Как рассчитать статическое давление в воздуховоде: Давление в текстильных воздуховодах: статическое и динамическое

Давление в текстильных воздуховодах: статическое и динамическое

Технические особенности

Давление – важный параметр, влияющий на работу текстильных воздуховодов. Вентилятор, функционирующий в приточной системе, способствует появлению избытка подаваемого воздуха. Чтобы преодолеть имеющееся сопротивление в рукаве, вентилятор должен создать полное давление (Рп), которое вычисляется по формуле:

Рп= Рст + Рд

В данной формуле Рст представляет собой статическое давление, а Рд – динамическое.

Для полноценного функционирования тканевый воздуховод должен находиться в расправленном состоянии. При этом ему необходимо проталкивать воздух сквозь отверстия и перфорацию– в противном случае воздушный рукав будет неэффективен.

СТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Чтобы определить способы достижения максимальной эффективности системы, необходимо рассчитать статическое давление, воздействующее на внутренние «стенки» конструкции.

Это основной параметр, посредством которого определяется дальнобойность струи и объем воздуха, выходящего из отверстий.

Стабильность работы круглых воздушных рукавов достигается при статическом давлении от 100 до 500 Па. Если такого показателя не удается достичь, рекомендуется использовать воздуховоды из более легких тканей – они исключат возникновение складок.

ДИНАМИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Показатель динамического давления напрямую зависит от скорости движения воздушных потоков в системе. Этот параметр рассчитывается по такой формуле:

Pд = 1/2 · ρ · ʋ²

В данной формуле ρ означает плотность воздуха, равную 1,2 кг/м³. Такой показатель обусловлен тем, что в системах вентиляции отсутствуют условия для такого сжатия воздуха, которое могло бы изменить его плотность.

Скорость воздуха в системе обозначается буквой ʋ. При этом давление в тканевых диффузорах высчитывается согласно следующей схеме.

Особенность перфорированных тканевых диффузоров заключается в том, что с прохождением через систему воздух теряет динамическое давление и наращивает постоянное. В данном случае объем воздуха уменьшается, поэтому потерями давления вследствие трения можно пренебречь.

ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ

Потери давления в воздуховоде имеют сходство с потерями в классических системах распределения воздуха. Для расчета показателя, необходимого для компенсации потерь, можно пользоваться методами, которые используются для проведения аналогичных вычислений с жестяными рукавами.

От массы ткани, из которой был изготовлен воздуховод для вентиляции, зависит показатель минимального статического давления в системе. Так, например, для легких материалов будет достаточно 20-30 Па. Для более плотной и тяжелой ткани этот показатель должен превышать 50 Па.

Текстильные воздуховоды могут работать совместно с металлической сетью, выступая в качестве конечной воздухораспределительной зоны. В данном случае могут образовываться вихревые зоны, возникающие вблизи местного сопротивления. Здесь потери давления зависят от показателя общего сопротивления ξ и вычисляются по формуле:

ΔP = ξ · Pд₂

Pд₂ – динамическое давление воздуха, преодолевшего фасонный элемент системы.

КОЛЕБАНИЯ В ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЗДУХОВОДАХ

Возникновение вихревых зон, описанных ранее, может приводить к колебаниям поверхностей воздушных диффузоров. Турбулентность в системе может возникать:

·        после преодоления воздухом дросселей или вентилятора;

·         вследствие преодоления потоком отводов, поворотов и других фасонных деталей;

·         при крайне низком статическом давлении, неспособном повлиять на компенсацию потерь;

·         в случае несоответствия показателей динамического и статического давления в текстильном воздуховоде.

Чтобы получить ламинарный воздушный поток, его необходимо создать при помощи стабилизаторов. Важно помнить, что применение эквалайзеров уменьшает вибрацию рукава, однако создает потери давления, которые необходимо учитывать при проектировании системы.

ДРОССЕЛЬНАЯ ЗАСЛОНКА

Для регулирования давления, скорости и других параметров воздушного потока используется дроссельная заслонка, или демпфер. Этот элемент изготавливается из перфорированной ткани. Его диаметр может изменяться благодаря вшитому в материал зажиму.

Диаметр максимально открытой заслонки равен диаметру тканевого воздуховода, и в таком виде демпфер не создает потерь давления. Если же конструкция закрыта частично, потери усиливаются, однако динамика возрастает пропорционально скорости воздушного потока.

Демпферная заслонка – удобное приспособление, при помощи которого можно в любой момент откорректировать показатель статического давления. Этот элемент монтируется после проведения расчета прямо перед регулируемой областью.

В заключение стоит отметить, что от статического давления зависит дальнобойность потоков – важный показатель в системах отопления и охлаждения. Правильные расчеты предусматривают разработку воздуховода на базе внешнего кулера.

Также стоит помнить, что потери давления могут быть связаны с загрязнением воздушного рукава, и поэтому его необходимо подвергать стирке. Это правило остается актуальным даже при использовании систем фильтрации.

Также в разделе FAQ вы можете найти ответы на интересующие Вас вопросы, такие как:

• Что представляет собой текстильный воздуховод при выключенном вентиляторе?
• Можно ли использовать текстильные воздуховоды для вытяжки воздуха?
• Каков срок службы текстильных воздуховодов?
• Что делать с воздуховодом, когда он закупорится в результате загрязнения?
• Могут ли текстильные воздуховоды покрыться плесенью?
• Почему PRIHODA не использует более воздухопроницаемые ткани?
• Какие сертификаты имеют текстильные воздуховоды Prihoda
• Соответствуют ли текстильные воздуховоды требованиям пожарной безопасности?

вернуться к списку

Определение динамического давления в воздуховоде

Содержание:

Основой проектирования любых инженерных сетей является расчет. Для того чтобы правильно сконструировать сеть приточных или вытяжных воздуховодов, необходимо знать параметры воздушного потока. В частности, требуется рассчитать скорость потока и потери давления в канале для правильного подбора мощности вентилятора.

Схема устройства и принципа работы воздуховода.

В этом расчете немаловажную роль играет такой параметр, как динамическое давление на стенки воздуховода.

Вентилятор, создающий воздушный поток в приточном или вытяжном воздуховоде, сообщает этому потоку потенциальную энергию. В процессе движения в ограниченном пространстве трубы потенциальная энергия воздуха частично переходит в кинетическую. Этот процесс происходит в результате воздействия потока на стенки канала и называется динамическим давлением.

Формулы для аэродинамического расчета систем естественной вентиляции.

Кроме него существует и статическое давление, это воздействие молекул воздуха друг на друга в потоке, оно отражает его потенциальную энергию. Кинетическую энергию потока отражает показатель динамического воздействия, именно поэтому данный параметр участвует в расчетах аэродинамики вентиляции.

При постоянном расходе воздуха сумма этих двух параметров постоянна и называется полным давлением. Оно может выражаться в абсолютных и относительных единицах. Точкой отсчета для абсолютного давления является полный вакуум, в то время как относительное считается начиная от атмосферного, то есть разница между ними — 1 Атм. Как правило, при расчете всех трубопроводов используется величина относительного (избыточного) воздействия.

Вернуться к оглавлению

Физический смысл параметра

Таблица расчета вентиляции.

Если рассмотреть прямые отрезки воздуховодов, сечения которых уменьшаются при постоянном расходе воздуха, то будет наблюдаться увеличение скорости потока. При этом динамическое давление в воздуховодах будет расти, а статическое — снижаться, величина полного воздействия останется неизменной. Соответственно, для прохождения потока через такое сужение (конфузор) ему следует изначально сообщить необходимое количество энергии, в противном случае может уменьшиться расход, что недопустимо. Рассчитав величину динамического воздействия, можно узнать количество потерь в этом конфузоре и правильно подобрать мощность вентиляционной установки.

Обратный процесс произойдет в случае увеличения сечения канала при постоянном расходе (диффузор). Скорость и динамическое воздействие начнут уменьшаться, кинетическая энергия потока перейдет в потенциальную. Если напор, развиваемый вентилятором, слишком велик, расход на участке и во всей системе может вырасти.

В зависимости от сложности схемы, вентиляционные системы имеют множество поворотов, тройников, сужений, клапанов и прочих элементов, называемых местными сопротивлениями. Динамическое воздействие в этих элементах возрастает в зависимости от угла атаки потока на внутреннюю стенку трубы. Некоторые детали систем вызывают значительное увеличение этого параметра, например, противопожарные клапаны, в которых на пути потока установлены одна или несколько заслонок. Это создает повышенное сопротивление потоку на участке, которое необходимо учитывать в расчете. Поэтому во всех вышеперечисленных случаях нужно знать величину динамического давления в канале.

Вернуться к оглавлению

Расчеты параметра по формулам

На прямом участке скорость движения воздуха в воздуховоде неизменна, постоянной остается и величина динамического воздействия. Последняя рассчитывается по формуле:

Рд = v2γ / 2g

В этой формуле:

Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции.

• Рд — динамическое давление в кгс/м2;
• V — скорость движения воздуха в м/с;
• γ — удельная масса воздуха на этом участке, кг/м3;
• g — ускорение силы тяжести, равное 9.81 м/с2.

Получить значение динамического давления можно и в других единицах, в Паскалях. Для этого существует другая разновидность этой формулы:

Рд = ρ(v2 / 2)

Здесь ρ — плотность воздуха, кг/м3. Поскольку в вентиляционных системах нет условий для сжатия воздушной среды до такой степени, чтобы изменилась ее плотность, она принимается постоянной — 1. 2 кг/м3.

Далее, следует рассмотреть, как участвует величина динамического воздействия в расчете каналов. Смысл этого расчета — определить потери во всей системе приточной либо вытяжной вентиляции для подбора напора вентилятора, его конструкции и мощности двигателя. Расчет потерь происходит в два этапа: сначала определяются потери на трение о стенки канала, потом высчитывается падение мощности воздушного потока в местных сопротивлениях. Параметр динамического давления участвует в расчете на обоих этапах.

Сопротивление трению на 1 м круглого канала рассчитывается по формуле:

R = (λ / d) Рд, где:

• Рд — динамическое давление в кгс/м2 или Па;
• λ — коэффициент сопротивления трению;
• d — диаметр воздуховода в метрах.

Нюансы монтажа воздуховода.

Потери на трение определяются отдельно для каждого участка с различными диаметрами и расходами. Полученное значение R умножают на общую длину каналов расчетного диаметра, прибавляют потери на местных сопротивлениях и получают общее значение для всей системы:

HB = ∑(Rl + Z)

Здесь параметры:

1. HB (кгс/м2) — общие потери в вентиляционной системе.
2. R — потери на трение на 1 м канала круглого сечения.
3. l (м) — длина участка.
4. Z (кгс/м2) — потери в местных сопротивлениях (отводах, крестовинах, клапанах и так далее).

Вернуться к оглавлению

Определение параметров местных сопротивлений вентиляционной системы

В определении параметра Z также принимает участие величина динамического воздействия. Разница с прямым участком заключается в том, что в разных элементах системы поток меняет свое направление, разветвляется, сходится. При этом среда взаимодействует с внутренними стенками канала не по касательной, а под разными углами. Чтобы это учесть, в расчетную формулу можно ввести тригонометрическую функцию, но тут есть масса сложностей. Например, при прохождении простого отвода 90⁰ воздух поворачивает и нажимает на внутреннюю стенку как минимум под тремя разными углами (зависит от конструкции отвода). В системе воздуховодов присутствует масса более сложных элементов, как рассчитать потери в них? Для этого существует формула:

1. Z = ∑ξ Рд.

http://1poclimaty.ru/youtu.be/Ho2GXJgJIGI

Для того чтобы упростить процесс расчета, в формулу введен безразмерный коэффициент местного сопротивления. Для каждого элемента вентиляционной системы он разный и является справочной величиной. Значения коэффициентов были получены расчетами либо опытным путем. Многие заводы-производители, выпускающие вентиляционное оборудование, проводят собственные аэродинамические исследования и расчеты изделий. Их результаты, в том числе и коэффициент местного сопротивления элемента (например, противопожарного клапана), вносят в паспорт изделия или размещают в технической документации на своем сайте.

Для упрощения процесса вычисления потерь вентиляционных воздуховодов все значения динамического воздействия для разных скоростей также просчитаны и сведены в таблицы, из которых их можно просто выбирать и вставлять в формулы. В Таблице 1 приведены некоторые значения при самых применяемых на практике скоростях движения воздуха в воздуховодах.

Таблица 1.

Скорость воздуха, м/с	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4	4.5
Динамическое давление кгс/м2	0.0152	0.0611	0.1374	0.2444	0.3817	0.5499	0.7483	0.9776	1.237
Скорость воздуха, м/с	5	5.5	6	6.5	7	7.5	8	8.5	9
Динамическое давление кгс/м2	1.527	1.8486	2.199	2.581	2.9939	3.4373	3.9104	4.4149	4.9491

Из расчетных формул и данной таблицы хорошо видно, что значения не растут пропорционально возрастанию скорости воздуха.

http://1poclimaty.ru/youtu.be/oUWencqEU0E

Динамическое воздействие, оказываемое потоком воздуха на стенки воздуховодов, фасонных и прочих элементов, определяет потери давления на участке и является важным параметром, который необходимо учитывать в расчетах.

Измерение статического давления за шесть простых шагов

ПРИМЕЧАНИЕ РЕДАКТОРА. В эту статью добавлены новые изображения и видео.

Многие ответы на мою последнюю статью «Как сбалансировать систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в жилых помещениях» касались измерения статического давления, поэтому давайте придерживаться основ и рассмотрим, как измерить статическое давление в жилых помещениях за шесть простых шагов.

Испытание статическим давлением, шаг за шагом

Обычно измерение статического давления в жилой системе занимает менее пяти минут. Вот пример инструкции для печи и внешнего змеевика:

ШАГ 1 : Найдите соответствующие места для просверливания контрольных отверстий на стороне подачи (+) между печью и змеевиком и на стороне возврата (-) между фильтром и печью. Отцентрируйте тестовые порты для аккуратного внешнего вида. Держитесь подальше от каких-либо катушек, колпачковых трубок, поддонов для конденсата или печатных плат, чтобы избежать повреждений. Всегда смотрите, прежде чем сверлить.

ЭТАП 2 : Просверлите испытательные порты с помощью 3/8-дюймового. сверло с металлическим наконечником. Пулевое сверло делает чистый круглый порт. Обязательно используйте чехол для сверла (описанный выше), чтобы предотвратить сверление катушки. Если внутри воздуховода есть вкладыш, обязательно проткните его, чтобы обеспечить хорошее чтение.

ШАГ 3 : Наденьте один конец трубки на наконечник статического давления. Поместите другой конец шланга на порт ВЫСОКОГО (+) давления манометра. При необходимости убедитесь, что датчик выровнен, и обнулите его, отрегулировав винт на лицевой стороне с помощью небольшой отвертки. Цифровые датчики измеряют каждый ноль по-разному, поэтому обратитесь к руководству пользователя.

ШАГ 4 : Измерьте подачу или положительное (+) статическое давление, вставив наконечник для измерения статического давления в тестовый порт наконечником, обращенным к потоку воздуха. Магнит на наконечнике будет удерживать его на месте, пока значение считывается и записывается. Это измерение представляет собой давление, которое вентилятор «видит» на стороне подачи системы.

ШАГ 5 : Считайте обратное или отрицательное (-) статическое давление, переместив трубку из порта ВЫСОКОГО в порт НИЗКОГО давления на манометре. Вставьте наконечник статического давления в тестовый порт на обратной стороне наконечником, обращенным к воздушному потоку. Считайте и запишите отрицательное статическое давление. Не забудьте вставить заглушки в тестовые порты, когда закончите тестирование.

ШАГ 6 : Рассчитайте общее внешнее статическое давление системы, сложив два значения. Поскольку отрицательный и положительный знаки определяют тип измеряемого давления, вы можете игнорировать их при суммировании двух значений.

Например:
Статическое давление подачи составляет (+) 0,26 водяного столба.
Показание статического давления в обратном трубопроводе составляет (-) 0,21 дюйма водяного столба.
Общее статическое давление в системе составляет 0,47 дюйма водяного столба.

0,26 дюйма + 0,21 дюйма = 0,47 дюйма водяного столба

 

Среднее статическое давление в жилых помещениях по стране

К сожалению, приведенный выше пример вводит в заблуждение. В действительности, среднее общее внешнее статическое давление в жилых помещениях США для системы с рейтингом 0,50 дюйма на самом деле составляет 0,82 дюйма.

Если преобразовать статическое давление в кровяное давление, это будет означать, что среднее кровяное давление в США будет 130 на 200. Мы проконсультировались с врачами и подтвердили, что пациенту с кровяным давлением 130 на 200 не будет разрешено покидать кабинет врача. или больницу до тех пор, пока не будет найдено решение проблемы и давление не вернется к норме.

Диагностика статического давления

Диагностика статического давления проста. Сравните номинальное общее внешнее статическое давление с номинальным максимальным общим внешним статическим давлением оборудования.

Диагностика давления HVAC имеет сходство с диагностикой артериального давления. По большинству стандартов хорошее артериальное давление составляет 120 на 80. Высокое кровяное давление нехорошо и обычно указывает на чрезмерные ограничения в ваших артериях.

Аналогичным образом, общее внешнее статическое давление, превышающее номинальное общее внешнее статическое давление, может указывать на чрезмерные ограничения в системе распределения воздуха.

Артериальное давление ниже нормы может свидетельствовать о слабом сердце или утечке крови из артерий.

Общее внешнее статическое давление, превышающее номинальное общее внешнее статическое давление, может указывать на чрезмерные ограничения в системе распределения воздуха.

Та же диагностика часто верна для низкого общего внешнего статического давления. Очень низкое статическое давление предполагает низкую скорость вращения вентилятора или утечку в системе воздуховодов.

Дальнейшие испытания могут включать измерения перепада давления для определения вклада каждого компонента в общее внешнее статическое давление системы.

При измерении статического давления в системах, которые проектирует и устанавливает ваша компания, вы получите огромное представление о производительности системы. Не кажется ли вам странным, что система воздуховодов исключена из 98% сервисных договоров? Ясно, что маятник слишком далеко качнулся в сторону оборудования и в сторону от комфорта.

Если статическое давление высокое, это свидетельствует о слабом потоке воздуха. Проверьте наличие засоров в воздуховодах, закрытых заслонок, неправильных переходов, смещений или перегибов гибких воздуховодов. Проблемы также могут быть связаны с оборудованием и системными аксессуарами, такими как охлаждающие змеевики «High Efficiency» или ограничительные фильтры.

Низкое статическое давление также может означать проблемы. Низкое давление может указывать на негерметичность воздуховодов или воздуховодов, отсутствие фильтров, низкую скорость вентилятора или разъединение воздуховодов.

Возможность

Решение проблемы повышения статического давления часто находится за пределами коробки (оборудование). Статическое давление позволяет «увидеть» систему в совершенно новом свете — поток воздуха становится видимым.

Результатом измерения статического давления является возможность назначения ремонтных работ в воздуховоде. Вы начинаете понимать, что именно система воздуховодов контролирует комфорт и эффективность. Только обеспечив правильную работу воздуховодов, вы можете быть уверены, что система в целом работает должным образом. Оборудование — это только компонент вашей системы.

Каждый, кто продает высокоэффективное оборудование, думает, что выделяет себя среди конкурентов. Это просто не так. Высокоэффективному оборудованию уже более 30 лет!

Новый рубеж — система воздуховодов

Когда дело доходит до стоимости, правильно установленная, испытанная и сбалансированная система воздуховодов стоит гораздо больше, чем новая печь. Что отличает вас от конкурентов? Ваша способность проектировать, устанавливать и балансировать систему воздуховодов отличает вас от конкурентов.

Измерение статического давления открывает дверь в систему в целом. Вы можете получить доступ к огромному количеству работ по ремонту и обновлению воздуховодов систем, которые вы обслуживаете каждый день. Прибыль чрезвычайно высока, а навыки, необходимые для ремонта воздуховодов, минимальны.

Роб «Док» Фальке работает в отрасли в качестве президента Национального института комфорта, обучающей компании и членской организации, работающей в сфере HVAC. Если вы являетесь подрядчиком или специалистом по системам ОВиК, заинтересованным в бесплатной процедуре испытания на статическое давление, свяжитесь с Доком по адресу [email protected] или позвоните ему по телефону 800-633-7058. Посетите веб-сайт NCI по адресу nationalcomfortinstitute.com, чтобы получить бесплатную информацию, статьи и файлы для загрузки.

Видео -дополнительное: Устранение неполадок на статическом давлении с помощью Fire & Ice

Устойчивая система HVAC: Статическое расчет давления объясняется

, измерение статического давления

. вода для измерения и отражения статического давления. Давление воздуха поднимает воду, измеряя ее в дюймах. Поэтому начальная точка статического давления по-прежнему обозначается в дюймах водяных столбов. Он остается основной единицей измерения. Конкретный термин «манометр» сегодня часто используется в отношении любых устройств для измерения статического давления.

Специалисты по ОВиК также должны учитывать некоторые из наиболее рентабельных изменений скорости воздуха и коэффициента трения. См. ниже:

· Низкий коэффициент трения – обычно рекомендуется, когда электроэнергия стоит дорого, а установленные воздуховоды доступны.

· Высокий коэффициент трения – часто предлагается, когда электричество недорогое или дешевое, а установленные воздуховоды очень дорогие.

После первой процедуры расчета статическое давление и потеря давления будут рассчитываться отдельно для всех секций воздуховода. Кроме того, они часто изменяются в размере, если необходимо сбалансировать потери.

Важность расчета статического давления

В соответствии со стандартами ASHRAE специалисты по ОВиК должны рассчитывать расход воздуха и статическое давление для более качественного и надежного проектирования систем воздуховодов. Процесс проектирования будет более эффективно обрабатываться вовлеченной командой, если используется программное обеспечение планировщика задач. Планирование задач и надзор за экипажем станет проще и менее сложным.

В конце концов, оптимальные места для вентиляторов, оборудования для кондиционирования воздуха и воздуховыпускных отверстий будут легко определены. Наконец, маршруты воздуховодов строятся с учетом наличия свободного места и точности статического давления. Очень важно избегать конфликтов местоположения с другими системами здания, такими как водопровод и электропроводка, в процессе проектирования. Тем не менее, его можно упростить и сократить с помощью любого используемого сегодня программного обеспечения для строительства. Например, программный инструмент, такой как программное обеспечение для планирования строительства, очень полезен для управления проектами и планирования. С такими передовыми программными инструментами работа становится управляемой и простой.

Инженеры HVAC могут в конечном счете добиться отличных результатов, если они будут учитывать следующие стандартные правила при осмотре воздуховодов:

· Избегать непредвиденных изменений направления в воздуховодах и обеспечивать наличие поворотных лопастей для снижения падения давления

· Сокращать потери в воздуховодах, чтобы для минимизации требуемой мощности вентилятора

· Уменьшить вибрацию и шум, поскольку они могут мешать находящимся в помещении людям – вибрация может сократить срок службы любого оборудования.

· Насколько это возможно, соотношение сторон должно быть ближе к 1 и не выше 4

· Для экономичного и устойчивого проектирования, сокращения использования пространства, энергии и материалов и обеспечения максимальной производительности

· В ходе текущего процесса использование программного обеспечения расписания экипажа оказалось очень полезным с точки зрения контроля экипажа и выполнение проектов

Повышение статического давления часто приводит к повышению уровня шума. Поэтому наиболее рекомендуемой практикой является проектирование систем воздуховодов и обеспечение минимального статического давления. Системы воздуховодов обычно делятся на три основных типа. Классификация основана на их соответствующем статическом давлении. Посмотрите ниже:

· Системы низкого давления – со статическим давлением до 2 дюймов водяного столба

· Системы среднего давления – со статическим давлением до 2–6 дюймов водяного столба

· Системы высокого давления – со статическое давление для водяного столба более 6 дюймов

Диагностика статического давления

Диагностика с помощью статического давления является прямой. Сначала начните сравнивать общее номинальное внешнее статическое давление с полным внешним статическим давлением номинального оборудования. Чтобы лучше понять это, посмотрите ниже.

· Диагностика давления HVAC обычно имеет сходство с диагностикой кровяного давления. 120 на 180 считается хорошим давлением по большинству стандартов.