликий (10-15 Паскалів) і траси короткі — побутовий осьовий або канальний осьовий може вистачити. Невеликий повітровод — це до 1 метру з мінімум поворотів та гарною тягою у витяжному каналі.

Якщо втрати тиску ΣΔP ≥ ~80–100 Па або траси довгі/зі складною геометрією — дивіться канальні відцентрові (турбінні): вони краще “працюють” з тиском. Наприклад, один вентилятор витягує повітря з двох кімнат через повітровод з трійником й так далі.

Якщо коротко, то так. Гофрований або гнучкий повітровод мають шорстку внутрішню поверхню, часто провисають або утворюють "зигзаги". Це все разом значно підвищує опір та рівень шуму при працюючій вентиляції та зменшує реальну продуктивність. Гнучкий вентиляційний канал — це зручне рішення, але воно має свої обмеження.

Як саме гофра впливає на аеродинамічний опір

• Більший аеродинамічний опір. Через нерівну внутрішню поверхню та шорсткість втрати тиску у таких повітроводах у рази вищі у порівнянні з гладкою поверхнею жорстких вентиляційних каналів.
• Повороти, провисання. Гофру зручно монтувати — її можна вигинати у потрібному положенні. Але кожен поворот та його кут — це додатковий опір руху повітря. 

У яких випадках є сенс їх застосовувати

• Підключення до вентиляційної решітки від основного жорсткого повітровода. Зазвичай це гнучкий повітровод довжиною 0,5 метра або 1 метр, яким з'єднують патрубок оцинкованого або пластикового повітроводу та решітки, дифузора або анемостата. 
• Невелика вентиляційна система. Якщо вам необхідно створити невелику систему (наприклад, витяжка від парасольки) та ваш бюджет на вентиляцію обмежений, гнучкий повітровод може бути оптимальним рішенням. 

Як можна знизити опір такого повітроводу

• Зробіть довжину якмога меншою. Коли плануєте вентиляцію, зробіть загальну довжину якомога коротшою. Кожний метр довжини - це додаткове навантаження та зайвий опір.
• Розтягуйте канал на 100%. Жодних складок. Розтягування має бути максимальним.
• Тримайте радіус повороту. Намагайтесь, щоб радіус повороту був більше ніж 1,5 або 2 діаметри. Чим більше радіус, тим краще для вентиляції.
• Не економте на кріпленнях. Зробіть відстань між кріпленнями каналу до поверхні стіни якомога меншими — не більше ніж 1 метр. Це допоможе уникнути провисання.
• Зберігайте діаметр. Не передавлюйте та не змінюйте діаметр по усій довжині. Не стискайте край, не робіть "овальний" канал.