Légcsatornák és idomok felületének kiszámítása: a számítások elvégzésének szabályai + képletekkel végzett számítási példák

A szellőztetés tökéletes és hatékony működésének záloga a légcsatornák és idomok területének szakszerű kiszámítása, amelytől függ mind az egyes elemek, mind a berendezések kiválasztása. A számítás célja a helyiségekben a levegő optimális csereszámának biztosítása azok rendeltetésének megfelelően.

A cikkben részletesen elemeztük a számítások minden kötelező lépését: a légcsatornák keresztmetszetének és tényleges területének meghatározását, a levegő sebességének kiszámítását és az idomok paramétereinek kiválasztását. Ezenkívül kijelöltük a szellőzőcsatornák méretére vonatkozó fő követelményeket, és bemutattunk egy példát a légcsatornák kiszámítására egy családi ház esetében.

A számítások elvégzésének célja

A légcsatornák számításának és kiválasztásának sajátosságai a típusuktól és az anyagtól függenek, amelyből készültek. Ez utóbbi jellemző határozza meg a légmozgás során felmerülő finomságokat és a levegőáramlás falakkal való kölcsönhatásának sajátosságait.

A légcsatornák lehetnek:

• fémből – lehet fekete acél, horganyzott, rozsdamentes;
• alumíniumból készült hajlékony hullámosított;
• műanyag szellőzőcsatornák – hajlékony és merev;
• textilből készültek.

A keresztmetszet geometriája szerint a légcsatornák készülhetnek kerek, téglalap alakú, ovális formában. Az utóbbiak nem olyan népszerűek, mint az első kettő.

Még ha a szellőzőrendszer leghelyesebb terve is létezik, a légcsatornák keresztmetszetének kiválasztásában elkövetett hiba a levegő keringésének megzavarásához vezethet.

A számítási hibák következménye a megnövekedett páratartalom, majd penész és gomba lesz a helyiségben. Az összes alkatrész területének helyes kiszámítása nélkül lehetetlen kiválasztani a szellőzőrendszer megfelelő elemeit.

Ettől a paramétertől függ:

• a légtömeg áramlási sebessége és térfogata;
• a csatlakozások tömítettségének mértéke;
• a szellőzőrendszer zajszintje;
• az áramfogyasztás.

A helyesen elvégzett számítások lehetővé teszik a költségmegtakarítást, mivel az anyagmennyiség pontosan meghatározásra kerül. A gazdasági kérdések mellett azonban a legfontosabbak a szellőzés paraméterei, amelyek biztosítják az emberek kényelmes életkörülményeit.

Általános információk a keresztmetszeti terület kiszámításához

A légcsatornák csőfelületét különböző értékek alapján számítják ki:

1. Az egészségügyi-higiéniai paramétereknek való megfelelés (SanPiN).
2. A lakók száma alapján.
3. A szobák területe alapján.

Az eredményt megkaphatjuk egyetlen helyiségre és az egész házra is. A számításhoz speciális programok állnak rendelkezésre beépített algoritmusokkal. Egy másik számítási lehetőség a képletek használata.

A légcsatornák keresztmetszeti területét a tervezéskor úgy választják meg, hogy a levegő a teljes hosszon megközelítőleg azonos sebességgel haladjon. A rendszer teljes hosszában a levegő mennyisége változó, ezért a légcsatorna keresztmetszeti területének növekednie kell a levegő tömegének növekedésével.

Ha az elszívó szellőzést vizsgáljuk, a keresztmetszet területe a ventilátorhoz közeledve nő. Csak így biztosítható a levegő tömegének többé-kevésbé azonos sebessége a légcsatorna teljes hosszában.

A kör keresztmetszet növekedésével csökken a levegő áramlási sebessége. Ezzel együtt az aerodinamikai zaj is csökken. Az ilyen légcsatornák hátránya a szerkezet terjedelmessége, ami miatt nem lehet őket a nyers- és álmennyezet közötti térbe beépíteni, valamint a megnövekedett költség.

Ha erre nincs lehetőség, előnyben részesíthetjük a négyszögletes geometriát, mivel a négyszögletes keresztmetszet magassága kisebb. Másrészt a kör alakú termékek könnyebben telepíthetők, és vannak saját működési előnyeik.

Mivel a kör alakú légcsatornákat nem mindig lehet beilleszteni a belső térbe, az esztétikusabb négyszögletesek pedig drágák, alternatívaként érdemes megfontolni az ovális termékeket. Ezek ergonomikusak és hatékonyak is.

Az egyik vagy másik lehetőség kiválasztása a felhasználó prioritásaitól függ. Ha az energiatakarékosság, a minimális zaj áll a középpontban, és minden lehetőség adott egy nagyméretű hálózat telepítésére, a legjobb választás a kör alakú légcsatorna.

A számítás elvégzésének lépései

A számítási munkák több szakaszból állnak:

1. A szellőzőrendszer általános vázlatának elkészítése. Itt fel kell tüntetni az egyenes szakaszok hosszát, a forduló részeket és azok típusát, a keresztmetszet-változás helyeit.
2. Az egészségügyi-higiéniai követelményeknek megfelelő légcsere-szám kiválasztása.
3. A levegő tömegének csővezetékben való mozgási sebességének kiszámítása. Ez a paraméter a szellőzés típusától függ, amely lehet természetes vagy mesterséges.
4. A légcsatornák területének és más paramétereknek a kiszámítása.

Sok program létezik az ilyen számítások elvégzésére.

A képletekkel való számítás egy összetett rendszer esetében nem könnyű feladat. Egy kisebb méretű ház esetében az egyes elemek területének, a légcsatornák keresztmetszetének kiszámítása teljesen lehetséges.

A légcsatorna keresztmetszetének kiszámítása

Az idomdarabok és légcsatornák keresztmetszeti területének kiszámításához használt kifejezés a következő:

Sc = (L х 2.778) : V,

ahol:

• Sc — keresztmetszeti terület;
• L — a rendszerben keringő levegő térfogatárama;
• 2.778 — a különböző mértékegységeket összehangoló együttható;
• V — a levegő sebessége az adott helyen, mértékegysége méter másodpercenként.

A számítás eredménye egy cm²-ben mért érték lesz.

Létezik egy alternatív képlet is:

S = L : k × V,

A K együttható ebben az esetben 3600.

A légcsatorna tényleges területének meghatározása

A kerek szellőzőcsatornák tényleges keresztmetszeti területét a következő képlettel számítják ki:

S = (π x D2) : 400,

ahol:

• S — tényleges keresztmetszeti terület;
• D — átmérő.

Téglalap keresztmetszetű csatornák esetén:

S = (А х В) : 100,

ahol:

• S — tényleges keresztmetszeti terület;
• D — átmérő;
• А — a légcsatorna magassága;
• В — a szerkezet szélessége.

Az ovális keresztmetszetű cső keresztmetszeti területét a következő képlettel számítják ki:

S = π × А × В : 4,

ahol:

• А — az ovális nagyobb átmérője;
• В — a kisebb átmérő.

Léteznek más képletek is a légcsatorna keresztmetszeti területének kiszámítására.

Egy olyan szabványos dokumentum, mint az SNiP segítségével összehasonlíthatók a légcsatornák keresztmetszeti méretei a szükséges értékekkel. Így a megfelelő légcsatorna méret meghatározása még egyszerűbb.

Egyes gyártók a légcsatornák leírásában nomogramokat adnak meg. Ezek a szabványos szakirodalomban is megtalálhatók.

Kör keresztmetszetű fém légcsatorna nomogramja. Az abból vett értékeket behelyettesítik a képletbe. Minden hajlékony légcsatornát ilyen ábrákkal egészítenek ki (+).

A nomogramokból kivehető a keresztmetszeti terület értéke. Ez közelítő, de alkalmas egy minimális zajszintű rendszer létrehozására.

Ahhoz, hogy megtaláljuk a légcsatorna méreteit egy adott csőelágazáshoz, amelyen egy meghatározott levegőmennyiséget szállítanak, a következő lépéseket kell végrehajtani:

1. Határozzuk meg a nomogramon az 1 óra alatt áramló levegő térfogata és a számítási szakasz legnagyobb sebességének vonalának metszéspontját.
2. E pont közelében keressük meg a legmegfelelőbb átmérő értékét.

Ezenkívül a nomogram birtokában nemcsak a légcsatornák és idomdarabok keresztmetszetének számítását könnyíthetjük meg, hanem a légvezeték szakaszán a nyomásveszteséget is meghatározhatjuk adott sebesség mellett.

Nem kötelező a nomogramot használni, a szükséges keresztmetszeti terület a levegő sebességétől függően is meghatározható.

A levegő sebességének kiszámítása

A képletek vagy speciális táblázatok segítségével számítják ki a légcsatorna sebességét. A kulcsparaméter itt a légcsere-szám, amely meghatározza azt a levegőmennyiséget, amely mellett egy 1 m³ térfogatú helyiség teljes szellőzése 1 óra alatt megtörténik.

A szakemberek azt javasolják, hogy a légcsere-szám meghatározásához vizsgálják meg a konkrét körülményeket a működő ipari létesítményekben, amelyekről rendelkezésre állnak tényleges adatok a gázok, mérgező gőzök stb. kibocsátásáról. A legjobb, ha a számítást képletek alkalmazásával önállóan végzik el.

A számítások egyszerűsítésére léteznek speciális táblázatok, ahonnan készen átvehető a légcsere-szám értéke, de figyelembe kell venni, hogy ezekben kerekített paraméterek szerepelnek.

A légcsere-szám kiszámításának képlete a következő:

N = V : W,

ahol:

• N – a keresett légcsere-szám;
• V – a helyiségbe egy óra alatt beáramló friss levegő térfogata;
• W – a szoba térfogata.

A légcsere-szám mértékegysége: szám/óra, a V mértékegysége m³/ó, a térfogaté m³.

Vizsgáljunk meg egy konkrét példát a légcsere-szám alapján szükséges levegőmennyiség meghatározására.

Van egy 22 m³ térfogatú lakószoba. Ehhez szükséges levegőmennyiség: L = 22 × 6 = 132 m³, ahol a 6 a táblázatból vett légcsere-szám.

A tömeg mozgási sebességét (V) m/s-ban mérik, és a következő képlettel határozzák meg:

V = L : 3600 × S,

ahol:

• L – a felhasznált levegő (m³/ó);
• S – a légcsatorna keresztmetszeti területe (m²).

További két paraméter is befolyásolja a levegő mozgási sebességét: a zajszint és a vibrációs tényező. A rendszer tervezésekor ezeket feltétlenül figyelembe kell venni.

Példa számításra egy kis kertes ház esetében

A számításhoz egy 108,8 m² belső alapterületű és 3 m padlótól a födémig terjedő belmagasságú családi házat vettünk alapul. Benne található nappali, hálószoba, gyerekszoba, konyha, fürdőszoba. A légcsere-számot 1-nek vesszük.

A szellőzőrendszer lehetővé teszi a helyiség megtisztítását az egészségre ártalmas szennyeződésektől – amelyek potenciálisan veszélyesek, allergiás reakciókat válthatnak ki, és ronthatják a közérzetet.

Először kiszámítják az eltávolított és a beáramló levegő mennyiségét az egész épületre vonatkozóan.

Ehhez az SNiP módszertanát alkalmazzák:

1. Mivel a hálószoba és a nappali területe azonos, az eltávolított levegő mennyisége belőlük 21 × 3 × 1 = 63 m³/ó.
2. A gyerekszobánál – 24 × 3 × 1 = 72 m³/ó.
3. A konyhánál – 22 × 3 × 1 + 100 = 166 m³/ó.
4. A fürdőszobánál – 10 × 3 × 1 = 30 m³/ó.
5. Összesen: 63 × 2 + 48 + 166 + 30 = 394 m³/ó.

A folyosót és az előszobát nem vettük figyelembe a számításban. A 100 m³ az a térfogat, amely a konyhai elszívón keresztül távozik.

A levegőáramlások megfelelő elosztása a házban szintén nagyon fontos szempont. Az ilyen típusú épületekben általában természetes szellőzőrendszert alakítanak ki. A kényszerített elem itt mégis jelen van — konyhai páraelszívó.

Ezután meghatározzák a szellőzőcsatornák átmérőit. Mivel a páraelszívó 100 m³-t távolít el kényszerítve, a fennmaradó 294 m³-t kell elosztani. Ezek természetes úton távoznak 2 aknán keresztül. Mindegyikre jut: 294 : 2 = 147 m³.

Mivel a természetes szellőzésű aknákban a levegő sebessége 0,5 és 1,5 m/s között ingadozik, a számításokban általában az átlagértéket, 1 m/s-t veszik. Az ismert értékeket az S = L : k × V képletbe behelyettesítve: S = 147 : 3600 × 1 = 0,0408 m².

Most lehetőség nyílik a kör keresztmetszetű légcsatorna átmérőjének meghatározására a képlet segítségével: S = (π × D²) : 400 vagy 0,0408 = (3,14 × D²) : 400.

Ezt az egy ismeretlenes egyenletet egyszerű számításokkal megoldva azt találják, hogy a légcsatorna átmérője 2,28 mm. Ehhez az értékhez a legközelebbi nagyobb szabványos csőméretet választják.

Ezen átszámítási táblázat segítségével kiválasztható a kör keresztmetszetű légcsatorna ekvivalens átmérője. Ez jelentősen leegyszerűsíti a számítást.

Amikor négyszög keresztmetszetű légcsatornát szerelnek, a méretét a táblázat alapján választják ki, a területre támaszkodva. A legközelebbi nagyobb érték: 200 × 250 mm.

Ugyanezen séma szerint határozzák meg a konyhai páraelszívó elvezetőjének keresztmetszeti területét azzal a különbséggel, hogy itt a levegő sebessége 3 m/s. S = 100 : 3600 × 3 = 0,083 m² vagy átmérő 107 mm.

Az átszámítási táblázat akkor szükséges, amikor négyszög keresztmetszetű légcsatornák számítását kell elvégezni, és ehhez a kör alakú termékek táblázatát kell használni. Itt a kör keresztmetszetű légcsatornák átmérői szerepelnek, amelyekben a súrlódás miatti nyomásesés megegyezik a négyszögletes szerkezetben lévő hasonló értékkel.

Az ekvivalens érték meghatározásának három módja van:

• sebesség alapján;
• keresztmetszet alapján;
• térfogatáram alapján.

Ezek a mennyiségek a légcsatorna különböző paramétereihez kapcsolódnak. Mindegyikhez egyedi módszertan tartozik a táblázatok használatához. A lényeg, hogy az alkalmazott módszertől függetlenül a súrlódásból eredő nyomásveszteség értéke megegyezzen.

Végül sebességellenőrzésre kerül sor: V = 147 : (3600 × 0,0408) = 1,0 m/s. Ez megfelel a megengedett határértéknek.

Az idomok és számításuk

A légcsatornák szerelésekor a különböző méretű egyenes szakaszokat idomok segítségével kötik össze.

Mind a légcsatornák, mind az idomok gyártásához szükség van a felületük kiszámítására. Enélkül nem lehet pontosan meghatározni az alkatrészek elkészítéséhez szükséges anyagmennyiséget.

Az idomok közé tartoznak:

1. Kanyarodók. A légcső irányának megváltoztatására használják, különféle szögekben. Lehetnek kerekek, téglalap alakúak vagy oválisak.
2. Átmenetek. Segítségükkel különböző keresztmetszetű légcsatornákat kötnek össze. A geometria bármilyen lehet – a kerekestől a kombináltig.
3. Toldók, nippelek. A vezeték egyenes szakaszait kötik össze.
4. Pólók. A légcsatorna elágazásait vagy két ágát kapcsolják össze.
5. Vakdugók. Elzárják a légáramlást.
6. Keresztdarabok. Szétválasztják vagy összekötik a légáramlásokat.
7. Kacsák. Biztosítják a légcsatorna szintkülönbséggel való átmenetét.

Az idomok szükséges paramétereinek kiszámításához matematikai készségek szükségesek.

Minden idomnak megvan a maga sajátos szerepe a szellőzőrendszerben. A gyártók mindegyiket külön tervezik. Az alapvető elemekkel együtt szállítják őket.

Egyetlen mutatóban elkövetett hiba a rendszer üzemeltetési jellemzőinek romlását vonja maga után. Ilyen számításokhoz nem léteznek kész képletek.

A táblázat a légcsatornák szabványos méreteit mutatja. Még a szakemberek is ilyen és hasonló speciális táblázatokat használnak a bonyolult számítások helyett.

Sok tervező speciális programokat, online számológépeket használ. Csak a kezdeti értékeket kell megadni, és a kimeneten kész paramétereket kapni.

A programok nemcsak az összes alkatrész szükséges méreteinek meghatározását teszik lehetővé, hanem a kiterítésüket is. Az ilyen, 3D-nyomtatón kinyomtatott kiterítés lehetővé teszi a szellőzőcsatornák tökéletes illesztését.

A számítással szemben támasztott alapvető követelmények

A légcsatornák végső paramétereinek meghatározásakor figyelembe kell venni, hogy a légcsatornák területének meghatározásának biztosítania kell, hogy:

1. Biztosított a helyiség hőmérsékleti rendszere. Ahol hőtöbblet van, ott annak eltávolítása biztosított, ahol pedig hiány mutatkozik, a hőveszteségek minimalizálva vannak.
2. A levegő mozgási sebessége semmilyen módon nem csökkenti a helyiségben tartózkodó emberek komfortérzetét. A munkazónák területén kötelező a levegő tisztítása.
3. A levegőben jelen lévő káros vegyületek és lebegő részecskék a GOST 12.1.005-88 szabványnak megfelelő mennyiségben vannak jelen.

Egyes helyiségek esetében a légcsatornák területének kiválasztásának kötelező feltétele a folyamatos nyomástartás és a külső levegő bejutásának kizárása.

A fővezeték ellenállásának számításánál figyelembe veszik a nyomásveszteséget. Ahhoz, hogy a légáramlás mozgás közben le tudja győzni az ellenállást, megfelelő nyomás szükséges.

Azon helyiségek kategóriájába, ahol túlnyomás szükséges, tartoznak a pincék, valamint azok a helyiségek, ahol káros anyagok halmozódhatnak fel.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Online program a tervezőmérnök segítségére:

Történet a családi ház szellőztetésének általános megszervezéséről:

A légcsatorna keresztmetszeti területe, alakja, hossza – a szellőzőrendszer teljesítményét meghatározó paraméterek közé tartoznak. A helyes számítás rendkívül fontos, mert ettől függ a légáteresztő képesség, valamint az áramlási sebesség és a szerkezet egészének hatékony működése.

Az online kalkulátor használata esetén a számítás pontossága nagyobb lesz, mint a kézi számításnál. Ezt az eredményt az magyarázza, hogy a program automatikusan pontosabb értékekre kerekíti a mennyiségeket.

Van személyes tapasztalata a légcsatorna-rendszer tervezésében, kialakításában és számításában? Szeretné megosztani a megszerzett ismereteket, vagy kérdéseket feltenni a témával kapcsolatban? Kérjük, hagyjon megjegyzéseket és vegyen részt a vitákban – a visszajelzési űrlap alább található.