Berekening van het oppervlak van luchtkanalen en vormstukken: regels voor het uitvoeren van berekeningen + voorbeelden van berekeningen met formules

De garantie voor een onberispelijke en efficiënte werking van de ventilatie is een correcte berekening van het oppervlak van luchtkanalen en vormstukken, waarvan de keuze van zowel afzonderlijke elementen als apparatuur afhangt. Het doel van de berekening is het waarborgen van een optimale luchtverversingssnelheid in de ruimtes in overeenstemming met hun functie.

In het artikel hebben wij elke verplichte stap van de berekening in detail behandeld: de bepaling van de doorsnede en het werkelijke oppervlak van de luchtkanalen, de berekening van de luchtsnelheid en de keuze van de parameters van de vormstukken. Daarnaast hebben wij de belangrijkste vereisten voor de afmetingen van de ventilatiekanalen aangegeven en een voorbeeld gegeven van de berekening van luchtkanalen voor een eengezinswoning.

Doel van de berekeningen

Kenmerken van de berekening en de keuze van luchtkanalen zijn afhankelijk van hun type en het materiaal waarvan ze zijn gemaakt. Deze laatste eigenschap bepaalt de nuances die optreden bij de luchtbeweging en de kenmerken van de interactie van de luchtlawine met de wanden.

Luchtkanalen zijn er in:

• metalen – dit kan zwart staal, verzinkt staal, roestvrij staal zijn;
• aluminium flexibele gegolfde;
• plastic ventilatiekanalen – flexibel en stijf;
• stoffen.

Wat betreft de geometrie van de doorsnede worden luchtkanalen rond, rechthoekig, ovaal gemaakt. De laatste zijn niet zo populair als de eerste twee.

Zelfs als er een perfect ontwerp van het ventilatiesysteem is, kan een fout in de keuze van de doorsneden van de luchtkanalen leiden tot verstoring van de luchtcirculatie.

Het gevolg van fouten in de berekeningen zal een verhoogde luchtvochtigheid zijn, en vervolgens schimmel en meeldauw in de ruimte. Zonder een juiste berekening van het oppervlak van alle onderdelen is het onmogelijk om geschikte elementen van het ventilatiecomplex te selecteren.

Van deze parameter hangt af:

• de snelheid van de luchtstroom en het volume;
• de mate van luchtdichtheid van de verbindingen;
• het geluidsniveau van het ventilatiesysteem;
• het elektriciteitsverbruik.

Correct uitgevoerde berekeningen zullen de mogelijkheid bieden om kosten te besparen, omdat de hoeveelheid materiaal nauwkeurig wordt bepaald. Maar naast economische kwesties zijn de ventilatieparameters die comfortabele leefomstandigheden garanderen toch het belangrijkst.

Algemene informatie voor de berekening van de doorsnede

Het oppervlak van de buizen voor het luchtkanaal wordt berekend op basis van verschillende waarden:

1. Om te voldoen aan de sanitaire en hygiënische parameters (SanPiN).
2. Op basis van het aantal bewoners.
3. Op basis van de oppervlakte van de kamers.

Het resultaat kan worden verkregen voor zowel een individuele ruimte als voor het hele huis. Voor de berekening zijn er speciale programma's met ingebouwde algoritmen. Een andere manier van berekenen is het gebruik van formules.

De doorsnede van de luchtkanalen wordt bij het ontwerp zo gekozen dat de lucht over de gehele lengte met ongeveer dezelfde snelheid beweegt. Over de gehele lengte van het systeem is de hoeveelheid lucht verschillend, daarom moet de doorsnede van het luchtkanaal toenemen naarmate het luchtvolume toeneemt.

Als men de afzuigventilatie beschouwt, neemt de doorsnede toe naarmate men de ventilator nadert. Alleen zo kan een min of meer constante snelheid van de luchtmassa over de gehele lengte van het luchtkanaal worden gegarandeerd.

Naarmate de ronde doorsnede toeneemt, neemt de snelheid van de luchtstroom af. Ook het aerodynamische geluid zal dan afnemen. Nadeel van dergelijke luchtkanalen is de omvangrijke constructie, waardoor installatie in de ruimte tussen het ruwe plafond en het verlaagde plafond onmogelijk is, evenals de hogere kosten.

Als die mogelijkheid er niet is, kan men de voorkeur geven aan een rechthoekige geometrie, omdat de hoogte van de rechthoekige doorsnede kleiner is. Aan de andere kant zijn ronde producten gemakkelijker te installeren en hebben ze ook hun gebruiksvoordelen.

Omdat ronde luchtkanalen niet altijd in het interieur passen en de meer esthetische rechthoekige duur zijn, is het de moeite waard om ovale producten als alternatief te overwegen. Ze zijn zowel ergonomisch als efficiënt.

De keuze voor een bepaalde optie hangt af van de prioriteiten van de gebruiker. Als energiebesparing, minimale geluidsoverlast en alle mogelijkheden voor installatie van een omvangrijk netwerk voorop staan, is de beste keuze de ronde vorm van het luchtkanaal.

Stappen van de berekening

De rekenwerkzaamheden bestaan uit verschillende stappen:

1. Het opstellen van een algemeen schema van het ventilatiesysteem. Hier moeten de lengtes van rechte delen, bochten en hun type, en plaatsen waar de doorsnede verandert, worden aangegeven.
2. Het kiezen van een luchtwisselingsfrequentie die identiek is aan de sanitaire en hygiënische vereisten.
3. Het berekenen van de snelheid van de luchtmassa's in de leiding. Deze parameter hangt af van het type ventilatie, dat natuurlijk of geforceerd kan zijn.
4. Het berekenen van de oppervlakte van luchtkanalen en andere parameters.

Er bestaan veel programma's voor het uitvoeren van dergelijke berekeningen.

Berekeningen met formules voor een complex systeem is geen eenvoudige taak. Voor een huis met kleine afmetingen is het berekenen van de oppervlakte van afzonderlijke elementen en de doorsnede van luchtkanalen heel goed mogelijk.

Berekening van de doorsnede van het luchtkanaal

De uitdrukking die wordt gebruikt voor het berekenen van de oppervlakte van vormstukken en luchtkanalen, luidt als volgt:

Sc = (L × 2.778) : V,

waarbij:

• Sc — de dwarsdoorsnede-oppervlakte;
• L — het luchtdebiet dat in het systeem circuleert;
• 2.778 — de coëfficiënt die de verschillende dimensies coördineert;
• V — de snelheid van de luchtstroom op een specifieke plaats, gemeten in meters per seconde.

Het resultaat van de berekening is een waarde uitgedrukt in cm².

Er is ook een alternatieve formule:

S = L : k × V,

De coëfficiënt K is in dit geval gelijk aan 3600.

Bepaling van het werkelijke oppervlak van het luchtkanaal

De standaard ventilatieoppervlakte voor ronde ventilatiekanalen wordt berekend met de formule:

S = (π x D2) : 400,

waarbij:

• S — de werkelijke oppervlakte;
• D — de diameter.

Voor buizen met een rechthoekige doorsnede:

S = (A × B) : 100,

waarbij:

• S — de werkelijke oppervlakte;
• D — de diameter;
• A — de hoogte van het luchtkanaal;
• B — de breedte van de constructie.

De doorsnede-oppervlakte voor een buis met ovale doorsnede wordt berekend met de formule:

S = π × A × B : 4,

waarbij:

• A — de grootste diameter van het ovaal;
• B — respectievelijk de kleinste diameter.

Er zijn ook andere formules voor het berekenen van de oppervlakte van het luchtkanaal.

Door gebruik te maken van een normatief document zoals SNiP, kunnen de afmetingen van de doorsneden van luchtkanalen worden vergeleken met de vereiste waarden. Op deze manier wordt de juiste maat van de luchtbuis nog eenvoudiger bepaald.

Sommige fabrikanten geven in hun beschrijving van luchtkanalen nomogrammen. Deze zijn ook te vinden in de normatieve literatuur.

Nomogram voor een metalen luchtkanaal met een cirkelvormige doorsnede. De waarden ervan worden in de formule ingevuld. Alle flexibele luchtkanalen worden aangevuld met dergelijke schema's (+).

Uit nomogrammen kan de waarde van de doorsnede-oppervlakte worden gehaald. Deze is bij benadering, maar geschikt voor het creëren van een systeem met een minimaal geluidsniveau.

Om de afmetingen van het luchtkanaal te vinden voor een bepaalde aftakking van de leiding waardoor een bepaald luchtvolume wordt getransporteerd, moeten de volgende stappen worden uitgevoerd:

1. Bepaal op het nomogram het snijpunt van het luchtvolume dat per uur wordt verplaatst en de lijn van de hoogste snelheid voor het berekende traject.
2. Vlak bij dit punt vindt u de waarde van de meest geschikte diameter.

Bovendien kunt u met een nomogram niet alleen de berekening van de doorsnede van luchtkanalen en vormstukken vergemakkelijken, maar ook het drukverlies over een traject van de luchtleiding bij een ingestelde snelheid specificeren.

Het is niet verplicht om een nomogram te gebruiken; men kan de benodigde doorsnede-oppervlakte bepalen aan de hand van de snelheid van de luchtmassa.

Berekening van de luchtsnelheid

Met behulp van formules of speciale tabellen wordt de luchtsnelheid in het kanaal berekend. De cruciale parameter hierbij is de luchtwisselingsfactor, die het luchtvolume bepaalt voor volledige ventilatie van een ruimte van 1 m³ in 1 uur.

Experts raden aan om voor het bepalen van de luchtwisselingsfactor de specifieke omstandigheden te onderzoeken in bestaande industriële installaties waarover feitelijke gegevens bestaan over de uitstoot van gassen, giftige dampen enz. Het beste is om zelf een berekening te maken met behulp van formules.

Om de berekeningen te vereenvoudigen zijn er speciale tabellen waaruit u een kant-en-klare waarde van de luchtwisselingsfactor kunt halen, maar houd er rekening mee dat deze afgeronde parameters bevatten.

De formule voor het berekenen van de luchtwisselingsfactor is als volgt:

N = V : W,

waarbij:

• N — de gezochte luchtwisselingsfactor;
• V — het volume verse lucht dat gedurende een uur de ruimte binnenkomt;
• W — het volume van de kamer.

De eenheid van de luchtwisselingsfactor is aantal keer/uur, V wordt gemeten in m³/u, volume in m³.

Laten we een concreet voorbeeld bekijken van het bepalen van de benodigde hoeveelheid lucht op basis van de luchtwisselingsfactor.

Er is een woonkamer met een inhoud van 22 m³. De benodigde lucht is: L = 22 x 6 = 132 m³, waarbij 6 de uit de tabel gehaalde luchtwisselingsfactor is.

De snelheid van de luchtbeweging (V) wordt gemeten in m/s en wordt bepaald met de formule:

V=L : 3600 x S,

waarbij:

• L — de gebruikte lucht (m³/u);
• S — de doorsnede van het luchtkanaal (m²).

Daarnaast zijn er nog twee parameters die de luchtsnelheid beïnvloeden: het geluidsniveau en de trillingscoëfficiënt. Bij het ontwerpen van het systeem moet daar rekening mee worden gehouden.

Voorbeeldberekening voor een kleine woning

Voor de berekening is een villa met een vloeroppervlakte van 108,8 m² en een hoogte van vloer tot plafond van 3 m. Binnenin bevinden zich een woonkamer, slaapkamer, kinderkamer, keuken, toilet. De luchtwisselingsfactor wordt gesteld op 1.

Het ventilatiesysteem maakt het mogelijk de ruimte te ontdoen van schadelijke stoffen — potentieel gevaarlijke stoffen en stoffen die allergische reacties veroorzaken of het welzijn verslechteren.

Eerst wordt de totale hoeveelheid afgevoerde en toegevoerde lucht voor het hele gebouw berekend.

Hiervoor wordt de SNiP-methodiek toegepast:

1. Omdat de slaapkamer en woonkamer dezelfde oppervlakte hebben, is de hoeveelheid afgevoerde lucht daarvandaan 21 x 3 x 1 = 63 m³/u.
2. Voor de kinderkamer: 24 x 3 x 1 = 72 m³/u.
3. Voor de keuken: 22 x 3 x 1 + 100 = 166 m³/u.
4. Voor het toilet: 10 x 3 x 1 = 30 m³/u.
5. In totaal: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 m³/u.

De gang en de hal zijn niet meegerekend. 100 m³ is het volume dat via de afzuigkap in de keuken wordt afgevoerd.

De juiste verdeling van luchtstromen in huis is ook een zeer belangrijk punt. In gebouwen van dit type wordt meestal een systeem van natuurlijke ventilatie geïnstalleerd. Het geforceerde element is hier toch aanwezig — keukenafzuigkap.

Vervolgens worden de diameters van de ventilatiekanalen bepaald. Omdat de afzuigkap geforceerd 100 m³ verwijdert, moeten de resterende 294 m³ worden verdeeld. Ze worden op natuurlijke wijze afgevoerd via 2 schachten. Op elke schacht komt: 294 : 2 = 147 m³.

Aangezien de luchtsnelheid in natuurlijke ventilatieschachten varieert van 0,5 tot 1,5 m/s, wordt bij berekeningen meestal de gemiddelde waarde — 1 m/s — genomen. Door de bekende waarden in de formule S = L : k × V in te vullen, vindt men: S = 147 : 3600 x 1 = 0,0408 m².

Nu is het mogelijk om de diameter van het luchtkanaal met een cirkelvormige doorsnede te bepalen met de formule: S = (π x D2) : 400 of 0,0408 = (3,14 x D2) : 400.

Door het oplossen van deze vergelijking met één onbekende, met eenvoudige berekeningen, vindt men dat de diameter van het luchtkanaal 2,28 mm is. Voor deze waarde wordt de dichtstbijzijnde grotere standaard buismaat gekozen.

Met behulp van deze omrekeningstabel kan men de equivalente diameter van een luchtkanaal met een cirkelvormige doorsnede kiezen. Dit vereenvoudigt de berekening aanzienlijk.

Wanneer een luchtkanaal met rechthoekige doorsnede wordt gemonteerd, kiest men de maat volgens de tabel, gericht op de oppervlakte. De dichtstbijzijnde grotere waarde is 200 x 250 mm.

Volgens hetzelfde schema wordt de dwarsdoorsnede van de afvoer voor de keukenafzuigkap bepaald, met het verschil dat de luchtsnelheid hier 3 m/s is. S = 100 : 3600 x 3 = 0,083 m² of diameter 107 mm.

Een omrekeningstabel is nodig wanneer men luchtkanalen met een rechthoekige doorsnede moet berekenen en daarbij de tabel voor ronde producten wil gebruiken. Hier worden de diameters van luchtkanalen met een cirkelvormige doorsnede weergegeven, waarbij de drukval door wrijving gelijk is aan de overeenkomstige waarde in een rechthoekige constructie.

Er zijn drie manieren om de equivalente waarde te bepalen:

• op basis van snelheid;
• op basis van dwarsdoorsnede;
• op basis van debiet.

Deze grootheden hebben betrekking op verschillende parameters van het luchtkanaal. Voor elk ervan is er een individuele methode voor het gebruik van de tabellen. Het belangrijkste is dat, ongeacht de toegepaste methode, de waarde van het drukverlies door wrijving hetzelfde blijft.

Tot slot wordt de snelheid gecontroleerd: V = 147 : (3600 x 0,0408) = 1,0 m/s. Dit valt binnen de toegestane limiet.

Vormstukken en hun berekening

Bij de montage van luchtkanalen worden rechte stukken van verschillende afmetingen verbonden met behulp van verbindingsstukken.

Bij de productie van zowel luchtkanalen als verbindingsstukken is het berekenen van hun oppervlakte noodzakelijk. Zonder dit kan men de juiste hoeveelheid materiaal voor het vervaardigen van de onderdelen niet correct bepalen.

Tot de verbindingsstukken behoren:

1. Boogstukken. Ze worden gebruikt om de richting van de luchtleiding onder elke mogelijke hoek te veranderen. Ze zijn zowel rond als rechthoekig en ovaal.
2. Overgangen. Hiermee verbindt u luchtkanalen met verschillende doorsneden. De geometrie kan elke zijn — van rond tot gecombineerd.
3. Moffen, nippels. Ze verbinden rechte delen van de leiding.
4. T-stukken. Ze verbinden vertakkingen of twee takken van het luchtkanaal.
5. Dopstukken. Ze blokkeren de luchtstroom.
6. Kruisstukken. Ze verdelen of verbinden luchtstromen.
7. Eenden. Ze zorgen voor een overgang op verschillende niveaus van het luchtkanaal.

Om de benodigde parameters van vormstukken te berekenen, zijn wiskundige vaardigheden nodig.

Elk vormstuk heeft een eigen specifieke rol in het ventilatiesysteem. Fabrikanten ontwerpen elk ervan afzonderlijk. Ze worden samen met de hoofdelementen geleverd.

Een fout in één parameter zal leiden tot verslechtering van de prestaties van het systeem. Er bestaan geen kant-en-klare formules voor dergelijke berekeningen.

In de tabel worden de standaard afmetingen van luchtkanalen weergegeven. Zelfs professionals gebruiken dergelijke en soortgelijke speciale tabellen in plaats van complexe berekeningen.

Veel ontwerpers gebruiken speciale programma's, online calculators. U hoeft alleen de beginwaarden in te voeren en de resulterende parameters te verkrijgen.

De programma's stellen u niet alleen in staat om de benodigde waarden van alle onderdelen te bepalen, maar ook om een uitslag ervan te maken. Een dergelijke uitslag, afgedrukt op een 3D-printer, maakt een perfecte aanpassing van de ventilatiekanalen mogelijk.

Belangrijkste vereisten voor de berekening

Bij het bepalen van de eindparameters van luchtkanalen moet er rekening mee worden gehouden dat de bepaling van het oppervlak van de luchtkanalen moet garanderen dat:

1. Het temperatuurregime in de ruimte wordt gewaarborgd. Waar sprake is van een teveel aan warmte, is de afvoer ervan voorzien, en waar een tekort is, zijn de verliezen tot een minimum beperkt.
2. De snelheid van de luchtbeweging vermindert op geen enkele wijze het comfortniveau van de personen die zich in de ruimte bevinden. In de werkzones is er altijd luchtzuivering aanwezig.
3. Schadelijke chemische verbindingen en zwevende deeltjes in de lucht bevinden zich in een hoeveelheid die overeenkomt met GOST 12.1.005-88.

Voor afzonderlijke ruimtes is een constante handhaving van de tegendruk en uitsluiting van buitenluchttoevoer een verplichte voorwaarde bij het kiezen van het oppervlak van de luchtkanalen.

Bij de berekening van de weerstand van de hoofdleiding wordt rekening gehouden met drukverliezen. Om tijdens de beweging de luchtmassastroom de weerstand te laten overwinnen, is een overeenkomstige druk vereist.

Tot de categorie ruimtes waar overdruk nodig is, behoren kelders en ruimtes waar schadelijke stoffen zich kunnen ophopen.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Onlineprogramma ter ondersteuning van de ontwerpingenieur:

Verhaal over de organisatie van de ventilatie van een particulier huis in het algemeen:

Doorsnede, vorm, lengte van het luchtkanaal zijn enkele van de parameters die de prestaties van het ventilatiesysteem bepalen. Een correcte berekening is uiterst belangrijk, omdat de luchtdoorlaatcapaciteit, de stroomsnelheid en de efficiënte werking van de constructie als geheel ervan afhangen.

Bij gebruik van een onlinecalculator zal de mate van nauwkeurigheid van de berekening hoger zijn dan bij handmatige berekening. Dit resultaat wordt verklaard doordat het programma de waarden automatisch naar nauwkeurigere afrondt.

Heeft u persoonlijke ervaring met het ontwerpen, inrichten en berekenen van een luchtkanaalsysteem? Wilt u opgedane kennis delen of vragen stellen over het onderwerp? Laat dan alstublieft reacties achter en neem deel aan de discussies – het feedbackformulier vindt u hieronder.