Calcolo dell'area dei condotti dell'aria e dei raccordi sagomati: regole per eseguire i calcoli + esempi di calcoli con formule

La garanzia di un funzionamento impeccabile ed efficiente della ventilazione è un calcolo accurato dell'area dei condotti dell'aria e dei pezzi sagomati, da cui dipende la selezione sia dei singoli elementi che delle apparecchiature. Lo scopo del calcolo è garantire un ricambio d'aria ottimale negli ambienti in base alla loro destinazione.

Nell'articolo abbiamo analizzato in dettaglio ciascuna delle fasi obbligatorie del calcolo: determinazione della sezione e dell'area effettiva dei condotti, calcolo della velocità dell'aria e selezione dei parametri dei pezzi sagomati. Inoltre, abbiamo evidenziato i requisiti principali riguardanti le dimensioni dei canali di ventilazione e fornito un esempio di calcolo dei condotti per una casa privata.

Scopo dell'esecuzione dei calcoli

Caratteristiche di calcolo e scelta dei condotti d'aria dipendono dal loro tipo e dal materiale di cui sono realizzati. L'ultima caratteristica determina le sfumature che si presentano durante il movimento dell'aria e le peculiarità dell'interazione della massa d'aria con le pareti.

I condotti dell'aria possono essere:

• metallici – possono essere in acciaio nero, zincato, inossidabile;
• in alluminio flessibile ondulato;
• canali di ventilazione in plastica – flessibili e rigidi;
• in tessuto.

Per geometria della sezione, i condotti vengono realizzati rotondi, rettangolari, ovali. Questi ultimi non sono così popolari come i primi due.

Anche se si dispone del progetto più corretto del sistema di ventilazione, un errore nella scelta delle sezioni dei condotti può portare a un'interruzione della circolazione dell'aria.

La conseguenza di errori nei calcoli sarà un'umidità elevata, e successivamente muffa e funghi nell'ambiente. Senza un corretto calcolo dell'area di tutti i componenti, non è possibile selezionare gli elementi adatti del sistema di ventilazione.

Da questo parametro dipende:

• la velocità del flusso d'aria e il suo volume;
• il grado di tenuta dei giunti;
• la rumorosità del sistema di ventilazione;
• il consumo elettrico.

I calcoli eseguiti correttamente permetteranno di risparmiare denaro, poiché la quantità di materiale sarà determinata con precisione. Ma oltre alle questioni economiche, i parametri principali sono comunque quelli della ventilazione, che garantiscono condizioni di vita confortevoli per le persone.

Informazioni generali per il calcolo dell'area della sezione

L'area dei tubi per il condotto viene calcolata in base a diversi valori:

1. Per conformità ai parametri sanitario-igienici (SanPiN).
2. In base al numero di abitanti.
3. In base all'area delle stanze.

Il risultato può essere ottenuto sia per una singola stanza che per l'intera casa. Per il calcolo esistono programmi speciali con algoritmi incorporati. Un'altra opzione di calcolo è l'uso di formule.

L'area della sezione dei condotti durante la progettazione viene scelta in modo che l'aria si muova a una velocità più o meno costante per tutta la lunghezza. Lungo tutta l'estensione del sistema, la quantità di aria è diversa, quindi l'area della sezione del condotto deve aumentare con l'aumento del volume della massa d'aria.

Se si considera la ventilazione di estrazione, la quadratura della sezione aumenta man mano che ci si avvicina al ventilatore. Solo così si può garantire una velocità della massa d'aria più o meno uniforme per tutta la lunghezza del condotto.

Con l'aumento della sezione circolare, la velocità del flusso d'aria diminuisce. Anche il rumore aerodinamico si riduce. Lo svantaggio di tali condotti è l'ingombro della struttura, che ne impedisce l'installazione nello spazio tra il soffitto grezzo e quello sospeso, nonché il costo maggiore.

Se questa possibilità non c'è, si può preferire una geometria rettangolare, poiché l'altezza della sezione rettangolare è minore. D'altra parte, i prodotti rotondi sono più facili da installare e hanno anche i loro vantaggi operativi.

Poiché i condotti rotondi non sempre si integrano nell'arredamento, e quelli rettangolari, più estetici, sono costosi, come alternativa vale la pena considerare i prodotti ovali. Sono sia ergonomici che efficienti.

La scelta dell'una o dell'altra opzione dipende dalle priorità dell'utente. Se al centro dell'attenzione ci sono il risparmio energetico, il rumore minimo e tutte le possibilità di installazione di una rete ingombrante, la scelta migliore è la forma rotonda del condotto.

Fasi di esecuzione del calcolo

I lavori di calcolo consistono in diverse fasi:

1. Elaborazione dello schema generale del sistema di ventilazione. Qui devono essere indicati le lunghezze dei tratti rettilinei, le parti di curvatura e il loro tipo, i punti di variazione della sezione.
2. Scelta del tasso di ricambio d'aria, identico ai requisiti sanitario-igienici.
3. Calcolo della velocità di movimento delle masse d'aria attraverso il condotto. Questo parametro dipende dal tipo di ventilazione, che può essere naturale o forzata.
4. Calcolo dell'area dei condotti e di altri parametri.

Esistono molti programmi per eseguire tali calcoli.

I calcoli mediante formule per un sistema complesso non sono un compito semplice. Per una casa di piccole dimensioni, il calcolo dell'area dei singoli elementi e della sezione dei condotti è del tutto possibile.

Calcolo della sezione del condotto

L'espressione utilizzata per calcolare la quadratura degli elementi sagomati e dei condotti d'aria è la seguente:

Sc = (L × 2.778) : V,

dove:

• Sc — area in sezione trasversale;
• L — portata del flusso d'aria circolante nel sistema;
• 2.778 — coefficiente che armonizza le diverse dimensioni;
• V — velocità della massa d'aria in un punto specifico, misurata in metri al secondo.

Il risultato del calcolo sarà un valore espresso in cm².

Esiste anche una formula alternativa:

S = L : k × V,

Il coefficiente K in questo caso è pari a 3600.

Determinazione dell'area effettiva del condotto

L'area regolare di ventilazione per canali di ventilazione circolari si calcola con la formula:

S = (π x D2) : 400,

dove:

• S — area effettiva;
• D — diametro.

Per condotti a sezione rettangolare:

S = (A × B) : 100,

dove:

• S — area effettiva;
• D — diametro;
• A — altezza del condotto d'aria;
• B — larghezza della struttura.

L'area della sezione per un tubo a sezione ovale si calcola con la formula:

S = π × A × B : 4,

dove:

• A — diametro maggiore dell'ovale;
• B — diametro minore rispettivamente.

Esistono anche altre formule per calcolare l'area del condotto d'aria.

Utilizzando un documento normativo come lo SNiP, è possibile confrontare le dimensioni delle sezioni dei condotti d'aria con i valori richiesti. In questo modo, la dimensione appropriata del condotto viene determinata ancora più facilmente.

Alcuni produttori nelle descrizioni dei condotti d'aria forniscono nomogrammi. Essi sono presenti anche nella letteratura normativa.

Nomogramma per condotto d'aria metallico a sezione circolare. I valori da esso vengono inseriti nella formula. Tutti i condotti flessibili sono completati con tali schemi (+)

Dai nomogrammi si può ricavare il valore dell'area della sezione. Esso è approssimativo, ma adatto per creare un sistema con un livello minimo di rumore.

Per trovare le dimensioni del condotto d'aria per una specifica diramazione del tubo attraverso la quale viene trasportato un determinato volume d'aria, è necessario eseguire le seguenti operazioni:

1. Individuare sul nomogramma il punto di intersezione tra il volume d'aria spostato in 1 ora e la linea di velocità massima per il tratto di calcolo.
2. Vicino a questo punto trovare il valore del diametro più adatto.

Inoltre, disponendo del nomogramma, non solo si può facilitare il calcolo della sezione dei condotti d'aria e delle parti sagomate, ma anche specificare le perdite di carico su un tratto della condotta d'aria alla velocità stabilita.

Non è obbligatorio utilizzare il nomogramma; è possibile determinare l'area della sezione necessaria in base alla velocità della massa d'aria.

Calcolo della velocità dell'aria

Utilizzando formule o tabelle speciali, si calcola la velocità del condotto dell'aria. Il parametro chiave qui è il tasso di ricambio, che determina il volume d'aria per una ventilazione completa di un ambiente di volume 1 m³ in 1 ora.

Gli specialisti raccomandano, per determinare il tasso di ricambio, di studiare le condizioni specifiche in impianti industriali in funzione per i quali si dispongono dati effettivi sulle emissioni di gas, vapori tossici, ecc. È meglio effettuare un calcolo autonomo utilizzando le formule.

Per semplificare i calcoli esistono tabelle speciali da cui si può prendere un valore pronto del tasso di ricambio, ma bisogna tenere presente che riportano parametri arrotondati.

La formula per calcolare il tasso di ricambio è la seguente:

N = V : W,

dove:

• N — il tasso di ricambio cercato;
• V — il volume di aria fresca che entra nell'ambiente in un'ora;
• W — il volume della stanza.

L'unità del tasso di ricambio è il numero di volte/ora, V si misura in mᶾ/h, il volume in mᶾ.

Consideriamo un esempio concreto di determinazione della quantità d'aria necessaria in base al tasso di ricambio.

Si ha una stanza abitabile di volume 22 mᶾ. Per essa sarà necessaria aria: L = 22 x 6 = 132 m³, dove 6 è il tasso di ricambio d'aria preso dalla tabella.

La velocità di spostamento della massa (V) si misura in m/s e si determina con la formula:

V = L : 3600 x S,

dove:

• L — l'aria utilizzata (mᶾ/h);
• S — l'area del condotto in sezione (mᶾ).

Inoltre, altri 2 parametri influenzano la velocità di movimento dell'aria: il livello di rumore e il coefficiente di vibrazione. Durante la progettazione del sistema è necessario tenerli assolutamente in considerazione.

Esempio di calcolo per un piccolo cottage

Per il calcolo è stato preso un cottage con una superficie interna di 108,8 m² e un'altezza dal pavimento al soffitto di 3 m. All'interno ci sono un soggiorno, una camera da letto, una camera per bambini, una cucina, un bagno. Si assume il tasso di ricambio pari a 1.

Il sistema di ventilazione permette di eliminare dall'ambiente le impurità dannose per la salute — potenzialmente pericolose e che provocano reazioni allergiche, peggiorando il benessere.

Innanzitutto si calcola la quantità di aria estratta e immessa complessiva per l'edificio.

A tal fine si applica la metodologia SNiP:

1. Poiché la camera da letto e il soggiorno hanno la stessa superficie, la quantità di aria estratta da essi è 21 x 3 x 1 = 63 mᶾ/h.
2. Per la camera dei bambini — 24 x 3 x 1 = 72 mᶾ/h.
3. Per la cucina — 22 x 3 x 1 + 100 = 166 mᶾ/h.
4. Per il bagno — 10 x 3 x 1 = 30 mᶾ/h.
5. In totale: 63 x 2 + 48 + 166 + 30 = 394 mᶾ/h.

Il corridoio e l'ingresso non sono stati considerati nel calcolo. I 100 mᶾ sono il volume che viene espulso attraverso la cappa in cucina.

La corretta distribuzione dei flussi d'aria in casa è anche un aspetto molto importante. Negli edifici di questo tipo si installa solitamente un sistema di ventilazione naturale. L'elemento forzato è comunque presente — la cappa da cucina.

Successivamente si determinano i diametri dei canali di ventilazione. Poiché la cappa espelle forzatamente 100 m³, restano da distribuire i restanti 294 m³. Questi verranno evacuati naturalmente attraverso 2 condotti. Per ciascuno toccherà: 294 : 2 = 147 m³.

Poiché nei condotti di ventilazione naturale la velocità dell'aria oscilla tra 0,5 e 1,5 m/s, di solito nei calcoli si assume il valore medio – 1 m/s. Sostituendo i valori noti nella formula S = L : k × V, si ottiene: S = 147 : 3600 × 1 = 0,0408 m².

Ora è possibile determinare il diametro del condotto a sezione circolare con la formula: S = (π × D²) : 400 oppure 0,0408 = (3,14 × D²) : 400.

Risolvendo questa equazione con un'incognita, mediante semplici calcoli, si trova che il diametro del condotto è pari a 2,28 mm. A questo valore si abbina la misura standard superiore più vicina del tubo.

Con questa tabella di conversione è possibile scegliere il diametro equivalente di un condotto con sezione circolare. Questo semplifica notevolmente il calcolo.

Quando si installa un condotto a sezione rettangolare, se ne sceglie la dimensione dalla tabella in base all'area. Il valore superiore più vicino è 200 × 250 mm.

Con lo stesso schema si determina l'area della sezione del raccordo per la cappa da cucina, con la differenza che qui la velocità dell'aria è pari a 3 m/s. S = 100 : 3600 × 3 = 0,083 m² oppure diametro 107 mm.

La tabella di conversione è necessaria quando si devono calcolare condotti a sezione rettangolare utilizzando la tabella per i condotti circolari. Qui sono presentati i diametri dei condotti a sezione circolare in cui la perdita di pressione per attrito è uguale al valore corrispondente in una struttura rettangolare.

Esistono tre modi per determinare il valore equivalente:

• in base alla velocità;
• in base alla sezione trasversale;
• in base alla portata.

Queste grandezze sono legate a diversi parametri del condotto. Per ciascuna esiste una metodologia individuale per l'uso delle tabelle. L'importante è che, indipendentemente dal metodo applicato, il valore della perdita di pressione per attrito risulti uguale.

In conclusione si effettua una verifica della velocità: V = 147 : (3600 × 0,0408) = 1,0 m/s. Ciò corrisponde al limite consentito.

Pezzi sagomati e loro calcolo

Durante il montaggio dei condotti d'aria, i tratti rettilinei di diverse dimensioni vengono collegati mediante raccordi sagomati.

Nella produzione sia di condotti che di prodotti sagomati è necessario calcolare la loro superficie. Senza di ciò non è possibile determinare correttamente la quantità di materiale necessaria per la fabbricazione dei pezzi.

Ai prodotti sagomati appartengono:

1. Curve. Vengono utilizzate per cambiare la direzione del condotto dell'aria a qualsiasi angolazione. Possono essere sia rotonde che rettangolari o ovali.
2. Transizioni. Collegano condotti d'aria di diversa sezione. La geometria può variare: da rotonda a combinata.
3. Giunti e nippli. Collegano i tratti rettilinei della conduttura.
4. Raccordi a T. Uniscono diramazioni o due rami del condotto.
5. Tappi. Bloccano il flusso d'aria.
6. Croci. Dividono o uniscono i flussi d'aria.
7. Raccordi a S. Garantiscono un passaggio su livelli diversi del condotto.

Per calcolare i parametri necessari dei raccordi, sono necessarie competenze matematiche.

A ciascun raccordo è assegnato un ruolo specifico nel sistema di ventilazione. I produttori progettano ciascuno separatamente. Vengono forniti insieme agli elementi principali.

Un errore commesso in un singolo parametro comporterà un peggioramento delle prestazioni operative del sistema. Non esistono formule predefinite per tali calcoli.

La tabella presenta le dimensioni standard dei condotti d'aria. Anche i professionisti, invece di calcoli complessi, utilizzano tabelle speciali come queste e simili.

Molti progettisti utilizzano programmi speciali e calcolatori online. È sufficiente inserire i valori iniziali e ottenere i parametri pronti in output.

I programmi consentono non solo di determinare i valori necessari di tutti i componenti, ma anche di realizzare il loro sviluppo. Tale sviluppo, stampato su una stampante 3D, consente di effettuare un adattamento perfetto dei canali di ventilazione.

Requisiti principali per il calcolo

Nel determinare i parametri finali dei condotti d'aria, è necessario tenere presente che la determinazione dell'area dei condotti deve garantire che:

1. Viene garantita la temperatura ambiente. Laddove vi è un eccesso di calore, è prevista la sua rimozione; laddove vi è una carenza, le perdite sono ridotte al minimo.
2. La velocità dell'aria non riduce in alcun modo il livello di comfort delle persone presenti nel locale. Nelle zone di lavoro è obbligatoria la purificazione dell'aria.
3. Composti chimici nocivi e particelle sospese presenti nell'aria sono in quantità conformi al GOST 12.1.005-88.

Per alcuni locali, una condizione obbligatoria per la scelta dell'area dei condotti d'aria è il mantenimento costante della sovrapressione e l'esclusione dell'immissione di aria dall'esterno.

Nel calcolare la resistenza della linea principale, si considerano le perdite di carico. Affinché il flusso d'aria possa superare la resistenza durante il movimento, è necessaria una pressione adeguata.

Nella categoria di locali in cui è necessaria una sovrappressione, rientrano gli scantinati, nonché i locali in cui possono accumularsi sostanze nocive.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Programma online a supporto dell'ingegnere progettista:

Video sull'organizzazione della ventilazione di una casa privata in generale:

L'area della sezione, la forma, la lunghezza del condotto — sono alcuni dei parametri che determinano le prestazioni del sistema di ventilazione. Un calcolo corretto è estremamente importante, poiché da esso dipendono la capacità di passaggio dell'aria, la velocità del flusso e il funzionamento efficace dell'intera struttura.

Utilizzando un calcolatore online, il grado di precisione del calcolo sarà superiore rispetto al calcolo manuale. Questo risultato si spiega con il fatto che il programma arrotonda automaticamente i valori a quelli più precisi.

Ha esperienza personale nella progettazione, installazione e calcolo di un sistema di condotti d'aria? Desidera condividere le conoscenze acquisite o porre domande sull'argomento? Per favore, lasci commenti e partecipi alle discussioni – il modulo per i feedback si trova qui sotto.