Расчет скорости воздуха в воздуховоде
Воздухопроводы приточных или вытяжных вентиляционных систем могут изготавливаться из разных материалов и быть различной конфигурации. При этом их габаритные размеры целиком зависят от двух других параметров, и формула расчета скорости воздуха хорошо отражает эту зависимость. Эти два параметра – расход воздуха, движущегося по каналу, и скорость его движения.
Схема устройства воздуховода.
Как правильно подобрать параметры воздушного канала?
Из трех параметров, принимающих участие в расчете, нормируется только один, это диаметр круглого воздуховода или габаритные размеры канала прямоугольного сечения. В Приложении Н СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование» представлена нормаль диаметров и размеров, которых следует придерживаться при разработке вентиляционных систем. Остальные два параметра (скорость и расход воздушных масс) не нормируются, потребности в количестве свежего воздуха для вентиляции могут быть разными, иногда и довольно большими, поэтому расход определяется отдельными требованиями и расчетами.
Только в жилых зданиях, детских садах, школах и учреждениях здравоохранения для помещений различного назначения прописаны четкие нормы вытяжки и притока. Эти значения представлены в нормативной документации, касающейся этих видов зданий.
Схема правильной установки канального вентилятора.
Скорость движения воздушных масс в каналах не ограничивается и не нормируется, ее следует принимать по результатам расчета, руководствуясь соображениями экономической целесообразности. В справочной технической литературе существуют рекомендуемые величины скоростей, которые можно принимать при тех или иных конкретных условиях. Рекомендуемые значения скорости движения воздуха, в зависимости от назначения воздухопровода для вентиляционных систем с механическим побуждением, отражены в Таблице 1.
Таблица 1
| Назначение воздуховода | Магистраль- ный | Боковое ответвление | Распредели- тельный | Решетка для притока | Вытяжная решетка |
| Рекомендуемая скорость | От 6 до 8 м/с | От 4 до 5 м/с | От 1,5 до 2 м/с | От 1 до 3 м/с | От 1,5 до 3 м/с |
При естественном побуждении рекомендуемая скорость движения потока в системе варьируется от 0,2 до 1 м/с, что также зависит от функционального назначения каждого воздухопровода.
Порядок вычислений
Изначально формула расчета скорости воздушного потока в канале представлена в справочниках под редакцией И.Г. Староверова и Р.В. Щекина в следующем виде:
L = 3600 x F x ϑ, где:
- L – расход воздушных масс на данном участке трубопровода, м³/ч;
- F – площадь поперечного сечения канала, м²;
- ϑ – скорость воздушного потока на участке, м/с.
Таблица расчета вентиляции.
Для определения скорости потока формула принимает такой вид:
ϑ= L / 3600 x F
Именно по ней рассчитывается действительная скорость воздуха в канале. Это нужно делать как раз по причине нормируемых значений диаметра или размеров трубы по СНиП. Вначале принимается рекомендуемая скорость для того или иного назначения воздухопровода и просчитывается его сечение. Далее диаметр канала круглого сечения определяется обратным просчетом по формуле площади круга:
F = π x D2 / 4, здесь D – диаметр в метрах.
Размеры канала прямоугольного сечения находят подбором ширины и высоты, произведение которых даст площадь сечения, эквивалентного расчетному. После этих вычислений подбирают ближайшие по нормали размеры воздухопровода (обычно принимают тот, который больше) и в обратном порядке находят величину действительной скорости потока в будущем воздуховоде. Данная величина потребуется для определения динамического давления на стенки трубы и вычисления потерь давления на трение и в местных сопротивлениях вентиляционной системы.
Некоторые экономические аспекты подбора размеров воздухопровода
Таблица для расчета гидравлического диаметра воздуховода.
При расчете размеров и скорости воздуха в воздуховоде наблюдается такая зависимость: при увеличении последней диаметры каналов уменьшаются. Это дает свои преимущества:
- Проложить трубопроводы меньших размеров гораздо проще, особенно если их нужно подвешивать на большой высоте или если условия монтажа весьма стесненные.
- Стоимость каналов меньшего диаметра соответственно тоже меньше.
- В больших и сложных системах, которые расходятся по всему зданию, прямо в каналы необходимо монтировать дополнительное оборудование (дроссельные заслонки, обратные и противопожарные клапаны). Размеры и диаметры этого оборудования также уменьшатся, и снизится их стоимость.
- Прохождение перекрытий трубопроводами в производственном здании может стать настоящей проблемой, если его диаметр большой. Меньшие размеры позволят пройти так, как нужно.
Главный недостаток такого выбора заключается в большой мощности вентиляционного агрегата. Высокая скорость воздуха в малом объеме создает большое динамическое давление, сопротивление системы растет, и для ее работы требуется вентилятор высокого давления с мощным электродвигателем, что вызывает повышенный расход электрической энергии и, соответственно, высокие эксплуатационные затраты.
Другой путь – это снижение скорости воздушных потоков в воздуховодах.
Тогда параметры вентиляционного агрегата становятся экономически приемлемыми, но возникает множество трудностей в монтаже и высокая стоимость материалов.
Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции.
Проблемы прохождения большой трубой перегруженных оборудованием и инженерными сетями мест решается множеством поворотов и переходов на другие виды сечений (с круглого на прямоугольное или плоскоовальное). Проблему стоимости приходится решать единоразово.
Во времена СССР проектировщики, как правило, старались найти компромисс между этими двумя решениями. В настоящее время удорожания энергоносителей появилась тенденция к применению второго варианта. Собственники предпочитают единоразово решить финансовые вопросы и смонтировать более экономичную вентиляцию, чем потом в течение многих лет оплачивать высокие затраты электроэнергии. Применяется и универсальный вариант, при котором в магистральных воздухопроводах с большими расходами скорость потока увеличивают до 12-15 м/с, чтобы уменьшить их диаметры.
Значения параметров в различных видах воздушных каналов
В современных вентиляционных системах применяются установки, включающие в себя весь комплекс для подачи и обработки воздуха: очистка, нагревание, охлаждение, увлажнение, шумопоглощение. Эти установки называют центральными кондиционерами. Скорость потока внутри нее регламентируется заводом-производителем. Дело в том, что все элементы для обработки воздушных масс должны действовать в оптимальном режиме, чтобы обеспечить требуемые параметры воздуха. Поэтому производители изготавливают корпуса установок определенных размеров под заданный диапазон расходов воздуха, при которых все оборудование будет работать эффективно. Обычно значение скорости движения потока внутри центрального кондиционера лежит в пределах 1,5-3 м/с.
Каналы магистральные и ответвления
Схема магистрального воздуховода.
Следом наступает очередь главного магистрального воздуховода. Часто он имеет большую протяженность и проходит транзитом через несколько помещений, прежде чем начнет разветвляться. Рекомендуемая максимальная скорость 8 м/с в таких каналах может не соблюдаться, поскольку условия прокладки (особенно через перекрытия) могут существенно ограничивать пространство для его монтажа. Например, при расходе 35 000 м³/ч, что не редкость на предприятиях, и скорости 8 м/с диаметр трубы составит 1,25 м, а если ее увеличить до 13 м/с, то размер станет уже 1000 мм. Такое увеличение технически осуществимо, так как современные воздуховоды из оцинкованной стали, изготовленные спирально-навивным методом, имеют высокую жесткость и плотность. Это исключает их вибрацию на высоких скоростях. Уровень шума от такой работы достаточно низок, а на фоне звука от работающего оборудования может быть практически не слышен. В Таблице 2 представлены некоторые популярные диаметры магистральных воздухопроводов и их пропускная способность при разной скорости движения воздушных масс.
Таблица 2
| Расход, м3/ч | Ø400 мм | Ø450 мм | Ø500 мм | Ø560 мм | Ø630 мм | Ø710 мм | Ø800 мм | Ø900 мм | Ø1 м |
| ϑ = 8 м/с | 3617 | 4576 | 5650 | 7087 | 8971 | 11393 | 14469 | 18311 | 22608 |
| ϑ = 9 м/с | 4069 | 5148 | 6357 | 7974 | 10093 | 12877 | 16278 | 20600 | 25434 |
| ϑ = 10 м/с | 4521 | 5720 | 7063 | 8859 | 11214 | 14241 | 18086 | 22888 | 28260 |
| ϑ = 11 м/с | 4974 | 6292 | 7769 | 9745 | 12335 | 15666 | 19895 | 25177 | 31086 |
| ϑ = 12 м/с | 5426 | 6864 | 8476 | 10631 | 13457 | 17090 | 21704 | 27466 | 33912 |
| ϑ = 13 м/с | 5878 | 7436 | 9182 | 11517 | 14578 | 18514 | 23512 | 29755 | 36738 |
Схема эжекционной системы вентиляции.
Боковые ответвления воздухопроводов разводят подачу или вытяжку воздушной смеси по отдельным помещениям. Как правило, на каждом из них устанавливается диафрагма либо дроссель – клапан для регулировки количества воздуха. Эти элементы обладают немалым местным сопротивлением, поэтому сохранять высокую скорость нецелесообразно. Однако ее значение тоже может выходить за границы рекомендуемого диапазона, поэтому в Таблице 3 отражена пропускная способность воздуховодов самых популярных диаметров для ответвлений при различных скоростях.
Таблица 3
| Расход, м3/ч | Ø140 мм | Ø160 мм | Ø180 мм | Ø200 мм | Ø225 мм | Ø250 мм | Ø280 мм | Ø315 мм | Ø355 мм |
| ϑ = 4 м/с | 220 | 288 | 366 | 452 | 572 | 705 | 885 | 1120 | 1424 |
| ϑ = 4,5 м/с | 248 | 323 | 411 | 508 | 643 | 793 | 994 | 1260 | 1601 |
| ϑ = 5 м/с | 275 | 360 | 457 | 565 | 714 | 882 | 1107 | 1400 | 1780 |
| ϑ = 5,5 м/с | 302 | 395 | 503 | 621 | 786 | 968 | 1215 | 1540 | 1957 |
| ϑ = 6 м/с | 330 | 432 | 548 | 678 | 857 | 1058 | 1328 | 1680 | 2136 |
| ϑ = 7 м/с | 504 | 640 | 791 | 1000 | 1235 | 1550 | 1960 | 2492 |
Недалеко от места присоединения к магистрали в канале устраивают лючок, он нужен для замера скорости потока после монтажа и регулировки всей вентиляционной системы.
Каналы внутри помещений
Кратность воздухообмена вентиляции.
Распределяющие каналы присоединяют основное ответвление к устройствам подачи или вытяжки воздуха из помещения: решеткам, распределительным или всасывающим панелям, диффузорам и прочим раздающим элементам. Скорости в этих отводах можно сохранять как в основном ответвлении, если мощность вентиляционного агрегата это позволяет, а можно и снизить до рекомендуемых. В таблице 4 можно увидеть расходы воздуха при различных скоростях и диаметрах каналов.
Таблица 4
| Расход, м3/ч | Ø100 мм | Ø112 мм | Ø125 мм | Ø140 мм | Ø160 мм | Ø180 мм | Ø200 мм | Ø225 мм |
| ϑ = 1,5 м/с | 42,4 | 50,7 | 65,8 | 82,6 | 108 | 137 | 169 | 214 |
| ϑ = 2 м/с | 56,5 | 67,7 | 87,8 | 110 | 144 | 183 | 226 | 286 |
| ϑ = 2,5 м/с | 70,6 | 84,6 | 110 | 137 | 180 | 228 | 282 | 357 |
| ϑ = 3 м/с | 84,8 | 101 | 132 | 165 | 216 | 274 | 339 | 429 |
| ϑ = 3,5 м/с | 99,9 | 118 | 153 | 192 | 251 | 320 | 395 | 500 |
| ϑ = 4 м/с | 113 | 135 | 175 | см. в Таблице 3 | ||||
Скорости, рекомендуемые для вытяжных и приточных решеток, а также других воздухораспределяющих устройств, необходимо соблюдать.
Воздух на выходе из них или при всасывании встречает множество небольших преград и производит шум, превышать уровень которого недопустимо. Звук выходящего из решетки потока на большой скорости обязательно будет слышен. Еще один неприятный момент: сильная воздушная струя, попадая на людей, может привести к их заболеваниям.
Вентиляционные системы с естественным побуждением обычно применяются в жилых и общественных зданиях или же в административных корпусах промышленных предприятий. Это разного рода вытяжные шахты, находящиеся во внутренних перегородках помещений, или наружные вертикальные воздуховоды. Скорость движения воздушного потока в них невелика, редко достигает 2-3 м/с в тех случаях, когда шахта имеет значительную высоту и возникает хорошая тяга.
Когда речь идет о небольших расходах (порядка 100-200 м³/ч), лучшего решения, чем естественная вытяжка, не найти. Ранее и по сей день в промышленных помещениях применяют крышные дефлекторы, работающие за счет ветровой нагрузки. Скорость воздуха в таких вытяжных устройствах зависит от силы ветрового потока и достигает 1-1,5 м/с.
Измерение параметров воздушного потока при наладке системы
После того как приточная или вытяжная вентиляционная система смонтирована, необходимо ее наладить. Для этого с помощью лючков на воздуховодах измеряют скорость движения потока на всех магистралях и ветках системы, после чего производят регулировку дроссель-клапанами либо воздушными заслонками. Именно скорость воздуха в каналах является определяющим параметром при наладке, через нее и диаметр высчитывают расход на каждом из участков. Приборы, которыми проводят данные замеры, называют анемометрами. Устройства бывают нескольких типов и работают по разным принципам, каждый тип предназначен для измерения определенного диапазона скоростей.
Типы вентиляций в частном доме.
- Анемометры крыльчатого типа имеют небольшой вес, просты в обращении, но имеют некоторую погрешность измерений. Принцип работы – механический, диапазон измеряемых скоростей – от 0,2 до 5 м/с.
- Приборы чашечного типа тоже являются механическими, но диапазон проверяемых скоростей у них шире, от 1 до 20 м/с.
- Термоанемометры снимают показания не только скорости потока, но и его температуры. Принцип действия – электрический, от специального датчика, вносимого в воздушный поток, результаты выводятся на экран. Прибор работает от сети 220 В, времени на измерение требуется меньше, и погрешность у него невысокая. Существуют устройства, работающие от батареек, диапазоны проверяемых скоростей могут быть самые разные, в зависимости от типа прибора и завода-производителя.
Величина скорости движения воздушного потока, наряду с двумя другими параметрами, расходом и поперечным сечением канала, является одним из самых важных факторов работы вентиляционных систем любого назначения.
Этот параметр присутствует на всех этапах, начиная от расчета скорости воздуха в воздуховоде и заканчивая наладкой работы системы после ее монтажа и пуска.
Анемометр – оптимальное измерение скорости потока
- На Главную
- Продукты
- Скорость потока воздуха
Существуют разные конструкции анемометров, которые используются во многих областях.
В некоторых секторах, особенно в промышленности, измерение скорости потока играет важную роль. Помимо измерений в воздуховодах анемометры используются для измерений на вентиляционных решетках и фильтрах.
В зависимости от условий для измерения объемного расхода вы можете использовать анемометр с крыльчаткой или электронный балометр. Для вас важно изучить характеристики отдельных приборов, чтобы выбрать, какая модель оптимальна для вас.
Анемометр используется в следующих областях:
- измерения в воздуховодах
- измерения на вентиляционных решетках
- измерения уровня комфорта
- измерения на фильтрах
Бестселлер
Анемометры для измерения скорости потока
Анемометры с крыльчаткой h4>
Подробнее
Для измерения скорости потока на вентиляционных решётках, а также на приточных и вытяжных вентиляционных отверстия и на вихревых диффузорах.
Термоанемометр h4>
Подробнее
Для измерения скорости потока в воздуховодах а также на на приточных и вытяжных вентиляционных отверстиях.
Электронный балометр h4>
Подробнее
Для настройки оптимального объёмного расхода на больших потолочных вентиляционных решётках, в особенности на вихревых диффузорах
Дифференциальное давление h4>
Подробнее
Идеален для измерения дифференциального давления на фильтрах и измерений в воздуховодах с трубкой Пито
Важные области применения
Воздуховоды h4>
В воздуховодах
Вентиляционные. решётки h4>
На вент. решётках
Фильтры h4>
На фильтрах
Многофункциональные приборы h4>
Для ваших измерительных задач в области вентиляции
Измерение скорости потока там, где это действительно важно
Внимательный взгляд на области применения поможет вам выбрать подходящий анемометр.
Например, анемометры очень часто используются для измерений в воздуховодах, чтобы контролировать в них скорость потока воздуха. Воздуховод – один из ключевых элементов систем вентиляции и кондиционирования.
Однако эффективность важна не только в воздуховодах систем кондиционирования. Этот аспект не стоит недооценивать и для вентиляционных решеток. Таким образом, измерение скорости воздуха на вентиляционных решетках не менее важно, ведь даже незначительные изменения объемного расхода могут повлиять на работу всей системы. Анемометр прекрасно поможет вам решить эту задачу.
Влияние скорости воздуха на микроклимат в помещениях часто недооценивают. Уровень комфорта, который человек испытывает в помещении, сильно зависит от микроклимата. А микроклимат определяют температура, влажность и скорость воздуха. В этих областях очень часто используются термоанемометры. Однако и анемометр с крыльчаткой может обеспечить вам эффективные измерения.
Приборы для измерения скорости потока с полезными функциями
Измерение скорости потока может быть сложной задачей, если у вас нет подходящих для этого приборов. Когда вы ищите анемометр, важно смотреть, какие именно величины будет измерять этот прибор. Классический анемометр с крыльчаткой отличается от термоанемометра или электронного балометра. Скорость потока можно измерить разными приборами. Однако каждый из них имеет свои особые функции. Так, анемометр с крыльчаткой может использоваться для расчета усредненного значения по времени и числу замеров. Прибор для измерения скорости и оценки качества воздуха в помещении может не иметь такой возможности.
Зато такой универсальный прибор имеет намного больше сфер применения. Это один из самых популярных измерителей скорости потока, но этим его возможности не ограничиваются. Он может измерять температуру, давление, влажность и тепловое излучение. Таким образом, вы можете точно проанализировать микроклимат и быстро отреагировать на нежелательные изменения.
Важные функции прибора для измерения скорости потока:
- высокая чувствительность к измеряемым параметрам
- быстрый анализ данных
- простота в управлении
Измерение скорости ветра
Во многих областях важно и нужно измерять скорость ветра.
Соответствующие приборы предназначены для проведения контрольных замеров. При этом приборы Testo могут работать сразу с несколькими единицами измерения. Для измерения скорости ветра очень эффективен анемометр с крыльчаткой. В зависимости от модели он может отображать полученные значения в разных единицах. Это позволит вам сделать расчет коэффициента охлаждения ветром, силы ветра в баллах по шкале Бофорта, а также выбрать между такими величинами, как узлы, км/ч, м/с, либо фут/мин и ми/ч.
Закажите приборы для измерения скорости потока в Testo
Если вы убедились в преимуществах прибора для измерения скорости потока, в Testo вы найдете все, что вам нужно. Вы можете выбрать приборы из нашего большого модельного ряда в зависимости от того, какие функции для вас важнее. Наши приборы пригодны для измерений, как в помещениях, так и на открытом воздухе.
Некоторые модели управляются со смартфона, что еще больше облегчает их использование.
Измеряйте скорость потока с легкостью
Вернемся к измерениям скорости потока в помещениях. В этой области анемометр – идеальный выбор, который упростит вам многие задачи. Анемометр с крыльчаткой или выносной зонд-крыльчатка позволят вам измерить скорость потока и объемный расход. Измерительные диапазоны подскажут вам, какую максимальную силу потока данный прибор может измерить. Однако поток можно измерять не только анемометром, но и дифференциальным манометром. Его можно легко закрепить на воздуховоде и там использовать. Но для измерения скорости потока дифференциальным манометром вам понадобятся дополнительные принадлежности, которые вы можете найти у Testo.
Преимущества измерения скорости потока с помощью анемометра:
- измерение скорости потока в помещении
- расчет и пересылка измеренных значений
- в некоторых случаях возможен анализ данных
Обход воздуховода для определения средней скорости воздуха и объема воздуха — блог Dwyer Instruments
Скорость воздушного потока в воздуховоде неравномерна по поперечному сечению воздуховода.
Это связано с тем, что трение о стенки воздуховода приводит к тому, что скорость воздуха по бокам становится ниже, чем скорость в центре, создавая параболический профиль скорости.
Вентиляторы, уголки, фитинги воздуховодов, тройники и змеевики создают турбулентность в воздуховоде, дополнительно изменяя скорость по поперечному сечению. Показания всегда следует снимать на расстоянии не менее 8 и 1/2 диаметра воздуховода вверх по потоку и 1 и 1/2 диаметра воздуховода вниз по потоку от любого устройства или вторжения, которое может вызвать турбулентность.
Исходя из этих условий, скорость воздуха должна быть усреднена по поперечному сечению воздуховода, чтобы получить точное измерение. Для получения средней скорости воздуха на поперечном сечении воздуховода берется формальная схема точек измерения. Они известны как поперечные показания. Существует два основных шаблона показаний хода: равновеликий и логарифмический.
Для прямоугольных воздуховодов, использующих метод равных площадей, поперечное сечение делится на небольшие прямоугольники одинаковой площади.
Скорость берется в центральной точке каждого из этих прямоугольников, а затем усредняется для получения скорости воздуховода.
При использовании этого метода минимальное количество считываемых точек составляет 16, а максимальное – 64. Если берется менее 64 считываемых точек, расстояние между точками не должно превышать 6 дюймов. В показанном примере в стенке воздуховода просверливаются 4 отверстия, и в каждое отверстие вставляется трубка Пито или анемометр для получения четырех показаний по ширине или высоте воздуховода. Точки считывания находятся в центре каждого из прямоугольников.
Прямоугольный метод равных площадейДля круглых воздуховодов, использующих метод равных площадей, скоростное давление должно быть получено в центре равных концентрических площадей и усреднено. В показанном примере два отверстия просверлены по центральной линии воздуховода. Один набор точек считывания берется по вертикали, а второй набор — по горизонтали.
Если диаметр воздуховода больше 14 дюймов, используйте 20 точек измерения; если его диаметр составляет от 10 до 14 дюймов, используйте 16 точек считывания; и если он меньше 10 дюймов в диаметре, используйте 10 точек считывания с половиной точек на каждой плоскости считывания.
Равнины для чтения не обязательно должны быть вертикальными и горизонтальными, но они должны располагаться под углом 90 градусов друг к другу. Используйте приведенные формулы для глубины вставки каждого показания в соответствии с радиусом воздуховода.
При использовании трубки Пито скорость прямо пропорциональна скоростному давлению и может быть рассчитана по формуле для воздуха с V (скорость), d (плотность воздуха в приложении) и hv (скоростное давление от измерительный прибор).
По скорости легко рассчитать объемный расход, где расход Q равен скорости, умноженной на площадь поперечного сечения воздуховода или трубы.
Калькулятор скорости и расхода воздуха Компания Dwyer Instruments, Inc. разместила на своем веб-сайте калькулятор скорости и расхода воздуха. Его также можно загрузить в виде мобильного приложения для устройств iOS® и Android®. Этот калькулятор использует скоростное давление для расчета скорости и расчета объемного расхода воздуха с площадью поперечного сечения.
Он также предлагает возможность вносить поправки на плотность воздуха в зависимости от уровня влажности.
Для получения более подробной информации см. стандарты Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHREA), Национального бюро экологического баланса (NEBB), Международной ассоциации воздушного движения и контроля (AMCA) или Национального совета по балансированию (NBC). .
Лучшая скорость для движения воздуха по воздуховодам, часть 1
Очевидно, что слишком быстрое движение воздуха по воздуховодам может быть проблемой. Более быстрый воздух означает большую турбулентность, большее сопротивление и больше шума. Но я сталкиваюсь со многими людьми, которые думают, что низкая скорость также может быть проблемой в воздуховодах. Совсем недавно я слышал, как кто-то говорил о том, что низкая скорость приводит к «движению воздуха» в воздуховодах. Я не знаю, что он имел в виду (возможно, турбулентность?), но действительно ли нам следует беспокоиться о низкой скорости? И если да, то когда?
Воздуховоды больше, скорость меньше
Я уже писал о взаимосвязи между скоростью и размером воздуховода, так что давайте еще раз вернемся к этому важному принципу.
На приведенной ниже диаграмме показаны равные объемы воздуха в двух частях системы воздуховодов — одна меньше, другая больше. Что можно сказать о воздушном потоке в двух местах?
Мы знаем, что если у нас есть скорость потока воздуха через одну часть воздуховода, и воздух не просачивается или не отводится через другой воздуховод, скорость в других частях воздуховода должна быть такой же. Другими словами, если у нас есть 100 кубических футов в минуту (куб. футов в минуту) потока воздуха в большей части воздуховода ниже, то воздух должен по-прежнему течь со скоростью 100 кубических футов в минуту, когда он попадает в меньший воздуховод. Это вытекает из закона сохранения массы и хорошего предположения, что поток воздуха в воздуховодах имеет постоянную плотность.
Уравнение неразрывности связывает скорость воздуха в воздуховоде с площадью поперечного сечения. Фото: Energy Vanguard. Если скорость воздушного потока постоянна, несложно показать, что величина A x v также постоянна.
Это то, что мы называем уравнением непрерывности. Простой способ сформулировать этот принцип:
По мере уменьшения размера воздуховода скорость воздуха увеличивается, и наоборот.
Таким образом, мы можем увеличить скорость воздуха в воздуховоде, уменьшив воздуховоды, и мы можем уменьшить скорость, увеличив воздуховоды. Но как размер воздуховода влияет на падение статического давления?
Перепады статического давления, эквивалентные длины и скорость
Перепады статического давления являются ключевой величиной, о которой нужно беспокоиться при перемещении воздуха по воздуховодам по простой причине. Уравнение неразрывности говорит нам, что скорость потока воздуха остается постоянной от одной части воздуховода к другой. Но это не значит, что поток воздуха постоянный.
Здесь я имею в виду, что скорость воздушного потока зависит от сопротивления воздушному потоку в системе воздуховодов, а статическое давление является мерой этого сопротивления.
Когда мы уменьшаем размер воздуховода или вставляем в него фитинг, который поворачивает или разделяет воздух, или даже просто пропускает воздух через прямой участок воздуховода, мы добавляем сопротивление.
Добавление этой секции меньшего диаметра к воздуховоду выше, например, увеличивает сопротивление и уменьшает поток воздуха по сравнению с тем, что было бы, если бы мы сохранили воздуховод того же большего размера. Таким образом, если через вышеописанную конфигурацию проходит 100 кубических футов в минуту, более 100 кубических футов в минуту будет проходить, если воздуховод не станет меньше.
Более распространенный способ определения сопротивления воздуховодов – общая эффективная длина (TEL), которая представляет собой сумму эквивалентных длин фитингов и фактических длин прямых участков. И, как я уже говорил ранее, эквивалентные длины фитингов преобладают, так как прямые участки мало что добавляют к общему сопротивлению (если только прямые участки не являются гибкими воздуховодами, не натянутыми туго).
Теперь еще один принцип, который нам нужен:
Падение статического давления в любой части системы воздуховодов (штуцер или прямой участок) пропорционально квадрату скорости воздушного потока.
И приведенное выше уравнение неразрывности говорит нам, что расход воздуха пропорционален скорости. Таким образом, в компоненте постоянного размера (скажем, в колене диаметром 12 дюймов) падение статического давления пропорционально квадрату скорости.
Прошу прощения за то, что заставил вас немного подумать над математикой, но эй, мы не используем сферические функции Бесселя для решения уравнения Шредингера в трех измерениях. Оставайтесь со мной еще немного, и это сделает вас лучше. 92
Теперь мы можем извлечь один из самых важных уроков из этой статьи:
Когда вы уменьшите скорость вдвое, падение статического давления уменьшится до четверти того, что было.
Другими словами, более крупные воздуховоды и более низкие скорости лучше подходят для статического давления, чем вы могли предположить.
И угадайте, что? Все эквивалентные длины фитингов, которые вы можете найти в руководстве ACCA D, основаны на скорости 900 футов в минуту. Если вы будете перемещать воздух с половиной этой скорости, фактическая эквивалентная длина составит четверть от указанной в таблицах.
Как бы вы хотели использовать фитинг с эквивалентной длиной 10 футов вместо 40 футов? Просто пропустите через него воздух со скоростью 450 футов в минуту вместо 900 футов в минуту, и вот что вы получите! (К сожалению, программное обеспечение для проектирования HVAC может не сделать эту настройку за вас, используя эквивалентную длину для 900 футов в минуту, независимо от фактической скорости. Я знаю, что RightSuite Universal этого не делает.)
Что? Я беспокоюсь?
Если вас беспокоит низкая скорость в воздуховодах, которые вы проектируете или устанавливаете, прислушайтесь к советам Альфреда Э. Ноймана. Всякий раз, когда вы обеспокоены тем, что скорость слишком низкая, подумайте: «Что, я беспокоюсь?»
Если вас беспокоит бросок из регистра и микширование в комнате, вот две причины, чтобы расслабиться.
Во-первых, скорость воздуха, поступающего в комнату, создается сапогом и регистром. Это все равно, что надеть большой палец на конец садового шланга, чтобы стряхнуть воду дальше во дворе. Во-вторых, выброс из регистра не так важен в домах с герметичными, хорошо изолированными ограждениями зданий с современными окнами, которые соответствуют сегодняшним нормам. По общему признанию, это все еще небольшой процент всех домов, но чем лучше ограждение, тем менее важным становится бросок.
И я предоставлю руководство ACCA D предпоследним словом по этой теме. Приложение 15 третьего издания версии 2.50 озаглавлено Скорость воздуха для воздуховодов и решеток . Эти три с половиной страницы охватывают уравнение непрерывности, преимущества низкой скорости, балансировочные демпферы и многое другое. Приложение заканчивается следующими советами:
При проектировании и установке системы обеспечения комфорта необходимо учитывать множество факторов. Низкая скорость прохождения воздуховода не является одним из них.