Расчеты вентиляционных систем

Министерство образования и науки Российской Федерации 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Е.И. Тертичник 

РАСЧЕТЫ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ 

Учебное пособие 

Москва 2017 

2-е издание (электронное)

УДК 697 
ББК 38.762 
  Т35 

Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РААСН 
В. Г. Гагарин, главный научный сотрудник НИИСФ РААСН; 
кандидат технических наук А. Г. Рымаров,  
доцент кафедры отопления и вентиляции НИУ МГСУ 

Тертичник, Евгений Иванович. 
Т35
 Расчеты вентиляционных систем [Электронный ресурс] : учебное по
собие / Е. И. Тертичник ; М-во образования и науки Рос. Федерации, 
Моск. гос. строит. ун-т. — 2-е изд. (эл.). — Электрон. текстовые дан. 
(1 файл pdf : 86 с.). — М. : Издательство МИСИ—МГСУ, 2017. — 
Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; 
экран 10".

ISBN 978-5-7264-1595-6 

Рассмотрены аэродинамический и акустический расчеты сетей воздуховодов 
и вентиляционных каналов приточных и вытяжных вентиляционных систем 
гражданских и промышленных зданий, а также подбор фильтра и воздухоподогревателя для приточной камеры. Приводятся примеры указанных расчетов. 
Для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки 
08.03.01 Строительство и профилю подготовки «Теплогазоснабжение, вентиляция, отопление, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений и населенных пунктов». 

УДК 697 
ББК 38.762 

ISBN 978-5-7264-1595-6
 Национальный исследовательский  
Московский государственный  
строительный университет, 2016 

Деривативное электронное издание на основе печатного издания: Расчеты вентиляционных систем : учебное пособие / Е. И. Тертичник ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Моск. гос. строит. ун-т. — М. : Издательство МИСИ—МГСУ, 2016. — 88 с. — ISBN 978-5-7264-1429-4.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных 
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от 
нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

Предисловие 

В учебном пособии изложены основы методик аэродинамического расчета воздуховодов и каналов, по которым транспортируется 
как обычный воздух, так и воздух, содержащий частицы твердого 
материала, удаляемого, например, от местных отсосов оборудования, выделяющего пыль. В практике проектирования применяют как 
«ручные» способы счета, разработанные много десятилетий тому 
назад, так и компьютерные.  
Компьютерные способы расчета, в частности, при выполнении 
вентиляционных расчетов с помощью пакета математических программ Mathcad и Excel, более производительны и позволяют выполнять вычисления с большей точностью. Специалисту, имеющему 
хорошую компьютерную подготовку, несложно адаптировать составленные ранее алгоритмы к изменившимся условиям задачи.  
В приведенных в учебном пособии возможных способах создания в табличном процессоре Excel частично «автоматизированной» 
таблицы аэродинамического расчета показано, что нумерация расчетных участков последовательностью натуральных чисел превращает одноименные составляющие аэродинамического расчета в 
упорядоченные линейные последовательности данных, а это позволяет применить в аэродинамическом расчете векторный способ выполнения вычислений. Преимуществом векторных вычислений является возможность одноразовым применением алгоритма вычислить потери давления всех составляющих вентиляционную сеть участков. 
Методики расчета проиллюстрированы в работе примерами.  

Автор 

1. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА
И ВОЗДУХА ПОМЕЩЕНИЙ  
ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ 

Приточные и вытяжные системы должны обеспечивать расчетный 
воздухообмен и температуру в помещении в течение всего периода его 
эксплуатации. Вентиляционные приточные камеры выполняют лишь 
два вида обработки приточного воздуха: 

очистку от пыли (причем, не всегда);

подогрев притока до необходимой температуры в холодный период (далее ХП) и переходный период (далее ПП) года. 
Вытяжные камеры призваны очищать вентиляционные выбросы от 
пыли и иных вредных примесей, что более свойственно вентиляции 
производственных помещений.  
Нормы характеризуют наружный воздух параметрами «А» и «Б» для 
холодного и теплого периодов года. Параметры «Б» рассчитаны для 
условий более низких температур, нежели параметры «А». На параметры «А» рассчитываются общеобменная вентиляция и установки воздушного душирования постоянных рабочих мест теплого периода года, 
на параметры «Б» для ХП и ПП — воздухоподогреватели приточных 
камер, установок воздушного душирования, общеобменный воздухообмен в помещении. Переходный период года (температура +10 С, 
энтальпия +26,5 кДж/кг) не имеет длительной продолжительности, в 
весенне-осенний период указанная температура может наблюдаться 
утром, к полудню она может быть превышена и может снизиться до 10 
С и ниже вечером. На условия ПП рассчитываются теплоизбытки, по 
которым вычисляется воздухообмен, принимаемый в качестве расчетного для ХП и ПП. Тем самым подтверждается общепринятое техническое решение проектирования вентиляции на два периода года: ХП + 
ПП и ТП. Температура воздуха рабочей зоны в ХП и ПП принимается 
одинаковой. 
Температура наружного воздуха в значительной степени определяет 
и разность аэростатических давлений снаружи и внутри помещения для 
расчета вытяжных систем с естественной тягой, характерных для жилых домов и некоторых видов вспомогательных зданий промышленных 
предприятий. Нормами установлены следующие расчетные параметры 
наружного воздуха для вытяжных систем с естественной тягой: 

жилые, общественные и административно-бытовые здания: температура наружного воздуха +5 С, температура внутреннего воздуха — 
расчетная для данного помещения в холодный период года; 


отапливаемые производственные помещения: температура наружного воздуха (+10 С) и внутреннего воздуха, расчетные для переходного периода года; 

естественная вытяжная вентиляция производственных помещений с теплоизбытками рассчитывается на параметры теплого периода 
года: наружный воздух — температура по параметрам «А», воздух помещения — расчетная температура воздуха в помещении для теплого 
периода года. 

2. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ
В ВОЗДУХОВОДАХ И КАНАЛАХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ 

2.1. Особенности аэродинамического расчета  
«ручным» способом 

В учебном процессе и практике проектирования до настоящего времени широко применяется аэродинамический расчет сетей воздуховодов* и каналов** вентиляционных систем с использованием специальных таблиц для определения потери давления на единице длины прямолинейного участка воздуховода или вентиляционного канала R с постоянными поперечным сечением, коэффициентом эквивалентной шероховатости стенки и скоростью воздуха. Расчет производится по методике, основанной на раздельном определении потерь давления на 
преодоление сил трения через удельную потерю давления на трение R, 
и потерь давления в местных сопротивлениях, вычисляемых через коэффициенты местного сопротивления (КМС) ζ. Общие потери в пределах расчетного участка равны 
р
Rl
Z
 

, 
где l — длина рассчитываемого участка воздуховода, м. 

* Воздуховод — труба круглого или прямоугольного сечения, изготовленная из тонколистового металла; обладает способностью гасить звуковые колебания на прямолинейных участках. 
** Канал — труба прямоугольного, квадратного или круглого сечения (часто 
формуется в толще вентиляционной панели), имеет стенки из неметаллических 
материалов толщиной несколько сантиметров; у канала способность гасить 
звуковые колебания на прямых участках практически отсутствует. 

Основу расчета потерь давления по длине на прямолинейном 
участке воздуховода с поперечным сечением произвольной формы 
составляет формула Вейсбаха: 

2

тр
I
II
П
,
4
2
v
р
p
p
l
f



 

(2.1) 

где ψ — коэффициент трения;  
 П — периметр внутренней части поперечного сечения, м; 
 f — площадь поперечного сечения воздуховода;  
 l — длина прямолинейного участка, м; 
 v — осредненная по площади поперечного сечения воздуховода 
скорость, м/с; 
 ρ — плотность воздуха, кг/м3 .  
Для круглых воздуховодов отношение 

2
П
4
1 .
4
4
d

f
d
d





После подстановки в формулу (2.1) получим формулу Дарси: 

2

тр
тр
.
2
l v
р
d

 
  

Для воздуховодов прямоугольного и квадратного поперечного 
сечения в формулу вводится эквивалентный диаметр по скорости 

2
,
v
ab
d
a
b



(2.2) 

а уравнение Дарси приобретает вид 

2

тр
тр
.
2
v

l v
р
d

 

(2.3) 

Удельную потерю на трение для круглого воздуховода получают 
несложным преобразованием формулы Дарси: 

2
2
тр
тр
тр
.
2
2
l v
v
р
l
Rl
d
d





 
 






(2.4) 

Выражением в скобках формулы (2.4), равным удельной потере на 
трение R, Па/м, пользуются для вычисления этой величины для круглых 
воздуховодов при составлении расчетных таблиц. 

Сеть воздуховодов состоит из участков с различными расходами, 
размерами и конфигурациями поперечных сечений, но потери давления 
можно вычислять в пределах отрезков сети, для которых формула (2.4) 
справедлива. Расчетный участок должен иметь неизменными на всей 
протяженности: 
 эквивалентный коэффициент шероховатости стенки; 
 конфигурацию и размеры поперечного сечения воздуховода или 
вентиляционного канала; 
 осредненную по площади скорость воздушного потока. 
Как следствие вышеизложенного, границами расчетных участков 
являются: 
 тройники и крестовины, в которых изменяются расходы воздуха 
и размеры поперечных сечений воздуховодов и каналов; 
 места сочленений вентиляционных каналов с различными поперечными сечениями и материалами стенки (например, сочленение наиболее удаленного от вытяжной шахты вертикального вентиляционного 
канала и сборного горизонтального короба вытяжной гравитационной 
системы); 
 внезапные расширения и сужения.  
Вентиляционные сети приходится разбивать на расчетные участки, 
которые принято нумеровать последовательностью натуральных чисел, 
что придает совокупностям одноименных параметров аэродинамического расчета упорядоченность и дает возможность применять векторные вычисления, что существенно сокращает объем работы по определению потерь давлений в участках.  
При «ручном» счете удельная потеря на трение R определяется по 
таблицам, составленным для круглых стальных воздуховодов с абсолютной шероховатостью стенки 0,1 мм, температурой перемещаемого 
воздуха +20 С и барометрическим давлением 98 кПа. Эти расчетные 
параметры в практике проектирования часто не соблюдаются, и в табличное значение удельной потери на трение приходится вводить поправки, что вносит усложнения в расчет. Приведенная ниже формула 
поправки универсальна, она позволяет вычислять поправку на табличное значение R при самых разных отклонениях от условий, для которых 
составлены таблицы: 

факт
экв.шерох
факт
факт
факт
факт
факт

табл
табл
табл
табл
экв.шерох
факт
табл

68

β
,
68

K
R
v

R
K
v













 













                  (2.5) 

где индекс «факт» означает величину характеристики, вычисленную 
при фактических значениях температуры воздуха и эквивалентную шероховатости; индекс «табл» — вычисленную при температуре +20 С и 
эквивалентную шероховатости 0,1 мм; 
R — удельная потеря на трение, Па/м;  
Kэкв.шерох — эквивалентная шероховатость стенки воздуховода или 
вентиляционного канала, мм;  
μ — динамическая вязкость воздуха, Па·с;  
v — скорость воздуха в воздуховоде или канале, м/с; 
ρ — плотность воздуха, кг/м3. 
В практике вентиляционных расчетов принято: 
 если температура перемещаемого по воздуховодам воздуха значительно отличается от расчетной для таблиц (+20 С), а эквивалентная 
шероховатость равна или незначительно отличается от табличного значения, вводить поправку на температуру, обычно представляемую в 
виде таблицы; 
 при шероховатости стенок, отличающейся от табличных значений, равных 0,1 мм, но с температурой перемещаемого по воздуховодам и вентиляционным каналам воздуха, равной или близкой +20 С, 
вводить только поправку на шероховатость, также часто представляемую в табличной форме; 
 если отклонения от стандартных температуры (+20 C) и эквивалентной шероховатости (0,1 мм) значительны, что имеет место при подаче наружного воздуха к приточным камерам по неметаллическим 
каналам от приточных решеток в холодный и переходный периоды года, поправку приходится вычислять по формуле (2.5).  
Вентиляционные каналы часто выполняют с прямоугольной и квадратной формой поперечного сечения. Если канал прямоугольный или 
квадратный, удельная потеря на трение определяется с помощью эквивалентного диаметра по скорости dv — см. формулу (2.5).  
Существующее правило определения удельной потери на трение 
прямоугольных и квадратных воздуховодов по расчетным таблицам 
гласит: удельная потеря на трение R прямоугольного и квадратного 
стального воздуховода равна удельной потере круглого воздуховода с 
диаметром, равным эквивалентному диаметру прямоугольного воздуховода при скорости, равной фактической скорости воздуха в прямоугольном воздуховоде. 
Аэродинамический расчет «ручным» способом принято выполнять в 
виде таблицы аэродинамического расчета, а вычисления проводить по 
участкам, на которые разбивается сеть воздуховодов. Примерная форма 
таблицы аэродинамического расчета представлена ниже. 

№ 
участка 

Расход 
воздуха 
на участке L, м3/ч 

Длина 
участка l, м 

Коэффициент шероховатости 
стенки 
участка 
Кэкв.шер

Диаметр
участка 
d, мм 

Размеры поперечного сечения участка, мм

Эквивалентный 
диаметр 
участка 
dv, мм 

 
 
 
 
 
А 
Б 
 

1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 

 

Скорость 
в участке v, м/с 

Динамическое 
давление Рд, 
Па 

Поправочный 
коэффициент β

Удельная 
потеря на 
трение R, 
Па/м 

Потери 
давления 
в участке 
βRl, Па 

Сумма 
коэффициентов 
местного 
сопротивления 
в участке 
Σζ 

Потери 
давления 
в местных 
сопротивлениях участка Z, Па

Полные 
потери 
давления 
в участке 
βRl + Z,  
Па 

9 
10 
11 
12 
13 
14 
15 
16 

 
 
2.2. Особенности аэродинамического расчета с применением 
вычислительной системы Mathcad и Excel 
 
Трудоемкость вычислений удельной потери на трение можно существенно уменьшить, воспользовавшись несложным алгоритмом определения R, что позволяет отказаться от использования поправок. Алгоритм вычисления удельной потери на трение R соcтавлен в среде 
Mathcad, но он может быть также реализован табличным процессором 
Excel.  
Ниже приводится программа вычисления удельной потери на трение, которая может быть применена и при «ручном», и при компьютерном счете. 
Аэродинамический расчет можно выполнять и табличным процессором (Excel), составление «автоматизированной» таблицы аэродинамического расчета требует для своего оформления знания встроенного 
в Excel языка VBA (разновидность языка MS Visual Basic).