Меню

Как рассчитать мощность осевого вентилятора



Как подобрать вытяжной вентилятор по объему помещения?

В наше время нельзя представить свою жизнь без вентиляционных систем. Они установлены в производственных зданиях, в офисах, в учебных заведениях, в магазинах, в квартирах. Работа этих систем немыслима без применения вытяжных вентиляторов различной мощности. Широко распространенным элементом квартирной вентиляции является кухонная вытяжка. Она может иметь различные формы, размеры, дизайн.

От расчета мощности вентилятора кухонной вытяжки будет зависеть количество очищенного воздуха в помещении.

Вытяжная вентиляция на кухне

Но внешняя красота – это не самое главное. Основная задача этого прибора – избавить помещение кухни от запахов, гари, копоти и жира, которые появляются во время приготовления пищи. Вытяжная вентиляция удаляет испарения, исходящие от разного рода нагревательных приборов. Она предотвращает появление грязного налета на потолке и на поверхности стен. Это позволяет выполнять косметический ремонт гораздо реже, что сэкономит значительную сумму денег. Меньше времени понадобится и на проведение генеральной уборки.

Справиться с задачей очистки атмосферы в помещении может устройство, способное пропустить через свои фильтры определенное количество воздуха. А для этого надо подобрать прибор с вентилятором нужной мощности. Как рассчитать мощность устройства?

Как проверить, работает ли вентиляция

В старых домах часто нарушается работа вентиляционных шахт: со временем они засоряются и перестают выполнять свои функции. Поэтому сначала нужно проверить состояние вентканала. Если он забит чем-либо, снизится эффективность не только естественной, но и принудительной вентиляции.

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Дизайн ванной в классическом стиле: примеры и фото

Узнать, в рабочем ли состоянии вентиляция в ванной комнате, просто:

  1. В квартире приоткрывают форточки и дверь в ванную комнату.
  2. Берут марлю, салфетку или носовой платок и прикладывают к отверстию вентиляционного канала.
  3. При качественной работе воздуховода ткань или бумага будет сама держаться возле отверстия. Чем плотнее прижимается платок или салфетка, тем лучше тяга в шахте. Если они не держатся, падают, значит, что-то с каналом не так, нужно выяснять причину, почему вентиляция не работает.

Можно провести и другой тест, он также весьма прост и показателен:

  • также приоткрывают форточки и двери;
  • зажигают свечу и подносят к выходу шахты;
  • если огонек наклоняется в сторону отверстия, то тяга есть, если он горит, не шелохнувшись, то воздух стоит на месте.

Затем опыты следует повторить с закрытыми форточками и дверями. Если и в этом случае огонек отклоняется или листок прилипает к отверстию, значит, тяга хорошая, сильная. В этом случае вряд ли возникнет необходимость в установке принудительной вентиляции. Если тяга отсутствует, то не помешает установить дополнительный вентилятор.

Основная причина отсутствия тяги – засорение канала. В этом случае необходимо прочистить шахту, при необходимости – обратиться в управляющую компанию. Бывает, что жильцы верхних этажей замуровывают вентиляцию, что также мешает циркуляции воздуха. Этот вопрос также придется решать через УК.

Расчет мощности вентилятора

Чтобы рассчитать мощность вентилятора, нужно выполнить следующие действия:

Пример расчета производительности вентилятора вытяжки для кухни.

  1. С помощью рулетки измерить размеры кухни и определить ее объем в метрах. Для этого длину нужно умножить на ширину и высоту. В документах БТИ указана площадь помещений. Пример: площадь кухонного помещения равна 10 м². Высота от пола до потолка – 3 м. Умножаем площадь на высоту и получаем 30 м³. Таков объем кухни.
  2. Далее рассчитывается величина, характеризующая воздухообмен. Для этого нужно умножить объем кухни на количество полных обновлений воздуха за час. Строительные нормы и правила (СНиП) предусматривают кратность воздухообмена, равную 10-12. Таким образом, чтобы рассчитать мощность вытяжной системы нужно 30 м³ умножить на 12. В итоге получается цифра 360 м³/час. Столько воздуха должно обновляться каждый час.
  3. Для осуществления обмена в таком объеме нужен вентилятор с мощностью 400-800 м³/час. Но стандартные вентиляционные каналы способны пропустить только около 180 м³. Поэтому вентилятор тут не очень поможет.
  4. В этом случае поможет рециркуляционная система вытяжки, которая пропускает воздух через фильтры и отправляет его обратно в помещение. На преодоление сопротивления фильтров тоже требуется мощность. Поэтому к расчетной цифре следует добавить 40%. Получится 560-1120 м³. Такова должна быть мощность вентилятора вытяжки на кухне размером 30 м³.
  5. В некоторых случаях можно обойтись и без вентиляционного канала. Для этого вытяжной вентилятор устанавливается в специально оборудованном проеме в стене, в потолке или на стыке потолка и стены. Такой монтаж допускает применение менее мощного вентилятора.

Мощность вытяжки для разных помещений.

Это лишь простейший расчет необходимой мощности вытяжного вентилятора. Если кухня не имеет дверей, то нужно учитывать еще и объем смежного помещения. Итак, формула расчета мощности вентилятора для общих случаев: ширина помещения х длина х высота х кратность обмена = искомая величина. Высчитать объем помещения можно без особых проблем. Достаточно измерить длину, ширину и высоту и перемножить их.

Читайте также:  Активная мощность фазы асинхронного двигателя

Как узнать производительность вентилятора

Приобретая вентилирующее устройство, каждому хочется узнать и проверить его производительность. Производительностью описанного прибора именуют объем воздуха перекаченный за определенную единицу времени. Поэтому всем хочется приобрести устройство с большей производительностью! Она измеряется в «CFM», что означает кубические футы за минуту либо м³ (метры кубические) за час.

Не менее важной характеристикой данного прибора является его мощность, которую измеряют в «kW» и «кВт». При этом переменным значением является скорость вращения, измеряющаяся в количестве оборотов, производимых за минуту времени.

Расчет вентилятора, а точнее его производительности также сопряжен с:

  • диаметром лопастей;
  • уровнем шума;
  • полным давлением.

Производительность вентилятора указывают на упаковке прибора либо прописывают в прилагающейся к нему инструкции. В норме такой прибор обновляет воздух в комнате через каждые 4 минуты. При этом важным показателем является и объем имеющегося помещения. Чем он больше, тем больше нагрузка на описанное устройство. Кстати, рассчитать объем комнаты, где нужно «обновить воздух» можно с помощью простой школьной формулы: умножая высоту на ширину и длину!

Необходимой нормой смены, рекомендованной СНиП, является диапазон от 10 до 12 раз за час. Умножая имеющийся объем помещения на любое значение из данного диапазона, можно получить необходимую производительность в отдельной комнате. Суммировав полученное значение с расчетами площадей по всем комнатам дома можно узнать нужную производительность для всей жилой площади.

В практике редко когда реализуются нормы, требуемые расчетами, поэтому в реальных условиях все несколько иначе, что и касается хорошего притока воздуха. Так, для минимально установленной нормы воздухообмена в помещении достаточно открыть окно либо положиться на создаваемую в вентиляционном канале тягу.

Вытяжной вентилятор для кухни

Для ванн и кухонь требуются вентиляторы с большей производительностью либо здесь они должны работать больше времени, чем в других комнатах, так как принятие душа и приготовление пищи приводит к изменению состава воздуха, насыщая его парами воды и угарным газом. Для таких комнат подходит деятельность аппарата в «усиленной вытяжке», которую необходимо устанавливать на приборе.

Большую роль играет установка осевого вентилятора, представляющего собой лопастную воздуходувную машину, передающую в виде кинетической и потенциальной энергии механическую энергию от вращения лопастей, находящихся на рабочем колесе. Расчет воздухообмена осевых вентиляторов проводят с учетом КПД (коэффициента полезного действия), аэродинамических характеристик прибора и производительности агрегата. Данное значение также может быть указано в прилагающейся к аппарату инструкции.

Кратность смены воздуха

Кратность для помещений разного типа определяется так:

Тип помещения Кратность
Пекарня 20-30
Оранжерея 25-50
Офис 6-8
Ванная комната, душевая 3-8
Парикмахерская 10-15
Ресторан, бар 6-10
Спальня 2-4
Вестибюль 3-5
Классная комната в школе 2-3
Кафетерий 10-12
Палата в больнице 4-6
Магазин 8-10
Подвальное помещение 8-12
Кухня в доме или в квартире 10-15
Спортивный зал 6-8
Чердачное помещение 3-10
Кухня в общепите 15-20
Кладовка 3-6
Раздевалка с душем 15-20
Прачечная 10-15
Туалет в доме, в квартире 3-10
Конференц-зал 8-12
Жилая комната 3-6
Бильярдная 6-8
Общественный туалет 10-15
Гараж 6-8
Комната переговоров 4-8
Подсобное помещение 15-20
Библиотека 3-4
Столовая 8-12

Таблица для расчета минимальной производительности вытяжки относительно объема кухни.

Наибольший показатель кратности выбирают для использования в помещениях со множеством людей, с высокой влажностью и температурой, с большим количеством пыли и сильными запахами. На кухне с электрической варочной поверхностью можно выбирать меньший показатель, с газовой плитой – больший. Связано это с тем, что газ при включенной плите выделяет продукты горения. Вентилятор, выбранный с учетом вышеперечисленных данных, можно смонтировать в стене, окне, потолке помещения.

Анализ помещения и постановка задачи для системы

Проверьте при помощи листа бумаги или свечи, работает ли вытяжной вентиляционный канал квартиры, выходы которого находятся в ванной комнате и на кухне.

Для определения количества и производительности приточных устройств, необходимых в той или иной комнате, можно использовать два варианта, актуальных в зависимости от сложности всей системы.

Вариант № 1. Профессиональный инженерный онлайн-калькулятор. Этот способ наполнен довольно сложными терминами и формулировками и скорее подойдёт для сложных планировок с множеством помещений, которые имеют разные требования к воздухообмену. Для полноценного использования потребуются знания и профессиональный опыт.

Вариант № 2. Самостоятельный расчёт, подходящий под требования СНиП. Вентиляция обычной квартиры или небольшого дома имеет минимальную сложность, поэтому с её расчётом справится любой домашний мастер.

Читайте также:  Единица измерения уровня звуковой мощности

Для самостоятельной реализации проекта необходимо пять показателей.

Диаметр воздуховода. Сложный расчёт на основе данных СНиП, количества людей, функций помещения в разное время суток и т. д. Однако из опыта известно, что всё сводится к трём популярным диаметрам (сечениям) канала — 100, 125 и 150 мм. Соответственно:

  • 100 мм — для постоянного непрерывного воздухообмена круглые сутки при малой мощности вентиляторов;
  • 125 мм — периодическое проветривание во время нахождения людей в помещении (например, с 18.00 до 8.00) на малой и средней мощности;
  • 150 мм — быстрое проветривание 1–2 раза в сутки для помещений с нерегулярным или редким нахождением людей.

Соответственно, диаметр воздуховода в нашем случае зависит не от мощности приборов, а от требований к помещению.

Производительность вентилятора. Измеряется в м3/час. Согласно СНиП 41–01–2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», должен обеспечиваться воздухообмен не менее 3 м3 в 1 час на 1 м2 жилой площади. Другими словами, система должна пропускать через себя весь объём воздуха в помещении за 1 час. Учтите, что приточная вентиляция обеспечивает приток воздуха от 5 до 40 м3/час, в зависимости от установленного режима.

Форма, сечение и стенки канала. Существуют препятствия, которые могут существенно повлиять на пропускную способность системы:

  1. Гофрированные стенки канала забирают 7–9% мощности вентилятора. Выбирайте гладкие трубы круглого сечения.
  2. Прямые углы (90°) канала — каждый угол берёт 2–3% мощности вентилятора. Проектируйте канал с минимальным количеством углов.
  3. Фильтры и шумопоглотители. Их пропускная способность и потери также указаны в заводских документах.

Производительность приточных устройств. Она должна быть равна производительности вытяжной системы, иначе вытяжные вентиляторы будут работать с нагрузкой и без должного результата. Цифры этого основного показателя всегда есть в инструкции к приточным устройствам.

Специфика помещений. Можно усложнить задачу, применяя расчёт воздуха на человека или по кратности обмена, но на практике достаточно информации из нормы СНиП — 3 м3 на 1 м2 для спален, гостиных, детских комнат. Тот же документ говорит о фиксированных нормах:

  1. Для кухни — 90 м3/час.
  2. Для ванной комнаты — 25 м3/час.
  3. Для туалета — 30 м3/час.
  4. Для совмещённого санузла — 35 м3/час.

Следует отметить, что данные нормы выработаны с огромным запасом, который на практике не реализуется. Проблема влажности и посторонних запахов решается по необходимости — во время готовки или душа включается усиленная вытяжка. Для обеспечения фиксированных норм при хорошей тяге в штатном вентканале достаточно обеспечить приток. При установке вентилятора на штатный канал приток также должен быть усилен.

Источник

Описание расчета осевого вентилятора

После того как сеть воздуховодов спроектирована и просчитана, наступает время подобрать под эту систему вентиляционную установку для подачи и обработки воздуха. Сердцем вентиляционной системы является вентилятор, приводящий в движение воздушные массы и призванный обеспечить необходимый расход и давление в сети. В этом качестве часто выступает агрегат осевого типа. Чтобы необходимые параметры были выдержаны, вначале следует произвести расчет осевого вентилятора.

Осевой вентилятор

Осевой вентилятор используется в системах воздуховодов для перемещения больших масс воздуха.

Общее понятие о конструкции агрегата и его назначении

Осевой вентилятор – это лопастная воздуходувная машина, которая передает механическую энергию вращения лопастей рабочего колеса воздушному потоку в виде потенциальной и кинетической энергии, а он затрачивает эту энергию на преодоление всех сопротивлений в системе. Осью рабочего колеса данного типа является ось электродвигателя, она располагается по центру воздушного потока, а плоскость вращения лопастей перпендикулярна ему. Агрегат перемещает воздух вдоль своей оси за счет лопаток, повернутых под углом к плоскости вращения. Крыльчатка и электродвигатель закреплены на одном валу и постоянно находятся внутри воздушного потока. Такая конструкция имеет свои недостатки:

Место установки вентилятора

Место установки вентилятора.

  1. Агрегат не может перемещать воздушные массы с высокой температурой, которые могут повредить электродвигатель. Рекомендуемая максимальная температура – 100° C.
  2. По той же причине не допускается применять этот тип агрегатов для перемещения агрессивных сред или газов. Перемещаемый воздух не должен содержать липких включений или длинных волокон.
  3. В силу своей конструкции осевой вентилятор не может развивать высокое давление, поэтому непригоден к использованию для вентиляционных систем большой сложности и протяженности. Максимальное давление, которое может обеспечить современный агрегат осевого типа, находится в пределах 1000 Па. Однако, существуют специальные шахтные вентиляторы, конструкция привода которых позволяет развивать давление до 2000 Па, но тогда уменьшается максимальная производительность – до 18000 м³/ч.
Читайте также:  Гидротурбина мощностью 100 мвт

Достоинства этих машин следующие:

Устройство осевого вентилятора

Устройство осевого вентилятора.

  • вентилятор может обеспечить большой расход воздуха (до 65000 м³/ч);
  • электродвигатель, находясь в потоке, успешно охлаждается;
  • машина не занимает много места, имеет небольшой вес и может быть установлена прямо в канале, что снижает затраты при монтаже.

Все вентиляторы классифицируются по типоразмерам, указывающим на диаметр рабочего колеса машины. Данную классификацию можно увидеть в Таблице 1.

Типоразмер 3 4 5 6 8 10 12 12,5 16 20 25 30 40
Диаметр рабочегоколеса, мм 320 400 500 630 800 1000 1200 1250 1600 2000 2500 3200 4000

Описание вычислений параметров воздуходувной машины

Расчет вентиляционного агрегата любого типа выполняется по индивидуальным аэродинамическим характеристикам, не является исключением и осевой вентилятор. Вот эти характеристики:

Установка осевого вентилятора

Установка осевого вентилятора.

  1. Объемный расход или производительность.
  2. Коэффициент полезного действия.
  3. Мощность, необходимая для привода агрегата.
  4. Действительное давление, развиваемое агрегатом.

Производительность была определена ранее, когда выполнялся расчет самой вентиляционной системы. Вентилятор должен ее обеспечить, поэтому значение расхода воздуха остается неизменным для расчета. Если же температура воздушной среды в рабочей зоне отличается от температуры воздуха, проходящего через вентилятор, то производительность следует пересчитать по формуле:

L = Ln x (273 + t) / (273 + tr), где:

  • Ln – необходимая производительность, м³/ч;
  • t – температура воздуха, проходящего через вентилятор, °C;
  • tr – температура воздуха в рабочей зоне помещения, °C.

Определение мощности

После того как необходимое количество воздуха окончательно определено, нужно выяснить мощность, необходимую для создания расчетного давления при этом расходе. Расчет мощности на валу рабочего колеса производится по формуле:

NB (кВт) = (L x p) / 3600 x 102ɳв x ɳп, здесь:

Технические характеристики осевых вентиляторов

Технические характеристики осевых вентиляторов.

  • L – производительность агрегата в м³ за 1 секунду;
  • p – необходимый напор вентилятора, Па;
  • ɳв – значение КПД, определяется по аэродинамической характеристике;
  • ɳп – значение КПД подшипников агрегата, принимается 0,95-0,98.

Значение установочной мощности электродвигателя отличается от мощности на валу, последняя учитывает только нагрузку в рабочем режиме. При пуске любого электродвигателя происходит скачок силы тока, следовательно, и мощности. Этот пусковой пик должен быть учтен при расчете, поэтому установочная мощность электродвигателя будет:

Ny = K NB, где K – коэффициент запаса на пусковой момент.

Значения коэффициентов запаса при различной мощности на валу отражены в Таблице 2.

Мощность на валу, кВт До 0,5 0,51 – 1,0 1,01 – 2,0 2,01 – 5,0 Свыше 5,0
Коэффициент запаса для осевых вентиляторов 1,2 1,15 1,1 1,05 1,05

Если агрегат устанавливается в помещении, в котором температура воздуха может достигать по разным причинам +40° C, то параметр Ny следует увеличить на 10%, а при +50° C установочная мощность должна быть выше расчетной на 25%. Окончательно этот параметр электродвигателя принимают по каталогу завода-производителя, выбрав ближайшее большее значение к расчетному Ny с просчетом всех запасов. Как правило, воздуходувную машину устанавливают до теплообменника, который нагревает воздух для дальнейшей его подачи в помещения. Тогда электродвигатель будет запускаться и работать на холодном воздухе, что есть более экономично в плане расхода электроэнергии.

Воздуходувные машины разных типоразмеров могут быть укомплектованы электродвигателями различной мощности в зависимости от напора, который требуется получить. Каждая модель агрегата имеет свою аэродинамическую характеристику, которую завод-производитель отражает в своем каталоге в графическом виде. Коэффициент полезного действия – величина переменная для различных условий работы, окончательно ее можно будет выяснить по графической характеристике вентилятора, опираясь на величины производительности, расхода и установочной мощности, вычисленные ранее.

Основная задача расчета и подбора вентилятора – выполнить требования по перемещению необходимого количества воздуха с учетом сопротивления сети воздуховодов, при этом добиться максимального значения КПД агрегата.

Если рабочая точка, определенная на графической характеристике по значениям давления и производительности, указывает на низкий КПД, следует взять вентилятор другого типоразмера.

Еще один параметр, характеризующий воздуходувные машины, называют удельной быстроходностью. Ее величина показывает, какая должна быть скорость вращения рабочего колеса вентилятора при нормальных условиях работы, чтобы переместить 1 м³ воздуха за 1 секунду, при этом развивается напор 10 Па и максимальное значение КПД. Расчет данного параметра выполняется по формуле:

nуд = 5,3 (Q0,5 / p0,75) n.

  • nуд – величина удельной быстроходности, об/мин;
  • Q – объемный расход воздуха, м³ за секунду, Q = L / 3600;
  • p – необходимое давление, полученное в результате расчета, Па;
  • n – скорость вращения рабочего колеса согласно каталогу производителя, об/мин.

Практические расчеты по данной формуле показывают, что осевые вентиляторы большой производительности и малого напора отличаются большей быстроходностью, и наоборот. Например, агрегаты с низким давлением имеют показатель быстроходности более 200 об/мин, а с высоким – от 50 до 100 об/мин.

Источник