Приклад підбору вентиляторів для системи вентиляції з розрахунку тиску та продуктивності

 У цій статті ми познайомимо вас з основними принципами розрахунку системи повітроводів, а також розповімо, як правильно розрахувати втрати тиску, як вибрати вентилятор для ефективної роботи вашої вентиляційної системи. 

 Продуктивність визначається здатністю вентиляційного обладнання переміщати певну кількість повітря в одиницю часу (зазвичай вимірюється в кубічних метрах за годину або літрах за секунду). Тиск зумовлює рух повітря у вентиляційній системі, який долає опір різних елементів: повітроводів, фільтра, нагрівача, клапанів, решіток та всіх інших компонентів. 

 Залежність між продуктивністю та тиском є кривою характеристики вентилятора. На цій кривій відображені різні робочі точки вентилятора при різних значеннях тиску та продуктивності. Важливо підібрати обладнання із правильною характеристикою для конкретної системи, щоб забезпечити її оптимальну роботу та досягти необхідних параметрів повітрообміну.

 Для визначення втрат на тертя повітря у повітроводах та обліку опору всіх елементів можна використовувати спеціальні таблиці та схеми, представлені у довідниках. Щоб виконати підбір вентилятора за продуктивністю та тиском необхідно визначити та скласти разом значення опору кожного компонента вентиляційної системи. 

Розрахунок вентилятора та повітроводів

Нам потрібно розрахувати витяжну систему вентиляції, де необхідно забезпечити витягування повітря з чотирьох різних приміщень. З трьох приміщень треба видалити по 270 м³/год, з останнього 150 м³/год. Загальна кількість повітря, яке треба видалити з цих приміщень складає 960 м³/год. Для цього завдання нам потрібно підібрати систему повітроводів та вентилятор.

Спочатку потрібно намалювати план системи, де будуть розташовані повітроводи, решітки для вентиляції, вентилятори та вказані всі довжини ділянок між трійниками. Потім вкажемо кількість повітря, яке проходить через кожну ділянку мережі.

Ми розділили систему на п'ять ділянок. Визначимо опір всіх ділянок повітроводів. Розрахунок почнемо з останнього приміщення. 

Ділянка №1. 

Витрата повітря становить 150 м³/год. Підходить повітровод з діаметром 160 мм зі швидкістю повітря 2,07 м/с. Як ми це визначили? 

Нам потрібно знати, яку швидкість повітря можна застосовувати при розрахунку.

Керуємось таким правилом:

Рекомендована швидкість повітря

• Магістральний повітровод: 6-8 м/сек
• Відгалуження: 4,0-5,0 м/сек
• Повітровод до решітки: 1,5-2,5 м/сек
• Вентиляційні решітки: 1,0-2,0 м/сек

Наша ділянка остання і це повітровод до останньої решітки. Швидкість повинна бути в діапазоні від 1,5-2,5 м/сек. Виберемо для підбору швидкість 2 м/сек. Ми знаємо витрату повітря та його швидкість. Тепер підберемо повітровод по цій формулі, яка допоможе нам визначити площу перетину каналу:

S= L / (3600 х V) (м²)

де V – швидкість повітря (м/с); L - об'єм повітря (м³/год); S – площа перерізу каналу (м²). 

S=150/(3600 х 2)=0.02083 м²

Площа перерізу нашого повітровода складає 0.02083 м². По таблиці площі перерізів круглих повітроводів ми дізнаємося, що нам підходить повітровод з діаметром 160 мм. Вираховуємо по зворотній формулі, що швидкість цьому повітроводі буде 2,07 м/сек.

Обчислення швидкості повітряного потоку в повітропроводах виконуємо за формулою:

V = L / (3600 х S) (м/с)

де V – швидкість повітря (м/с); L - об'єм повітря (м³/год); S – площа перерізу каналу, яке вже беремо з таблиці 0,0201 (м²) для круглого каналу 160 мм.

Таблиця площі перерізів круглих повітроводів

Знайдемо опір цієї ділянки. Простіше всього це робити за графіком нижче.

Графік визначення опору прямих ділянок круглих повітроводів

За ним ми визначаємо, що опір 1 метра повітровода діаметром 160 мм складає 0,3 Па. Довжина цієї гілки каналу 22 метри. Загальний опір прямих повітроводів ділянки №1 буде 6,6 Па (0,3 Па х 22 метри = 6,6 Па)

Ділянка №2.  

Так само робимо розрахунок другої ділянки. На ній вже витрата повітря буде складатися з двох чисел 150 м³/год та 270  м³/год. Витрата повітря на ній дорівнює 420 м³/год. Діаметр підходить 200 мм, швидкість повітря 3,71 м/сек. Опір складає 0,9 Па х 19 м=17 Па.

Ділянка №3.

Витрата повітря - 690 м³/год (420 м³/год + 270 м³/год від решітки), швидкість буде 3,90 м/сек. Підходить повітровод з діаметром 250 мм. Опір цієї гілки 0,8 Па х 20 м=16 Па.

Ділянка №4.

Витрата - 960 м³/год (690 м³/год + 270 м³/год від решітки), швидкість повітря 5,43 м/сек. Підходить повітровод 250 мм. Опір буде 1,5 Па х 15м=22 Па.

Ділянка №5.

Витрата незмінна 960 м³/год, швидкість повітря також 5,43 м/сек. Довжина 19 метрів мінус довжина шумоглушника (1 метр), довжина вентилятора (0,35 м) та довжина зворотного клапана (0,2 м). Додаємо довжину викиду повітря на вулиці 32 м. Визначаємо опір 1,5 Па х (19-1-0,35-0,2+32)=74 Па

Сумарна втрата тиску в прямих круглих каналах становитиме 135 Па.

Визначаємо втрати тиску в інших елементах

До кожного елементу в каталогах виробника наводяться діаграми або графіки з втратами тиску. Опираючись на них ми можемо визначити опір кожного з компоненту.

• В шумоглушнику -  14 Па
• В дросель-клапанах - 29 Па
• На решітках МВ 250 ПФс - 8 Па
• На зворотному клапані КОМ 315 - 10 Па
• П'ять поворотів (чотири до решіток та один для викиду повітря вверх) - 14 Па

Втрата тиску компонентів системи становить 75 Па. Додаємо втрати тиску на прямі ділянки 135 Па. Визначаємо, що нам потрібен вентилятор який зможе "продавити" опір 210 Па. Дуже часто проєктанти додають до продуктивності запас потужності 20-30% від необхідної витрати повітря. За допомогою регуляторів продуктивності виставляється робоча номінальна витрата повітря. Це дозволяє зменшити навантаження на вентиляційне обладнання та точно налаштувати систему.

 Наша розрахункова продуктивність становить 960 м³/год. Додамо до нього 20% запасу та отримаємо 1152 м³/год.

Ми вибираємо вентилятор ВКМС 315 ЕС, який підходить нам по параметрах продуктивності та тиску. В цій серії є точне регулювання продуктивності від 0 до 100% від максимально можливої потужності, що підходить для нас.

Втрати тиску на відведеннях 

Графік втрат тиску на відведеннях