Как подобрать вентилятор по производительности и давлению
Нужны расход воздуха (м³/ч) и сопротивление сети (Па). Оборудование выбирают по аэродинамическому расчёту сети и по расходу с подсосами и утечками (СП 60.13330.2020, п. 7.9.1). Если работаете по другому своду правил, сверьте эти пункты с ним.
- Возьмите расход из проекта или из расчёта воздухообмена.
- Добавьте утечки. Свод правил допускает их не больше 10 % (п. 7.11.10).
- Сложите потери давления по самой длинной ветке: воздуховоды, отводы, клапан, фильтр, нагреватель, решётки.
- Выберите, какое давление нарисовано в паспорте: статическое, полное или свободный напор.
- Калькулятор покажет, сколько паскалей искать на графике при вашем расходе.
Для вытяжного вентилятора, в том числе над зонтом, считают так же: берут расход вытяжки и складывают потери по всей ветке за зонтом. Для дымоудаления этот расчёт не годится, там подбор идёт по отдельной методике.
Полное давление вентилятора, статическое и динамическое
Полное давление равно сумме статического и динамического: pv = psv + pdv (ГОСТ 10921-2017, п. 3.23).
- Статическое давление идёт на сопротивление сети. Его ГОСТ определяет как полное минус динамическое (п. 3.24).
- Динамическое давление считают по средней скорости на выходе: pdv = ρ × v² / 2 (п. 11.8), где ρ: плотность воздуха, кг/м³; v: скорость, м/с.
- Плотность для графиков паспорта принята 1,2 кг/м³ при +20 °C (табл. Е.1). Напор вентилятора меняется вместе с плотностью (прил. К, ф. К.3), и потери сети при том же расходе тоже. Поэтому статическое на графике ищут то же, что дали таблицы для 1,2 кг/м³, зимой и за нагревателем.
Посчитано калькулятором при 1,2 кг/м³:
| Выход | 200 м³/ч | 400 м³/ч | 800 м³/ч | 1200 м³/ч |
|---|---|---|---|---|
| Ø125 | 12,3 | 49,2 | 196,7 | 442,7 |
| Ø160 | 4,6 | 18,3 | 73,3 | 164,9 |
| Ø200 | 1,9 | 7,5 | 30,0 | 67,5 |
| Ø250 | 0,8 | 3,1 | 12,3 | 27,7 |
| Ø315 | 0,3 | 1,2 | 4,9 | 11,0 |
У канальных вентиляторов ГОСТ 34662-2020 велит давать на графике полное и динамическое давление (п. 6.2.1). Статическое тогда равно их разности, а максимальный расход стоит там, где обе кривые сходятся и статическое падает до нуля (п. 6.2.3).
Максимальное статическое давление вентилятор даёт в левой части кривой, на малом расходе. При вашем расходе давление ниже, его и читайте по кривой. Давление, приведённое к 1,2 кг/м³, и есть то, что нарисовано в паспорте.
Свободный напор вентилятора: что это
Свободный (внешний) напор пишут у приточных и приточно-вытяжных установок. Это напор, который остаётся на воздуховоды после фильтра, нагревателя и рекуператора внутри корпуса. В техническом листе приточной установки кривую так и подписывают: «Внешнее статическое давление, Па». С этой кривой сравнивают только потери сети за патрубками установки.
Рабочая точка вентилятора: как подобрать по графику
На графике паспорта (аэродинамической характеристике) по горизонтали расход, по вертикали паскали. Найдите свой расход с утечками, поднимитесь до кривой и прочитайте число. Оно должно быть не меньше результата калькулятора, причём того же вида.
Рабочая точка лежит там, где кривая паспорта пересекается с кривой сети. Свод правил требует, чтобы режим попадал в зону, где КПД не ниже 0,8 от максимального (СП 60.13330.2020, п. 13.4).
Мощность считают по ГОСТ 10921-2017 (ф. К.7): N = Q × pv / η, где Q в м³/с, pv в Па при рабочей температуре, η: полный КПД. С КПД вентилятора с двигателем, как в паспорте канального (ГОСТ 34662-2020, п. 3.18), выходит мощность из сети.
| Что | Норма | Откуда |
|---|---|---|
| Плотность воздуха, для которой строят графики паспорта | 1,2 кг/м³ | ГОСТ 10921-2017, табл. Е.1 |
| Температура воздуха при нормальных условиях | 293 К (+20 °C) | ГОСТ 10921-2017, табл. Е.1 |
| Динамическое давление: плотность × скорость² / 2 | 0,5 | ГОСТ 10921-2017, п. 11.8, ф. (13), (14) |
| Полное давление, до которого формулы считают без сжимаемости | 3 000 Па | ГОСТ 10921-2017, п. 11.10; прил. К, К.1 |
| Утечка в системе вентиляции, не больше | 10 % | СП 60.13330.2020, п. 7.11.10 |
| Рабочий режим: КПД не ниже доли от максимального | 0,8 | СП 60.13330.2020, п. 13.4 |
Пример расчёта
Приток в квартиру: по расчёту 400 м³/ч, потери по длинной ветке 220 Па, канальный вентилятор с выходом Ø200 мм, в паспорте статический напор. С утечками 10 % нужно 440 м³/ч. С запасом 10 % на сеть нужно 242 Па статического. Скорость на выходе 3,89 м/с, динамическое 0,6 × 3,89² = 9,1 Па, полное 251 Па. На кривой при 440 м³/ч стоит 260 Па: запас 7,4 %. КПД в точке 30 % при максимальном 35 %, это выше 28 %, зона рабочая. Мощность: 0,1222 × 251 / 0,30 = 102 Вт.
Производительность вентилятора от оборотов
Если скорость меняют частотником или регулятором, характеристику пересчитывают по формулам подобия (ГОСТ 10921-2017, прил. К): расход меняется пропорционально оборотам, напор их квадрату, мощность кубу.
| Обороты | Расход | Напор | Мощность |
|---|---|---|---|
| 90 % | 90 | 81 | 73 |
| 80 % | 80 | 64 | 51 |
| 70 % | 70 | 49 | 34 |
| 50 % | 50 | 25 | 12,5 |
ГОСТ рекомендует эти формулы для колёс от 0,5 м, для меньших нужны поправки на масштабный эффект (ГОСТ 10921-2017, прил. К, вводная часть). У регулируемого канального вентилятора берите сводную диаграмму из паспорта: там кривые на разные скорости уже нарисованы (ГОСТ 34662-2020, п. 6.2.5).
Почему вентилятор не тянет
- Сравнили разное. Потери сети сравнили с полным напором, а надо со статическим, или к свободному напору прибавили фильтр установки второй раз.
- Забыли утечки. Через неплотности может уйти до 10 % воздуха.
- Мороз. При −40 °C воздух весит 1,509 кг/м³, в 1,26 раза больше паспортного. Мощность растёт так же: в примере выше 102 Вт при +20 °C становятся 129 Вт при −40 °C. Двигатель без запаса может уйти в защиту.
- Грязный фильтр. Сопротивление растёт, рабочая точка уходит влево, расход падает.
Выше 3000 Па калькулятор не считает: ГОСТ разрешает не учитывать сжимаемость воздуха только до этой границы (п. 11.10).
Что сделать до и после подбора
До подбора посчитайте воздухообмен и сечения воздуховодов, а скорость в каждом участке проверьте калькулятором расхода и скорости воздуха в воздуховоде. Потери давления по ветке берут из аэродинамического расчёта сети. После монтажа замерьте расход у решёток и сверьте с проектом.
Когда вентиляцию монтирует компания, которая ведёт объект в программе RemontCRM, работы в смете и акте разложены по помещениям, каждый рабочий день на объекте подтверждён фото, а работу принимают по чек-листу, а не на глаз.