Zauważyłam, że często trafiacie do mojego bloga, szukając sposobu na policzenie pola powierzchni rury. W związku z dużą ilością i częstotliwością zapytań na ten temat postanowiłam napisać o tym dzisiejszy post.

Pole powierzchni rury o średnicy D i długości l obliczymy, korzystając z poniższego wzoru:

,
gdzie:

• , -;
• D – średnica rury, m;
• l – długość rury, m.

Dlaczego liczymy pole rury? Aby dowiedzieć, ile potrzebujemy materiału izolacyjnego do zaizolowania przewodu.

Przykładowe obliczenia

Dla przykładu przeliczmy sobie, jaką powierzchnię ma rura Spiro DN100 o długości 1m. Mamy wszystkie potrzebne dane do obliczeń, więc tylko wystarczy podstawić do wzoru.

Wiemy, że rury Spiro są sprzedawane w odcinkach o długości 3m. Przeliczmy teraz, jaką powierzchnię będzie mieć cała rura:

Przeliczyłam pola powierzchni rur Spiro o różnych średnicach i  zestawiłam je w poniższej tabeli.

Tab. Obliczenia pola powierzchni rur Spiro

Ostatnio Wojtek zadał mi mailowo następujące pytanie: “Jak dobrać i przeliczyć kanały wentylacyjne o przekroju prostokątnym?“.

Wojtek posiada projekt instalacji wentylacyjnej opartej na przewodach wentylacyjnych typu Spiro, jednak ze względu na brak miejsca do montażu kanałów okrągłych chciałby zamienić je na rury prostokątne.

Prześledźmy razem na poniższym przykładzie, jak należy dokonać zamiany z rur Spiro na prostokątne.

Przykład

W Tabeli 1 możecie zobaczyć zestawienie wyników obliczeń prostej instalacji wentylacyjnej z przewodami okrągłymi. Średnice rur wyliczyłam według metody opisanej tutaj.

Tab. 1. Obliczenia średnic przewodów okrągłych typu Spiro

Teraz pozostaje nam tylko zamienić rury ze Spiro na prostokątne.

Średnicę przewodów dobieramy tak, aby zachować odpowiednią prędkość przepływu powietrza. Pamiętamy, że przepływ powietrza w rurze określamy w następujący sposób:

,
gdzie:

• V - strumień objętości przepływającego powietrza, m/s. Aby przeliczyć na , wystarczy, że podzielisz przez 3600.
• w - prędkość przepływu powietrza, m/s. Zalecana prędkość przepływu powietrza przez przewód główny i rozprowadzający powinna wynosić poniżej 4m/s, aby instalacja nie była zbyt głośna.
• A – pole powierzchni przekroju poprzecznego kanału, .

Dla przewodów okrągłych pole powierzchni przekroju poprzecznego rury to:
,
gdzie:

• D - średnica przewodu, m.

Dla przewodów prostokątnych pole powierzchni przekroju poprzecznego rury to:
,
gdzie:

• B – szerokość przewodu, m;
• H – wysokość przewodu, m.

Zatem, już na pewno zauważyliście zależność. Jeśli zachowamy takie same pole przekroju poprzecznego przewodu okrągłego i prostokątnego, to prędkość i przepływ powietrza nie ulegną zmianie.

Do Tabeli 2 z obliczeniami wymiarów przewodów prostokątnych  skopiowałam wartości pola poprzecznego rur (kolumna z czerwona czcionką). Teraz wystarczy tylko tak dopasować wymiary przewodu prostokątnego, aby posiadał założone pole powierzchni.

W Tabeli 2 przedstawiłam przykładowe wymiary kanałów prostokatnych, jakie mogą być zastosowane. W kolejnych kolumach tabeli dla sprawdzenia przeliczyłam także rzeczywiste wartości prędkości przepływu powietrza oraz pola przekoju poprzecznego rury.

Tab. 2. Obliczenia wymiarów przewodów prostokątnych

Oczywiście w zależności od warunków montażowych można dobrać kanał o innej szerokości i wysokości, lecz pamiętajmy o tym, aby nie zmieniać pola jego przekroju.

Post ten stanowi kontynuację poprzedniego – część 1 możecie znaleźć tu.

Przypomnę, że zajmujemy się obliczeniami hydraulicznymi instalacji wentylacji mechanicznej oraz że ostatnio dobraliśmy nawiewniki i wyznaczyliśmy średnice przewodów wentylacyjnych.

Etap 3 – dobór filtra

Zadaniem filtra jest zatrzymanie zanieczyszczeń. W naszym przypadku mamy pomieszczenie, które nie wymaga szczególnej czystości powietrza, więc zastosujemy filtr wstępny klasy EU3 o średnicy DN250. Na zdjęciu poniżej możecie zobaczyć, jak wygląda kaseta z wkładem filtracyjnym.

Etap 4 – obliczenia strat ciśnienia

O ile wyznaczenie średnic przewodów wentylacyjnych jest bardzo proste i szybkie, to obliczenie strat w instalacji jest już pracochłonne. Obliczony spadek ciśnienia będzie nam potrzebny do doboru wentylatora. Będziemy brać pod uwagę zarówno opory liniowe, jak i miejscowe.  W tym celu całą instalację podzielimy sobie na fragmenty i ponumerujemy. Wykonujemy obliczenia dla linii nawiewnej, więc odcinki oznaczyłam literką N oraz numerkiem, czyli N1, N2… N13. W naszej instalacji wyróżniliśmy 13 odcinków.  Zobaczcie poniżej, jak to wygląda.

Następnie zajmujemy się za wyznaczeniem strat liniowych (na prostych odcinkach rur Spiro) oraz miejscowych (np. na nawiewniku,  kolanku, trójniku, filtrze itp.) na każdym fragmencie instalacji. Opory przepływu powietrza liczymy na linii od wentylatora do najbardziej niekorzystnego punktu. Tym miejscem jest u nas zawór nawiewny położony najdalej na lewo.  Aby określić straty ciśnienia w instalacji, tworzymy taką oto tabelę:

Zwróćcie uwagę, jakie wielkości wypisałam w  kolumnach. Na razie tabelka jest pusta. Kolejne wiersze będziemy uzupełniać po kolei wartościami odpowiednimi dla każdego fragmentu instalacji. Znamy już przepływy powietrza na każdym odcinku, ich średnice oraz prędkości powietrza (wartości z tabelki do obliczeń średnic rur z części 1). Długości odcinków mierzymy z rysunku.  Zatem wszystkie te wartości wpisujemy do tabeli.

Brakuje nam jeszcze  jednostkowych strat ciśnienia oraz współczynników strat miejscowych. Wartości te odczytamy z wykresów i tabel, które zamieściłam poniżej.

Prześledźmy kolejno każdy odcinek naszej przykładowej instalacji.

N1 Nawiewnik:

Stratę miejscową na zaworze nawiewnym o średnicy DN 160  odczytujemy dla wydatku 200m³/h z wykresu umieszczonego przez producenta w katalogu. Zwróćcie uwagę, że wartość straty podana jest już w Pa, więc od razu będziemy mogli wpisać ją do kolumny “Z” (straty miejscowe).

N2 Flex:

Wartość jednostkowych strat liniowych odczytujemy z wykresu dostarczonego przez producenta dla średnicy DN160 i przepływu 200m³/h oraz wpisujemy do kolumny “R” (jednostkowa strata liniowa).

N3 Zmiana kierunku przepływu flex:

Wartość straty miejscowej odczytujemy z wykresu dla średnicy DN160 i przepływu 200m³/h, wpisujemy do kolumny “Z”.

N4, N7, N10 i N12 Rury Spiro:

Wartość jednostkowej straty liniowej odczytujemy z wykresu dla odpowiedniej średnicy oraz przepływu powietrza i wpisujemy do kolumny “R”. Poniżej możesz zobaczyć przykładowy nomogram do określania jednostkowych strat liniowych w przewodach wentylacyjnych.

N5, N8 Dyfuzor:

Wartość współczynnika miejscowej straty ciśnienia odczytujemy z tabeli i wpisujemy do kolumny “ζ”.

N6 Trójnik:

Wartość współczynnika miejscowej straty ciśnienia odczytujemy z tabeli i wpisujemy w kolumnie “ζ”.

N9 Trójnik:

Wartość współczynnika miejscowej straty ciśnienia odczytujemy z tabeli i wpisujemy do kolumny “ζ”.

N11 Kolano 90o:

Wartość współczynnika miejscowej straty ciśnienia odczytujemy z tabeli i wpisujemy do kolumny “ζ”.

N13 Filtr powietrza:

Spadek ciśnienia na filtrze odczytujemy z wykresu dostarczonego przez producenta i wpisujemy do kolumny “Z”.

Wszystkie odczytane z tabel i wykresów wartości wpisaliśmy do naszej tabeli z obliczeniami. Znając jednostkowe straty liniowe oraz współczynniki strat miejscowych, możemy wyliczyć wyliczyć spadek ciśnienia na każdym odcinku.

Stratę liniową otrzymujemy przez przemnożenie jednostkowej straty liniowej przez długość odcinka, a stratę miejscową liczymy według wzoru wypisanego w kolumnie w tabeli (ρ – gęstość powietrza 1,2kg/m³).

Teraz sumujemy straty na wszystkich fragmentach i otrzymujemy wartość strat ciśnienia w całej instalacji – ostatni wiersz naszej tabeli. Z naszych obliczeń wynika, że łączne straty ciśnienia w instalacji wynoszą niecałe 58Pa.

W ten sposób mamy już wykonaną największą i najtrudniejszą część  obliczeń. W kolejnym, ostatnim z tej serii poście pokażę Wam, jak należy dobrać wentylator nawiewny dla rozpatrywanej instalacji nawiewnej.

Zauważyłam, że ostatnio dość często pojawiają się u mnie zapytania odnośnie przykładowych obliczeń wentylacji mechanicznej. Pomyślałam więc, że powinnam opisać Wam po kolei tok obliczeń. Przedstawię go Wam w 3 kolejnych postach.

Zatem prześledźmy razem prosty przykład. Dziś dobierzemy nawiewniki oraz określimy średnice przewodów wentylacyjnych, a w następnych artykułach dokończymy obliczenia hydrauliczne instalacji.

Do naszego pomieszczenia mamy dostarczyć za pomocą wentylatora dachowego 600m?/h świeżego powietrza. Powietrze zostanie rozprowadzone za pomocą 3 nawiewników. Dodatkowo za wentylatorem umieścimy filtr powietrza, aby zanieczyszczenia z zewnątrz nie dostawały się do środka. Zilustrujmy sobie to na schematycznym rysunku:

Na schemacie  zaznaczyłam ilości przepływającego powietrza.

Etap 1 – dobór nawiewników

Powietrze chcemy rozprowadzić za pomocą 3 nawiewników o przepływie 200 m?/h każdy. Z katalogu elementów wentylacyjnych wybieramy odpowiedni rodzaj nawiewnika (np. zwykły zawór nawiewny, dysza, nawiewnik do montażu na kanale itp.). W naszym pomieszczeniu chcielibyśmy zamontować anemostaty nawiewne w suficie podwieszanym, więc zastosujemy 3 zawory przedstawione na zdjęciu poniżej:

Na wykresie w katalogu sprawdzamy, jaka jest wymagana średnica nawiewnika, aby uzyskać żądany przepływ powietrza (200m?/h) oraz aby spadek ciśnienia na zaworze nie był zbyt duży.

Odczytałam, że potrzebujemy 3 zawory o średnicy 160mm.

Etap 2 – dobór średnic

Teraz możemy zająć się wyznaczeniem średnic rur. Instalację dzielimy na fragmenty, w których przepływ powietrza jest taki sam, a zatem średnica jest taka sama. U nas będą to 3 odcinki. Korzystając z metody, którą opisałam tutaj, liczymy wielkość średnic. Wyniki obliczeń przedstawiłam w tabeli:

W ten sposób, mając wyliczone średnice przewodów, możemy narysować instalację wentylacyjną:

Podejścia do nawiewników zostaną wykonane z przewodów elastycznych typu flex, a pozostała część instalacji z rur Spiro oraz kształtek z blachy stalowej ocynkowanej.

Myślę, że do tej pory wszystko powinno być Was jasne. W następnym poście przeprowadzimy dalszy ciąg obliczeń. Dobierzemy filtr powietrza i wyznaczymy wartość strat ciśnienia potrzebną do doboru wentylatora.

Ilość przepływajacego powietrza zależy od przeznaczenia pomieszczenia i jest określona w normach (PN-83/B-03430/Az3:2000) oraz w warunkach technicznych*, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Znając tą wartość możemy obliczyć, jaka powinna być odpowiednia średnica przewodu wentylacyjnego. Dziś prześledzimy sobie takie obliczenia. Przeanalizujmy wyprowadzenie wzoru na średnicę rury Spiro krok po kroku.

Krok 1

Wiesz, że strumień objętości przepływającego powietrza to:
,
gdzie:

• V - strumień objętości przepływającego powietrza, m/s. Aby przeliczyć na , wystarczy, że podzielisz przez 3600.
• w - prędkość przepływu powietrza, m/s. Zalecana prędkość przepływu powietrza przez przewód główny i rozprowadzający powinna wynosić poniżej 4m/s, aby instalacja nie była zbyt głośna.
• A - pole powierzchni przekroju poprzecznego kanału, .

Krok 2

Dla przewodów okrągłych pole powierzchni przekroju poprzecznego rury to:
,
gdzie:

• D - średnica przewodu, m.

Krok 3

Zatem, podstawiając do pierwszego wzoru i przekształcając go, otrzymujemy poszukiwaną średnicę przewodu:

, m.

Po obliczeniu potrzebnej średnicy możesz dobrać odpowiednią rurę Spiro z dostępnych na rynku (rozmiary w mm): 
80, 100, 125, 150, 160, 200, 250, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1500, 1600

Dla instalacji wentylacyjnej w domku jednorodzinnym najczęściej używa się rur Spiro w rozmiarach: 100, 160, 200, 250 i 315.

_