Cómo contar la ventilación en metros cuadrados. Cómo calcular la sección transversal y el diámetro del conducto de aire
Cuando se conocen los parámetros del conducto (su longitud, sección transversal, coeficiente de fricción del aire contra la superficie), es posible calcular las pérdidas de presión en el sistema en el flujo de aire diseñado.
La pérdida de presión total (en kg / m 2) se calcula mediante la fórmula:P = R * l + z,
donde R - pérdida de presión de fricción por 1 metro de conducto, l z - pérdida de presión en la resistencia local (con sección transversal variable).
1. Pérdida de fricción:
En un conducto circular, la pérdida de presión por fricción Ptr son:
Ptr = (x * l / d) * (v * v * y) / 2g,
donde x - coeficiente de resistencia a la fricción, l - la longitud del conducto en metros, d - diámetro del conducto en metros, v y g - aceleración de la gravedad (9.8 m / s2).
Nota: Si el conducto no tiene una sección redonda sino rectangular, el diámetro equivalente debe ser sustituido en la fórmula, que para el conducto con lados A y B es: dEq = 2AB / (A + B)
2. Pérdidas en la resistencia local:
La pérdida de presión sobre la resistencia local se calcula mediante la fórmula:
z = Q * (v * v * y) / 2g,
donde Q - la suma de los coeficientes de resistencia local en la sección del conducto para la que se realiza el cálculo, v - velocidad del flujo de aire en m / s, y - densidad del aire en kg / m3., g - aceleración de la gravedad (9.8 m / s2). Valores Q están contenidos en una forma de tabla.
Método de velocidades permitidas
Al calcular la red de conductos de aire, la velocidad de aire óptima se toma como los datos iniciales por el método de velocidad permisible (ver tabla). Luego, se consideran la sección deseada del conducto y la pérdida de presión en el mismo.
Procedimiento para el cálculo aerodinámico de los conductos de aire por el método de velocidades permisibles:
- Dibuja un diagrama del sistema de distribución de aire. Para cada sección del conducto, especifique la longitud y la cantidad de aire que pasa en 1 hora.
- El cálculo comienza con el más alejado del ventilador y las áreas más cargadas.
- Conociendo la velocidad de aire óptima para una habitación dada y el volumen de aire que pasa a través del conducto de aire en 1 hora, determine el diámetro (o sección transversal) apropiado del conducto.
- Calcule la pérdida de presión por fricción Ptr.
- De acuerdo con los datos tabulares, determinamos la suma de las resistencias locales Q y calculamos la pérdida de presión para las resistencias locales z.
- La presión disponible para las siguientes ramas de la red de distribución de aire se define como la suma de las pérdidas de presión en las secciones ubicadas antes de esta bifurcación.
En el proceso de cálculo, es necesario vincular consistentemente todas las ramas de la red, igualando la resistencia de cada rama a la resistencia de la rama más cargada. Esto se hace con la ayuda de diafragmas. Se instalan en secciones de conductos ligeramente cargados, aumentando la resistencia.
Tabla de la velocidad máxima del aire según los requisitos del conducto
| Cita | Requisito básico | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Sin ruido | Min. pérdida de la cabeza | ||||
| Canales troncales | Canales principales | Rama | |||
| Entrada | Campana extractora | Entrada | Campana extractora | ||
| Alojamiento | 3 | 5 | 4 | 3 | 3 |
| Hoteles | 5 | 7.5 | 6.5 | 6 | 5 |
| Instituciones | 6 | 8 | 6.5 | 6 | 5 |
| Restaurantes | 7 | 9 | 7 | 7 | 6 |
| Tiendas | 8 | 9 | 7 | 7 | 6 |
Nota: la velocidad del flujo de aire en la tabla se da en metros por segundo.
Método de pérdida de carga constante
Este método supone una pérdida constante de presión en 1 metro de carrera del conducto. En base a esto, se determinan las dimensiones de la red de conductos. El método de pérdida de carga constante es bastante simple y se utiliza en la etapa de estudio de viabilidad de los sistemas de ventilación.
- Dependiendo del propósito de la habitación, de acuerdo con la tabla de velocidades de aire permitidas, se selecciona la velocidad en la sección principal del conducto.
- De acuerdo con la velocidad definida en el punto 1, y sobre la base del flujo de aire de diseño, se encuentra una pérdida de carga inicial (por 1 m de longitud del conducto). El siguiente diagrama se usa para esto.
- Se determina la rama más cargada y su longitud se toma como la longitud equivalente del sistema de distribución de aire. Muy a menudo esta distancia al difusor más lejano.
- Multiplique la longitud equivalente del sistema por la pérdida de cabeza del párrafo 2. Al valor obtenido, se agrega la pérdida de presión en los difusores.
- Ahora, el siguiente diagrama determina el diámetro del conducto inicial que proviene del ventilador, y luego los diámetros de las secciones restantes de la red de acuerdo con el flujo de aire correspondiente. En este caso, se supone una pérdida de carga inicial constante.
Diagrama de la determinación de la pérdida de carga y el diámetro de los conductos
Uso de conductos rectangulares
El diámetro de los conductos circulares se indica en el diagrama de pérdida de presión. Si en lugar de ellos se usan conductos de sección transversal rectangular, es necesario encontrar sus diámetros equivalentes usando la tabla siguiente.
Observaciones:
- Si el espacio lo permite, es mejor elegir conductos de aire redondos o cuadrados.
- Si el espacio no es suficiente (por ejemplo, durante la reconstrucción), se eligen conductos rectangulares. Típicamente, el ancho del conducto es 2 veces la altura). En la tabla, la altura del conducto en mm se indica en horizontal, el ancho en la dirección vertical, y en las celdas de la tabla, hay diámetros de conducto equivalentes en mm.
Tabla de diámetros de conducto equivalentes
| Dimensiones | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 250 | 210 | 245 | 275 | |||||
| 300 | 230 | 265 | 300 | 330 | ||||
| 350 | 245 | 285 | 325 | 355 | 380 | |||
| 400 | 260 | 305 | 345 | 370 | 410 | 440 | ||
| 450 | 275 | 320 | 365 | 400 | 435 | 465 | 490 | |
| 500 | 290 | 340 | 380 | 425 | 455 | 490 | 520 | 545 |
| 550 | 300 | 350 | 400 | 440 | 475 | 515 | 545 | 575 |
| 600 | 310 | 365 | 415 | 460 | 495 | 535 | 565 | 600 |
| 650 | 320 | 380 | 430 | 475 | 515 | 555 | 590 | 625 |
| 700 | 390 | 445 | 490 | 535 | 575 | 610 | 645 | |
| 750 | 400 | 455 | 505 | 550 | 590 | 630 | 665 | |
| 800 | 415 | 470 | 520 | 565 | 610 | 650 | 685 | |
| 850 | 480 | 535 | 580 | 625 | 670 | 710 | ||
| 900 | 495 | 550 | 600 | 645 | 685 | 725 | ||
| 950 | 505 | 560 | 615 | 660 | 705 | 745 | ||
| 1000 | 520 | 575 | 625 | 675 | 720 | 760 | ||
| 1200 | 620 | 680 | 730 | 780 | 830 | |||
| 1400 | 725 | 780 | 835 | 880 | ||||
| 1600 | 830 | 885 | 940 | |||||
| 1800 | 870 | 935 | 990 |
Comentarios:
- Factores que afectan el tamaño de los conductos de aire
- Cálculo de las dimensiones de las vías respiratorias
- Selección de dimensiones para condiciones reales
Para transferir aire fresco o extraer el aire de los sistemas de ventilación en edificios civiles o industriales, se utilizan conductos de aire de diferente configuración, forma y tamaño. A menudo tienen que colocarse en las instalaciones existentes en los lugares más inesperados y desordenados. Para tales casos, la sección transversal correcta del conducto y su diámetro juegan un papel crucial.
Factores que afectan el tamaño de los conductos de aire
No es un gran problema instalar con éxito sistemas de ventilación en instalaciones recientemente diseñadas o recién construidas; es suficiente para conciliar la ubicación de los sistemas con respecto a los lugares de trabajo, los equipos y otras redes de ingeniería. En edificios industriales existentes, esto es mucho más difícil de hacer debido al espacio limitado.
Este y varios otros factores afectan el cálculo del diámetro del conducto:
- Uno de los principales factores es el flujo de aire de suministro o escape por unidad de tiempo (m 3 / h), que debe pasar por este canal.
- El rendimiento también depende de la velocidad del aire (m / s). No puede ser demasiado pequeño, luego, por cálculo, el tamaño del conducto de aire será muy grande, lo cual es económicamente poco práctico. Una velocidad demasiado alta puede causar vibraciones, aumento del ruido y la potencia de la unidad de tratamiento de aire. Para diferentes sitios el sistema de suministro se recomienda tomar una velocidad diferente, su valor se encuentra en el rango de 1.5 a 8 m / s.
- El material del conducto es importante. Usualmente esto es acero galvanizado, pero también se usan otros materiales: diferentes tipos Plásticos, acero inoxidable o acero negro. Este último tiene la rugosidad superficial más alta, la resistencia al flujo será mayor y el tamaño del canal tendrá que tomarse más. El valor del diámetro debe seleccionarse de acuerdo con la documentación reglamentaria.
La Tabla 1 muestra el tamaño normal de los conductos y el grosor del metal para su fabricación.
Tabla 1
Nota: La Tabla 1 refleja los tamaños de canal normales no completos, sino solo los más comunes.
Los conductos de aire producen no solo forma redonda, sino también rectangular y ovalada. Sus dimensiones se toman a través del valor de diámetro equivalente. Además, los nuevos métodos de fabricación de canales permiten el uso de un metal de menor espesor, al tiempo que aumenta la velocidad en ellos sin el riesgo de causar vibraciones y ruido. Esto se aplica a los conductos de aire enrollados en espiral, tienen alta densidad y rigidez.
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Cálculo de las dimensiones de las vías respiratorias
Primero, debe determinar la cantidad de suministro o escape de aire que debe entregarse a través del canal en la habitación. Cuando se conoce este valor, el área de la sección transversal (m 2) se calcula mediante la fórmula:
En esta fórmula:
- θ - velocidad del aire en el canal, m / s;
- L - consumo de aire, m 3 / h;
- S es el área de la sección transversal del canal, m 2;
Para asociar las unidades de tiempo (segundos y horas), el número 3600 está presente en el cálculo.
El diámetro del conducto circular en metros se puede calcular a partir del área de su sección transversal mediante la fórmula:
S = π D 2/4, D 2 = 4S / π, donde D es el diámetro del canal, m.
El procedimiento para calcular el tamaño del conducto de aire es el siguiente:
- Conociendo el flujo de aire en esta área, determine la velocidad de su movimiento, dependiendo del propósito del canal. Como ejemplo, podemos tomar L = 10 000 m 3 / hy una velocidad de 8 m / s, ya que la línea de derivación es una línea principal.
- Calcule el área de la sección transversal: 10 000/3600 x 8 = 0,347 m 2, el diámetro será de 0,665 m.
- En la toma normal el más cercano de dos tamaños, generalmente tome el que sea más grande. Junto a 665 mm hay diámetros de 630 mm y 710 mm, debería tomar 710 mm.
- En el orden inverso, la velocidad real de la mezcla de aire en el conducto de aire se calcula para determinar aún más la salida del ventilador. En este caso, la sección transversal será: (3.14 x 0.71 2/4) = 0.4 m 2, y la velocidad real es 10 000/3600 x 0.4 = 6.95 m / s.
- En caso de que sea necesario colocar un canal de forma rectangular, sus dimensiones se seleccionan de acuerdo con el área de sección transversal calculada equivalente a la redonda. Es decir, calcule el ancho y la altura de la tubería de modo que el área sea 0.347 m 2 en este caso. Puede ser una opción de 700 mm x 500 mm o 650 mm x 550 mm. Dichos conductos de aire se instalan en condiciones de hacinamiento, cuando el espacio para el tendido está limitado por equipos tecnológicos u otras redes de ingeniería.
Los parámetros de los indicadores de microclima están determinados por las disposiciones de GOST 12.1.2.1002-00, 30494-96, SanPin 2.2.4.548, 2.1.2.1002-00. Basado en las regulaciones gubernamentales existentes, se desarrolló el Código de Práctica SP 60.13330.2012. La velocidad del aire debe garantizar que se cumplan las normas existentes.
Qué se tiene en cuenta para determinar la velocidad del aire
Para la correcta ejecución de los cálculos, los diseñadores deben cumplir varias condiciones reguladas, cada una de ellas es de igual importancia. ¿Qué parámetros dependen de la velocidad del flujo de aire?
Nivel de ruido en la habitación
Dependiendo del uso específico de las instalaciones, las normas sanitarias establecen los siguientes niveles máximos de presión sonora.
Tabla 1. Valores máximos del nivel de ruido.
Los parámetros excedidos solo se permiten en el modo de tiempo corto durante el inicio / parada sistema de ventilación o equipo adicional.
El nivel de vibración en la habitaciónDurante el funcionamiento de los ventiladores, se produce vibración. Los indicadores de vibración dependen del material de fabricación de los conductos de aire, los métodos y la calidad de las juntas de amortiguación de vibraciones y la velocidad del flujo de aire a través de los conductos de aire. Los indicadores generales de vibración no pueden exceder los límites establecidos por las organizaciones estatales.
Tabla 2. Valores máximos de vibración admisible.
En los cálculos, se selecciona la velocidad de aire óptima, que no mejora los procesos de vibración y las oscilaciones de sonido asociadas. El sistema de ventilación debe mantener un cierto microclima en las instalaciones.
Los valores para la velocidad del flujo, la humedad y la temperatura se dan en la tabla.
Tabla 3. Parámetros del microclima
Otro indicador que se tiene en cuenta durante el cálculo de la velocidad del flujo es la frecuencia del intercambio de aire en los sistemas de ventilación. En vista de su uso, las normas sanitarias establecen los siguientes requisitos para el intercambio de aire.
Tabla 4. Multiplicidad de intercambio de aire en varias salas.
| Hogar | |
| Alojamiento | Multiplicidad de intercambio de aire |
| Sala de estar (en un departamento o en un dormitorio) | 3m 3 / h para 1 m 2 de vivienda |
| Apartamentos o dormitorios de cocina | 6-8 |
| El baño | 7-9 |
| Cuarto de baño | 7-9 |
| WC | 8-10 |
| Servicio de lavandería (doméstico) | 7 |
| Sala de guardarropas | 1,5 |
| Despensa | 1 |
| Garaje | 4-8 |
| Bodega | 4-6 |
| Industrial | |
| Locales industriales y locales de gran volumen | Multiplicidad de intercambio de aire |
| Teatro, sala de cine, sala de conferencias | 20-40 m 3 por persona |
| Espacio de oficina | 5-7 |
| Banco | 2-4 |
| El restaurante | 8-10 |
| Bar, Cafetería, cervecería, sala de billar | 9-11 |
| Local de cocina en una cafetería, restaurante | 10-15 |
| Tienda universal | 1,5-3 |
| Farmacia (sala de comercio) | 3 |
| Taller de reparación de garaje y automóviles | 6-8 |
| WC (compartido) | 10-12 (o 100 m 3 por cada inodoro) |
| Sala de baile, discoteca | 8-10 |
| Sala de fumadores | 10 |
| Servidor | 5-10 |
| Sala de deportes | no menos de 80 m 3 por 1 enganchado y al menos 20 m 3 por 1 espectador |
| Peluquería (hasta 5 lugares de trabajo) | 2 |
| Peluquería (más de 5 lugares de trabajo) | 3 |
| Almacén | 1-2 |
| Servicio de lavandería | 10-13 |
| Piscina | 10-20 |
| Teñido industrial | 25-40 |
| Taller mecánico | 3-5 |
| Clase de escuela | 3-8 |
Algoritmo de cálculosLa velocidad del aire en el conducto de aire se determina teniendo en cuenta todas las condiciones anteriores, los datos técnicos son especificados por el cliente en el diseño e instalación de sistemas de ventilación. El principal criterio para calcular la velocidad de flujo es la multiplicidad del intercambio. Todas las demás aprobaciones se realizan cambiando la forma y la sección transversal de los conductos de aire. El caudal se puede tomar de la tabla dependiendo de la velocidad y el diámetro del conducto.
Tabla 5. Consumo de aire, según la velocidad de flujo y el diámetro del conducto.
Auto-cálculo
Por ejemplo, en una habitación con un volumen de 20 m 3 según los requisitos estándares de salud Para una ventilación efectiva, es necesario proporcionar un cambio de aire tres veces. Esto significa que al menos una hora a través del conducto debe pasar al menos L = 20 m 3 × 3 = 60 m 3. La fórmula para calcular la velocidad de flujo es V = L / 3600 × S, donde:
V - velocidad del flujo de aire en m / s;
L - flujo de aire en m 3 / h;
S es el área de sección transversal de los conductos en m 2.
Tome un conducto de aire circular Ø 400 mm, el área de la sección transversal es:
En nuestro ejemplo, S = (3.14 × 0.4 2 m) / 4 = 0.1256 m 2. Por consiguiente, para garantizar la multiplicidad necesaria de intercambio de aire (60 m 3 / h) en un conducto de aire circular Ø 400 mm (S = 0.1256 m 3), la velocidad del flujo de aire es: V = 60 / (3600 × 0.1256) ≈ 0.13 m / s.
Con la ayuda de la misma fórmula, a una velocidad predeterminada, es posible calcular el volumen de aire que se mueve a lo largo de los conductos por unidad de tiempo.
L = 3600 × S (m 3) × V (m / s). El volumen (consumo) se obtiene en metros cuadrados.
Como ya se describió anteriormente, los niveles de ruido de los sistemas de ventilación dependen de la velocidad del aire. Para minimizar impacto negativo Este fenómeno los ingenieros han calculado las velocidades de aire máximas permitidas para diferentes salas.
El mismo algoritmo determina la velocidad del aire en el conducto al calcular el suministro de calor, establece los campos de tolerancia para minimizar las pérdidas para el mantenimiento del edificio en temporada de invierno los fanáticos son seleccionados de acuerdo a su poder. También se requieren datos de flujo de aire para reducir la pérdida de presión, y esto permite aumentar la eficiencia de los sistemas de ventilación y reduce el consumo de energía eléctrica.
El cálculo se realiza para cada sección individual, teniendo en cuenta los datos obtenidos, se seleccionan los parámetros de las líneas principales para el diámetro y la geometría. Deben poder pasar el aire evacuado de todas las habitaciones individuales. El diámetro de los conductos de aire se elige de tal manera que minimice las pérdidas de ruido y resistencia. Para el cálculo del esquema cinemático los tres parámetros importantes del sistema de ventilación: la cantidad máxima de aire inyectado / extraída, la velocidad de movimiento de la masa de aire y el diámetro del conducto. Los trabajos sobre el cálculo de los sistemas de ventilación se clasifican como difíciles desde el punto de vista de la ingeniería, solo pueden ser realizados por especialistas profesionales con educación especial.
Para garantizar valores constantes de la velocidad del aire en canales con diferentes secciones transversales, se utilizan las siguientes fórmulas:
Después del cálculo de los datos finales, se toman los valores más cercanos de las tuberías estándar. Debido a esto, se reduce el tiempo de montaje del equipo y se simplifica el proceso de mantenimiento y reparación periódicos. Otra ventaja es una reducción en el costo estimado del sistema de ventilación.
Para la calefacción de aire de residencial y instalaciones de producción regulado por velocidad basado en la temperatura de la entrada y salida de refrigerante, para la dispersión uniforme del flujo de aire caliente está pensado disposición y dimensiones de rejillas. Sistemas modernos El calentamiento de aire proporciona la capacidad de ajustar automáticamente la velocidad y la dirección de los flujos. La temperatura del aire no puede exceder de + 50 ° C en la salida, la distancia hasta el espacio de trabajo de al menos 1,5 m. La velocidad de alimentación de las masas de aire normalizó los estándares actuales de la industria y regulaciones gubernamentales.
Durante los cálculos, a petición de los clientes, se puede tener en cuenta la posibilidad de instalar ramales adicionales, para lo cual se proporciona un stock de la productividad del equipo y la capacidad del canal. Los caudales se calculan de tal forma que, después de aumentar la capacidad de los sistemas de ventilación, no crean una carga de sonido adicional en las personas presentes en la sala.
La elección de los diámetros se realiza desde el mínimo aceptable, cuanto más pequeñas sean las dimensiones: el sistema de ventilación universal, más barato es fabricarlo e instalarlo. Los sistemas de succión locales se calculan por separado, pueden funcionar tanto en modo independiente como pueden conectarse a los sistemas de ventilación existentes.
Los documentos regulatorios estatales establecen la velocidad de movimiento recomendada, según la ubicación y el destino de los conductos de aire. Al calcular, debe cumplir con estos parámetros.
| Tipo y ubicación del conducto de aire y parrilla | Ventilación | |
| Natural | Mecánico | |
| Persianas de toma de aire | 0,5-1,0 | 2,0-4,0 |
| Canales de minas de aire fresco | 1,0-2,0 | 2,0-6,0 |
| Canales prefabricados horizontales | 0,5-1,0 | 2,0-5,0 |
| Canales verticales | 0,5-1,0 | 2,0-5,0 |
| Rejillas de entrada en el piso | 0,2-0,5 | 0,2-0,5 |
| Rejillas de entrada en el techo | 0,5-1,0 | 1,0-3,0 |
| Rejillas de escape | 0,5-1,0 | 1,5-3,0 |
| Ejes de extracción | 1,0-1,5 | 3,0-6,0 |
Dentro de las instalaciones, el aire no puede moverse a una velocidad de más de 0.3 m / s, una excedición del parámetro a corto plazo no es mayor al 30%. Si hay dos sistemas en la habitación, la velocidad del aire en cada uno de ellos debe proporcionar al menos el 50% del volumen calculado de suministro o eliminación de aire.
Los bomberos plantean sus demandas sobre la velocidad de movimiento de las masas de aire en los conductos de aire, dependiendo de la categoría de las instalaciones y las características del proceso tecnológico. Los estándares están dirigidos a reducir la velocidad del humo o la propagación del fuego a través de los conductos de aire. Si es necesario, las válvulas y los puntos de corte deben instalarse en los sistemas de ventilación. Los dispositivos se activan después de la señal del sensor o manualmente por la persona responsable. En un solo sistema de ventilación, solo se pueden conectar ciertos grupos de habitaciones.
En un período de tiempo frío en edificios con calefacción, la temperatura del aire como resultado del funcionamiento del sistema de ventilación no puede ser inferior a la normalizada. La temperatura normalizada se proporciona antes del inicio del turno de trabajo. En el período cálido estos requisitos no son relevantes. El movimiento de las masas de aire no debe perjudicar los estándares estipulados por SanPin 2.1.2.2645. Para lograr los resultados deseados, durante el diseño de los sistemas, el diámetro de los conductos, el poder y la cantidad de ventiladores y el caudal cambian.
Los datos de diseño aceptados sobre los parámetros de movimiento en conductos deberían proporcionar:
- Rendimiento de los parámetros del microclima en las instalaciones, soporte de la calidad del aire dentro de los límites regulados. Al mismo tiempo, se toman medidas para reducir las pérdidas de calor improductivas. Los datos se toman de los documentos normativos existentes y de las especificaciones técnicas de los clientes.
- La velocidad de movimiento de las masas de aire en las áreas de trabajo no debe causar corrientes de aire, proporcionar una comodidad aceptable de la estancia en la sala. La ventilación mecánica se proporciona solo en casos donde es imposible lograr los resultados deseados a expensas de lo natural. Además, la ventilación mecánica debe instalarse en talleres con condiciones de trabajo perjudiciales.
Durante el cálculo del flujo de aire en sistemas con ventilación natural se toma el valor promedio anual de la diferencia entre la densidad del aire interno y externo. Los datos mínimos de rendimiento real deberían proporcionar valores estándar aceptables para la tasa de intercambio de aire.
