Расчёт сечения воздуховода

Воздуховод выбирают по одному числу — сечению, — и от него зависят три вещи сразу: дойдёт ли расчётный объём воздуха до комнаты, будет ли система шуметь и хватит ли напора вентилятора. Ошибка в меньшую сторону даёт свист и недостаток воздуха, в большую — лишние деньги и потерю скорости, при которой в канале оседает пыль.

Разберём, как считать сечение по расходу и допустимой скорости, откуда берутся потери давления и почему круглый воздуховод почти всегда лучше прямоугольного той же площади.

Что такое сечение и почему оно решает

Сечение — площадь поперечного разреза канала, через который идёт воздух. Связь между тремя величинами простая и вытекает из того, что воздух несжимаем на наших скоростях.

Всё упирается в то, какую скорость считать допустимой. Она ограничена не физикой, а шумом: чем быстрее воздух, тем громче система.

Последняя строка объясняет, почему в естественной вентиляции каналы такие крупные: при скорости меньше метра в секунду для того же расхода нужно сечение в четыре-шесть раз больше, чем в механической системе.

Готовая таблица сечений

Чтобы не считать вручную, вот соответствие расхода и диаметра при типовых скоростях.

Считать под свой расход удобно калькулятором диаметра воздуховода. Сам расход определяется по нормам воздухообмена помещений — его считают калькулятором воздухообмена.

Круглый или прямоугольный

При одинаковой площади сечения круглый канал работает лучше — и это не вопрос вкуса.

Причина в периметре: у круга он минимален при данной площади, а значит меньше площадь трения о стенки. Прямоугольный канал берут только тогда, когда не хватает высоты — например, при прокладке над подвесным потолком.

Потери давления: откуда берутся

Вентилятор создаёт напор, который расходуется на преодоление сопротивления сети. Если сопротивление больше напора, воздух просто не пойдёт в нужном объёме.

Потери складываются из двух частей.

• Линейные — трение о стенки по всей длине. Для гладкого канала это примерно 0,8–1,5 Па на метр при скорости 3–5 м/с. Гофра даёт в 2–3 раза больше.
• Местные — на отводах, тройниках, переходах, решётках. Считаются в эквивалентных метрах прямого канала.

Практический вывод из этой таблицы: четыре поворота съедают столько же напора, сколько десять метров прямого канала. Поэтому короткая трасса с изгибами может оказаться тяжелее длинной прямой, и при проектировании повороты считают наравне с метражом.

Порядок действий при расчёте

1. Определить расход для каждого помещения по нормам воздухообмена.
2. Просуммировать расход по участкам от дальней точки к вентилятору — магистраль несёт сумму всех ответвлений за ней.
3. Задать допустимую скорость по назначению участка: 3–4 м/с в жилые комнаты, 4–6 на магистраль.
4. Посчитать площадь сечения по формуле и перевести в диаметр.
5. Округлить вверх до ближайшего стандартного размера: 100, 125, 150, 160, 200, 250, 315 мм.
6. Посчитать длину трассы и добавить эквивалентные метры за каждый поворот, тройник и решётку.
7. Умножить на удельные потери — получится требуемый напор вентилятора в паскалях.
8. Подобрать вентилятор по расходу и напору с запасом 15–20 %.

Пример. Кухня, вытяжка 250 м³/ч, трасса 4 метра, два отвода 90° радиусных и одна решётка. Скорость берём 4 м/с: площадь = 250 ÷ (4 × 3600) = 0,017 м², диаметр 150 мм. Эквивалентная длина = 4 + 2×2 + 6 = 14 метров. При удельных потерях 1,2 Па/м нужен напор около 17 Па плюс запас — вентилятор на 250 м³/ч и 25–30 Па.

Типичные ошибки

• Считать по диаметру патрубка вентилятора. Патрубок — это присоединительный размер, а не расчётное сечение трассы.
• Занижать сечение ради компактности. Растёт скорость, появляется свист, падает фактический расход.
• Завышать сечение «с запасом». Скорость падает ниже метра в секунду, и пыль перестаёт выноситься потоком, оседая в канале.
• Не считать повороты. Четыре отвода равны десяти метрам прямого канала.
• Гофра на всей трассе. Сопротивление втрое выше гладкой трубы при том же диаметре.
• Плоский короб с соотношением сторон 1:4 и хуже. Потери растут непропорционально.
• Одинаковое сечение по всей системе. Магистраль должна быть больше ответвлений, иначе дальние точки останутся без воздуха.
• Сужение после вентилятора. Самая частая причина шума: поток разгоняется в узком участке сразу за источником напора.

Частые вопросы

Что такое сечение воздуховода?

Площадь поперечного разреза канала. Она определяет, какой объём воздуха пройдёт при допустимой скорости: площадь = расход ÷ (скорость × 3600).

Какой диаметр воздуховода нужен для кухонной вытяжки?

При производительности 250–400 м³/ч — 125–150 мм. Меньший диаметр даёт шум и падение фактического расхода; переход со 150 на 100 мм срезает производительность почти вдвое.

Какая скорость воздуха в воздуховоде считается нормальной?

3–4 м/с в ответвлениях к жилым комнатам, 4–6 м/с на магистрали, 1,5–2 м/с у решётки в спальне. В естественной вентиляции — 0,5–1 м/с, поэтому там каналы крупнее.

Круглый или прямоугольный воздуховод лучше?

Круглый при равной площади даёт на 10–20 % меньше сопротивления, меньше шумит и дешевле. Прямоугольный берут, когда не хватает высоты для прокладки.

Как посчитать потери давления?

Сложить фактическую длину трассы с эквивалентными метрами за каждый поворот, тройник и решётку, затем умножить на удельные потери 0,8–1,5 Па на метр. К результату добавляют запас 15–20 % при подборе вентилятора.

Можно ли уменьшить диаметр на коротком участке?

Нежелательно: сужение разгоняет поток и даёт свист, а сопротивление перехода добавляется к общим потерям. Если сужение неизбежно, его делают плавным переходом, а не резким.

Насколько гофра хуже гладкой трубы?

Сопротивление выше в два-три раза при том же диаметре. Гофру оправданно применять только на коротких участках со сложной геометрией, где жёсткий канал не проложить.

Коротко

• Площадь сечения = расход ÷ (скорость × 3600); дальше переводят в диаметр.
• Скорость ограничена шумом: 3–4 м/с в комнаты, 4–6 на магистраль, 1,5–2 у решётки в спальне.
• Круглый канал при равной площади даёт на 10–20 % меньше сопротивления и меньше шумит.
• Плоские короба с соотношением сторон хуже 1:3 резко увеличивают потери.
• Четыре поворота 90° равны примерно десяти метрам прямого канала.
• Гофра сопротивляется в два-три раза сильнее гладкой трубы того же диаметра.
• Завышенное сечение так же вредно, как заниженное: при скорости ниже 1 м/с пыль оседает в канале.