Толщина стали воздуховодов: война экономики и физики
Without a second though subcontractors replace black steel air ducts with galvanized ones, made of thinner metal sheets, as part of the «budget optimization». There is a valid reason why such solution is quite dangerous in the modern architecture. And in general, correct selection of steel thickness is becoming more and more important and. quite not simple.
Описание:
В рамках «оптимизации бюджета» подрядчики, недолго думая, меняют воздуховоды из черной стали на оцинкованные, выполненные из более тонких листов. Есть веская причина, по которой в современной архитектуре такое решение весьма опасно. Да и вообще правильный выбор толщины стали становится все более актуальным и… совсем непростым.
Ключевые слова: деформация, воздуховод, прочность, расчет толщины стали, сечение воздуховода
Толщина стали воздуховодов: война экономики и физики
А. Ю. Иванов, руководитель проектной мастерской ООО «Траст инжиниринг»
К. С. Каргапольцева, главный конструктор ООО «Траст инжиниринг»
А. И. Павельчак, главный инженер проекта ООО «Траст инжиниринг»
В рамках «оптимизации бюджета» подрядчики, недолго думая, меняют воздуховоды из черной стали на оцинкованные, выполненные из более тонких листов. Есть веская причина, по которой в современной архитектуре такое решение весьма опасно. Да и вообще правильный выбор толщины стали становится все более актуальным и… совсем непростым.
Истоки проблемы
Задайте любому профильному проектировщику вопрос о том, какой толщины должны быть воздуховоды противодымной вентиляции, и получите мгновенный и чаще всего неправильный ответ: «Что за глупый вопрос? По СП – 0,8 мм».
Основа такого утверждения лежит намного глубже, чем тема экономии на металле, и берет свое начало в уютных дорогих офисах девелоперов и архитекторов.
Обычно проектирование объектов «большой архитектуры» происходит по одному и тому же отлаженному сценарию. Реализуя концепцию, архитекторы редко привлекают в качестве консультантов инженеров, поэтому вспоминают о технических помещениях, шахтах и воздухозаборниках в самую последнюю очередь, размещая их в самых «неликвидных» и ненужных (для архитекторов) местах.
Все бы ничего, но наряду с красивыми картинками в концепции содержится таблица ТЭПов, в которой декларируется полезная площадь. Скажем, в ней указано, что «на подземной стоянке размещается 600 машиномест». Девелопер интуитивно переводит эти цифры в рубли, а когда на более поздних этапах проектирования призываются на помощь инженеры, которые требуют изменить местоположение, количество и размеры вентиляционных камер в ущерб полезной площади, сделать это становится невозможно. «Вы съедаете четыре машиноместа – это 20 млн руб. Вписывайтесь в то, что есть»!
В дополнение к этому девелоперы и архитекторы настойчиво уменьшают высоту отведенного для коммуникаций запотолочного пространства, заставляя инженеров разгонять воздух и завязывать воздуховоды в узлы, что и приводит к росту сопротивления сети.
Рисунок 1
Исторически сложилось, что в СНиПах и СП рекомендуемые значения толщины стали определялись при условии, что воздуховоды работают при напорах до 1000 Па. Но один пункт СП по вентиляции не является для заказчика настолько весомым, чтобы изменить планировочные решения, пожертвовав полезной площадью. Как следствие, в современных зданиях системы с сопротивлением 1500 Па и более – вполне рядовое явление, которое и заставляет нас погрузиться в размышления.
В этом нелегком деле нам способствуют два пункта СП.
СП 7.13130.2013 «Требования пожарной безопасности к системам вентиляции»: «6.13. …толщину листовой стали для воздуховодов следует принимать расчетную, но не менее 0,8 мм».
СП 60.13330 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» (в версиях разных годов формулировка пропадает и снова возрождается): «…для воздуховодов прямоугольного сечения, имеющих одну из сторон свыше 2000 мм, и воздуховодов сечением 2000×2000 мм толщину стали следует обосновывать расчетом».
В обоих документах упоминается некий «расчет», однако ссылки на методику его выполнения Вы там не найдете – поэтому инженеры по вентиляции о нем и не знают. А знают о нем специалисты в совсем другой области.
Расчет толщины стали
Решив разобраться с проблемой, мы отправились искать правды у конструкторов. Вот каким путем нам пришлось пройти.
Подобный расчет необходимо было выполнить в три шага.
1. Расчет по прочности, который показывает, при каком давлении воздуховод «лопнет» из-за нехватки прочности стали. Очевидно, что такое событие невероятно – ведь все понимают, что воздуховод перестанет выполнять свою функцию задолго до разрыва, – но проверить было необходимо. Итог расчета: лист стали толщиной 0,55 мм не выдержит напора в 7300 Па. Идем дальше.
Рисунок 2.
2. Расчет по деформациям, который, в свою очередь, должен быть разделен еще на два:
а) расчет по пределу текучести – показывает, при каком давлении листы будут «пластично деформированы», проще говоря – сомнутся, как бумага. В штатном же режиме воздуховоды могут прогибаться, но после отключения вентилятора они должны вернуться в исходное состояние. Воздуховод из стали 0,55 мм не сможет это сделать уже при 2200 Па. Именно то, что воздуховод не схлопывается, монтажники считают достаточным основанием для применения более тонких листов. Но они не учитывают третий, самый важный, расчет;
б) расчет по допустимому прогибу. В этом случае стенки воздуховода возвращаются в исходное положение после отключения системы, но при работе прогибы заужают проходное сечение канала. Что считать допустимым прогибом? Если воздуховод «играет» и «хлопает» – это еще допустимый прогиб или уже нет? Сомневаемся, что решения такого уровня можно принимать «на глазок».
Рисунок 3.
Найти прямого указания в нормативных документах не удалось. Тогда мы начали экстраполировать.
В «Пособии по производству и приемке работ при устройстве систем вентиляции и кондиционирования воздуха (к СНиП 3.05.01-85)» указываются отклонения наружных размеров при производстве воздуховодов. Не совсем идеальное совпадение, но уже что-то. В этом документе мы находим указание, что для прямоугольных воздуховодов допускается неплоскостность стенки воздуховода от 5 до 20 мм в зависимости от сечения (см. табл. 18 Пособия).
В пункте 6.13 СП 7.13130.2013 упоминается допустимое уменьшение площади проходного сечения вентиляционных каналов в строительном исполнении на 3 %. Опять-таки не совсем то, что нужно, но тоже близко.
Данные обоих источников более или менее совпадают, поэтому принимаем максимальные прогибы по таблице Пособия и передаем конструкторам.
Расчет пластины – в нашем случае горизонтального листа, который опирается на два фланца и на две вертикальные стороны воздуховода, – не такая простая процедура, как кажется.
Такие расчеты выполняются в специализированных программах, таких как SolidWorks, с помощью метода конечных элементов, когда пластина разделяется на небольшие участки и к каждому из них применяется целый набор дифференциальных уравнений.
Очевидно, что этот способ неприменим в ежедневной работе проектировщика по вентиляции, ведь изучать или вспоминать основы сопромата, осваивать сложную программу стоимостью 3000 долл. в год, когда нужно лишь выбрать толщину стали для воздуховода, – нерациональная трата времени и сил.
Поэтому мы задались целью найти более простой путь, который и обнаружили в книге Д. В. Вайнберга и Е. Д. Вайнберг «Расчет пластин» (1970) и в труде американских ученых российского происхождения С. П. Тимошенко (профессор Стэнфордского университета, на минуточку) и С. Войновского-Кригера «Пластинки и оболочки» (1966).
Мы сверили результаты расчетов по этой методике с результатами в SolidWorks и получили приемлемую для наших целей сходимость. Считаем, что рабочий инструмент для проектировщика найден.
На основе рассмотренной методики была написана программа, определяющая толщину стали прямоугольных воздуховодов с учетом температуры воздуха, а также оформляющая отчет. Воспользоваться расчетом можно на сайте vent.trusteng.ru. Читатели журнала могут использовать промокод ABOK (латинские заглавные буквы).
Испытания
На одном из наших объектов подрядчик намеревался заменить проектные воздуховоды из черной стали толщиной 1,5 мм на оцинкованные из листов толщиной 0,9 мм. Главным козырем подрядчика было применение коротких отрезков воздуховодов длиной 625 мм от фланца до фланца. По его словам: «Мы так всегда делаем, и проблем не бывает».
Для подтверждения своих доводов подрядчик собрал участок воздуховода, к которому подключил тестовый вентилятор, пригласил заказчика и нажал на кнопку «Пуск». Вентилятор натужно гудел в попытках смять воздуховод, что ему, конечно же, не удалось. Это и позволило подрядчику убедить заказчика перейти на оцинкованные воздуховоды – ведь «это позволит увеличить скорость монтажа и снизить стоимость системы». На то, что воздуховод прогнулся, никто внимания не обратил.
Рисунок 4.
Теперь посмотрим на ситуацию со стороны проектировщика.
Во-первых, уже при 735 Па листы продемонстрировали прогиб более 30 мм, что не только превосходит предельные значения по таблице, но и приводит к уменьшению проходного сечения воздуховода более чем на 10 %.
Во-вторых, слабым местом оказались выполненные из стандартной шинорейки фланцы, которые также прогнулись, придавая коробу дополнительный прогиб.
И последнее. Испытания проводились при комнатной температуре, но при 350 °C этот воздуховод дополнительно прогнется еще на 15 %.
С точки зрения проектировщика это испытание полностью провалилось.
Вывод
В современной нестандартной архитектуре невозможно обойтись стандартными решениями по вентиляции, что и приводит к необходимости назначать толщины стали на основании расчетов. По нашему мнению, следует отказаться от практики использовать в сложных системах дымоудаления воздуховоды из оцинкованной стали толщиной 0,9 мм, вернувшись к применению черной стали толщиной не менее 1,5 мм. И вообще, если в проекте применяются вентиляторы с напорной характеристикой более 1000 Па, толщину стали нужно определять исключительно расчетом. Окажутся ли монтажники настолько сообразительными, что начнут устанавливать толстую сталь на самых напорных участках, а по мере удаления от вентилятора переходить на более тонкую, – покажет время.
Please wait.
Поделиться статьей в социальных сетях:
Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.
Подпишитесь на наши статьи и вы будете узнавать свежие новости и получать новые статьи одним из первых!
Статья опубликована в журнале “АВОК” за №1’2022
распечатать статью —> 
pdf версия
Обсудить на форуме
Предыдущая статья
Следующая статья
Статьи по теме
- О стойкости некоторых утеплителей в наружных панелях полносборных зданий
АВОК №4’2011 - Рекомендации по снижению аэродинамического шума в вытяжных вентиляционных системах
АВОК №2’2023 - Компенсаторы и ГОСТы: мнение производителя
Сантехника №5’2023 - Определение сечения воздуховодов методом компенсации статического давления
АВОК №2’2023 - Опыт снижения шума фэнкойлов в номерах гостиниц
АВОК №1’2012 - Проблемы вентиляции высотных офисных зданий
АВОК №4’2023 - Пристенные вентиляторы дымоудаления
АВОК №7’2012 - Инженерные системы многофункциональных жилых комплексов: рекомендации эксперта
АВОК №6’2023 - Особенности проектирования вытяжных систем для туалетов общественных зданий
АВОК №3’2014 - Долговечность и теплозащитные свойства наружных кирпичных стен старинных зданий
АВОК №2’2018
- Библиотека статей
- Комитет АВОК по техническому нормированию
- Каталог компаний
- Экскурсия на производство
- Произведено за рубежом — доступно в России
- Полезные сервисы инженерам
- Технический комитет 474
- Нормативные документы
- Рынок инженерного оборудования
- Каталог примеров расчетов
- Календарь выставок
Онлайн расчет и подбор сечения воздуховода вентиляции
В справочных руководствах приводятся следующие рекомендуемые значения скорости в сечении в зависимости от типа воздуховода:
| Магистральный на промышленном предприятии | 8-12 м/с |
| Магистральный на гражданском объекте | 6 м/с |
| Боковое ответвление от магистрального | 4-5 м/с |
| Распределительный, идущий к решетке или диффузору | 1,5-2 м/с |
Ориентируясь на эти цифры можно расчитать и подобрать на калькуляторе сечение воздуховода вентиляции.
Круглый воздуховод
Расход воздуха, м 3 /ч:
Скорость воздуха, м/ч:
Рекомендуемое сечение = Ø мм *
Прямоугольный воздуховод
Расход воздуха, м 3 /ч:
Скорость воздуха, м/ч:
Рекомендуемое сечение = мм *
* Сечение воздуховода подбирается исходя из:
- Допустимого уровня аэродинамического шума в системе вентиляции (см. СП 51.13330.2011 «Защита от шума» Таблица 1)
- Допустимых потерь давления на вентиляционную сеть
- Площадь круглого и прямоугольного сечения рассчитывается онлайн калькулятором по формуле:
- S = L / (3600 ∙ v)
- где:
- L — расход воздуха, м 3 /ч
- v — скорость воздуха, м/с
Производство
Наша компания производит широкий спектр оборудования для вентиляции и кондиционирования.
Доставка оборудования
Служба логистики опертивно доставит оборудование до вашего объекта, склада или до терминала транспортной компании.
Монтажный отдел
Cпециалисы монтажного отдела сделают монтаж и пуско-наладку системы вентиляции и кондиционирования «под ключ»
Сервисная служба
Cпециалисы сервисного отдела осуществляют плановое обслуживание оборудования, а также его гарантийный и постгарантийный ремонт
Персональный менеджер
Обратившись к нам, Вы будете закреплены за одним менеджером, который будет сопровождать Вас на всех этапах работы. Также, при необходимости, Вам будет оказана инженерная помощь в подборе оборудования.
Акции апреля 2023
В этом месяце на ряд продукции проходит сезонная акция. Цены снижены. Товары в наличии на складе.
Составляющие воздуховода из оцинкованной стали толщиной 0,4 мм
Для нормального функционирования вентиляции требуется правильная установка воздуховодов вместе с другими элементами вентиляции.
Мы занимаемся выпуском круглых воздуховодов и фасонных изделий из оцинкованной стали (металл толщиной 0,4 мм). Помимо продажи, компания занимается монтажом. Заказать возможно изделия любой длины и диаметра.
Воздуховоды круглого сечения делают из оцинкованного листа или нержавеющей стали. Тип соединения в них предусмотрен ниппельный с дополнительной фиксацией саморезами или заклепками.
Круглые воздуховоды бывают нескольких видов:
- Жесткие;
- Полужесткие;
- Гибкие.
В зависимости от используемой технологии круглые воздуховоды бывают: спиральнонавивные, прямошовные.
Преимущества воздуховодов круглого сечения
- Имеют большую жесткость;
- Лучшие аэродинамические характеристики;
- Оптимальное качество фасонных частей и фланцевых соединений, а также герметичность ниппельного соединения. Это сокращает потери давления в сети, утечки воздуха и улучшает шумовые характеристики.
При помощи фасонных изделий соединяются разводки и узлы воздуховодов и нестандартные части. К ним относятся переходы, крестовины, отводы, уголки, и т.д. Формы и конфигурации фасонных изделий могут быть выполнены в разных вариантах.
Много воздуховодов и фасонных частей входят в состав систем кондиционирования и вентиляции. В них используются устройства с круглым и прямоугольным сечением.
Благодаря большому ассортименту фасонных частей можно монтировать воздуховоды разной конфигурации: заглушка, фланцы, переход, отвод 45 градусов, отвод 90 градусов, утка, шиберная заслонка, тройник.
Компания «Венти» производит круглые воздуховоды и фасонные изделия из оцинкованной стали высокого качества. Если вы хотите заказать эту продукцию, к вашим услугам прайс-лист.
8-800-222-17-13
+7 (495) 989-63-58
+7 (926) 838-50-82
Толщина воздуховодов в зависимости от сечения
В соответствии с пунктом 6.13 СП 7.13130.2013, «толщину стали для воздуховодов с нормируемым пределом огнестойкости следует принимать не менее 0,8 мм».
В рабочей документации марки «ОВ» толщины транзитных участков воздуховодов с нормируемым пределом огнестойкости приняты по К.2 Приложения К СП 60.13330.2013 (или по Л.2 Приложения Л СП 60.13330.2012), а именно, для воздуховодов круглого сечения — 1,0 мм, для воздуховодов прямоугольного сечения — 0,9 мм.
Допустимо ли, руководствуясь положением пункта 6.13 СП 7.13130.2013, принять толщину стали 0,8 мм для воздуховодов диаметров 100, 125, 160 мм с нормируемым пределом огнестойкости?
1. Пункт 7.11.4 свода правил СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», включённый в Перечень национальных стандартов и сводов правил, в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований «Технического регламента о безопасности зданий и сооружений», гласит:
«Воздуховоды с нормируемым пределом огнестойкости, а также теплозащитные и огнезащитные покрытия этих воздуховодов следует предусматривать из негорючих материалов согласно требованиям СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности».
2. При этом, положение пункта 6.13 СП 7.13130.2013, устанавливающего минимально возможную толщину листовой стали 0,8 мм для воздуховодов с нормируемыми пределами огнестойкости, необходимо применять совместно с положением пункта 6.14 данного свода правил, который гласит:
«Воздуховоды из негорючих материалов следует предусматривать в соответствии с требованиями СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».
3. Пункт 7.11.7 СП 60.13330.2016 гласит:
«Вентиляционные сети воздуховодов следует предусматривать из унифицированных стандартных деталей.
Воздуховоды из хризотилацементных (асбестоцементных) конструкций не допускается применять в системах приточной вентиляции. Воздуховоды должны иметь покрытие, стойкое к транспортируемой и окружающей среде.
Толщину листовой стали для металлических воздуховодов следует принимать по приложению К.
При этом толщина листовой стали для конструкции воздуховодов с нормируемым пределом огнестойкости должна быть не менее 0,8 мм согласно сводов правил по пожарной безопасности, обеспечивающих выполнение требований Технического регламента о требованиях пожарной безопасности»(то есть свода правил СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности». — прим.).
4. Пункты К.2 и К.4 Приложения К СП 60.13330.2016 гласят:
«К.2 Толщину листовой стали для воздуховодов, по которым перемещается воздух температурой не выше 80 °С, следует принимать, не более:
- для воздуховодов круглого сечения — диаметром, мм: