Что такое аэродинамический расчёт системы вентиляции?

Аэродинамический расчёт — определение потерь давления во всех участках вентиляционной сети (трение в воздуховодах + местные сопротивления) для выбора вентилятора с нужными параметрами Q (расход) и P (давление). Цель: найти суммарное сопротивление сети и совместить характеристику сети с характеристикой вентилятора — получить рабочую точку.

Какая формула используется для расчёта потерь давления на трение?

Потери давления на трение: ΔPтр = λ × (l/D) × (ρ × v² / 2), где λ — коэффициент гидравлического трения (Дарси), l — длина участка (м), D — гидравлический диаметр (м), ρ — плотность воздуха (1,2 кг/м³ при 20°C), v — скорость воздуха (м/с). Для круглых воздуховодов D = диаметру, для прямоугольных D = 2ab/(a+b) — эквивалентный диаметр.

Как считаются местные сопротивления в вентиляционной сети?

Потери давления в местных сопротивлениях (отводы, тройники, решётки): Z = ξ × (ρ × v² / 2), где ξ — коэффициент местного сопротивления (КМС). КМС определяются по справочнику Идельчника или ГОСТ Р 56016. Типичные КМС: отвод 90° — 0,3–1,5; тройник на ответвление — 0,5–2,0; решётка вытяжная — 1,5–3,0; клапан обратный — 1,0–2,0.

Что такое «магистральный участок» при аэродинамическом расчёте?

Магистральный (расчётный) участок — ветка сети с наибольшими потерями давления (обычно самая длинная или с наибольшим числом местных сопротивлений). Суммарные потери по магистральному участку = расчётное давление, которое должен развить вентилятор. Остальные ветки «увязываются» в него через дросселирование или перерасчёт сечений.

Какой запас по давлению закладывать при выборе вентилятора?

Рекомендуемый запас: 15–20% по давлению и 10–15% по расходу. Но не более 25% — иначе вентилятор будет работать вне зоны максимального КПД (шум, вибрация, перегрев). Лучше выбрать вентилятор с регулировкой частоты (частотный привод) и подобрать рабочую точку при пуско-наладке.

В чём разница между статическим и полным давлением вентилятора?

Полное давление (Pпол) = статическое (Pст) + динамическое (Pдин = ρv²/2). В аэродинамическом расчёте сети используется полное давление. В паспорте вентилятора обычно указывается полное давление. Статическое давление — то, что «создаёт» вентилятор за вычетом скоростного напора на выходе. При подборе вентилятора сравниваем потери сети с полным давлением.

Вентиляция · 9 мин чтения · Обновлено: 08.07.2026

Аэродинамический расчёт системы вентиляции: метод и формулы

«Аэродинамический расчёт — основа выбора вентилятора: без него нельзя определить ни нужное давление, ни рабочую точку»

Аэродинамический расчёт системы вентиляции — определение потерь давления воздуха во всех участках вентиляционной сети (трение о стенки воздуховодов + местные сопротивления) с целью подбора вентилятора с соответствующим расходом Q и давлением P. Выполняется по методу удельных потерь давления (АВОК, справочник Идельчника, ГОСТ Р 56016).

Коротко о главном

Два вида потерь: трение ΔPтр = λ(l/D)(ρv²/2) и местные Z = ξ(ρv²/2)
Магистральный участок: ветка с максимальными суммарными потерями → давление вентилятора
Рабочая точка: пересечение Q–P характеристики вентилятора и параболы сети
Скорости: 6–10 м/с в магистрали, 4–6 м/с в ответвлениях
Запас: 15–20% по давлению при выборе вентилятора

6–10

м/с — нормируемая скорость в магистральных воздуховодах

1–3

Па/м — удельные потери давления на трение в магистрали

±10%

Допуск увязки ответвлений по давлению

Основные формулы аэродинамического расчёта

Потери давления на трение (Дарси–Вейсбах)

ΔPтр = λ × (l / D) × (ρ × v² / 2)

λ — коэффициент гидравлического трения (для стальных воздуховодов λ ≈ 0,02–0,025)
l — длина участка (м)
D — гидравлический диаметр (м); для прямоугольных: D = 2ab/(a+b)
ρ — плотность воздуха (1,2 кг/м³ при 20°C)
v — скорость воздуха (м/с)

Удельные потери на трение: R = ΔPтр / l (Па/м). Нормируемое значение: 1–3 Па/м для большинства систем.

Потери давления в местных сопротивлениях

Z = ξ × (ρ × v² / 2)

ξ — коэффициент местного сопротивления (КМС). Справочник: Идельчник «Справочник по гидравлическим сопротивлениям» или ГОСТ Р 56016.

Элемент	КМС (ξ)	Примечание
Отвод 90° (r/D=1,5)	0,17–0,35	Зависит от r/D
Отвод 90° прямоугольный	0,3–1,5	Зависит от a/b и r/D
Тройник на ответвление	0,5–2,0	Зависит от угла и соотношения расходов
Тройник на проход	0,1–0,4	Всегда меньше, чем на ответвление
Решётка вытяжная	1,5–3,0	По каталогу изготовителя
Клапан обратный	1,0–2,0	По каталогу
Гибкий воздуховод (1 м)	0,3–0,8	Зависит от складок

Нормируемые скорости воздуха в воздуховодах

Тип участка	Скорость (м/с)	Удельные потери (Па/м)
Магистральные воздуховоды	6–10	1–3
Ответвления	4–6	0,5–1,5
Решётки, диффузоры	2–4	—
Вентиляторное отверстие	6–12	—
Жилые здания (тихие системы)	2–5	0,2–0,8

Пример аэродинамического расчёта

Условие: вытяжная система, 3 ответвления по 1000 м³/ч каждое, итого 3000 м³/ч. Длина магистрали 20 м, воздуховоды стальные круглые.

Шаг 1: Определить диаметр магистрали

Принять v = 8 м/с. F = L/v = 3000 / (3600 × 8) = 0,104 м². D = √(4F/π) = √(4×0,104/3,14) = 0,364 м → принимаем D = 355 мм.

Уточнённая скорость: v = 3000 / (3600 × π×0,355²/4) = 8,48 м/с.

Шаг 2: Потери на трение в магистрали

Динамическое давление: Рдин = ρv²/2 = 1,2 × 8,48² / 2 = 43,2 Па.

λ = 0,022 (стальные трубы). R = λ/D × Рдин = 0,022/0,355 × 43,2 = 2,68 Па/м.

Потери на трение: ΔPтр = 2,68 × 20 = 53,6 Па.

Шаг 3: Местные сопротивления

3 отвода 90° (ξ=0,25 каждый): Z_отводы = 3 × 0,25 × 43,2 = 32,4 Па. 2 тройника (ξ=0,35): Z_тройники = 2 × 0,35 × 43,2 = 30,2 Па. Решётка (ξ=2,0, v=3 м/с): Z_рш = 2,0 × 1,2 × 9/2 = 10,8 Па.

Итого местные: 73,4 Па.

Шаг 4: Суммарные потери

ΔP = 53,6 + 73,4 = 127 Па → потребуемое давление вентилятора с запасом 15%: P = 127 × 1,15 = 146 Па.

Нужен подбор вентилятора по Q и P?

Подберём радиальный вентилятор или крышный вентилятор по вашим расчётным параметрам. Предоставим аэродинамические характеристики для верификации рабочей точки.

Увязка ответвлений

После расчёта магистрали каждое ответвление «увязывается» — его потери давления должны совпадать с потерями в магистрали на том же узле (расчётная невязка ≤10%). Способы увязки:

Подбор диаметра: подобрать диаметр ответвления так, чтобы потери совпали. Более академичный метод.
Регулировочный клапан: если потери ответвления меньше магистральных — «задросселировать» клапаном. Быстро, но с потерей энергии.
Диафрагма (шайба): дешёвый постоянный дроссель. Применяется в небольших системах.

Невязка > 10% — риск дисбаланса системы после пуска: одни помещения будут переснабжаться, другие недоснабжаться.

Подбор вентилятора по рабочей точке

Характеристика сети — парабола: P = R × Q², где R = ΔPрасч / Q²расч. Рабочая точка вентилятора — пересечение этой параболы с кривой Q–P из паспорта вентилятора.

Требования к рабочей точке:

Находится в зоне максимального КПД вентилятора (обычно 75–90% от Q_max при данном P)
Не попадает в зону нестабильной работы (левее максимума давления на Q–P кривой)
Запас по давлению: рабочая точка должна быть на 10–20% ниже максимума давления вентилятора

1

Составить схему сети и разбить на участки
Нарисовать аксонометрическую схему системы. Разбить на участки с постоянным расходом. Пронумеровать участки от концевых точек к вентилятору.
2

Задать скорости и определить сечения воздуховодов
Принять скорости: магистраль 6–10 м/с, ответвления 4–6 м/с. Рассчитать требуемое сечение F = L/v и подобрать ближайший стандартный размер.
3

Рассчитать потери давления на трение и в местных сопротивлениях
Для каждого участка: ΔPтр = λ(l/D)(ρv²/2). Для каждого фасонного элемента: Z = ξ(ρv²/2). Суммировать по магистральному участку.
4

Увязать ответвления
Для каждого ответвления подобрать диаметр так, чтобы его потери давления равнялись потерям в магистрали на том же узле (±10%). Если разница больше — установить регулировочный клапан.
5

Подобрать вентилятор по рабочей точке
Построить характеристику сети P = R×Q². Наложить на Q–P кривые доступных вентиляторов. Выбрать вентилятор, у которого рабочая точка находится в зоне максимального КПД.

Часто задаваемые вопросы

Что такое аэродинамический расчёт вентиляции?

Определение потерь давления во всех участках сети для выбора вентилятора с нужными Q (расход) и P (давление). Результат — параметры вентилятора и рабочая точка на Q–P характеристике.

Какая формула для потерь на трение в воздуховоде?

ΔPтр = λ × (l/D) × (ρv²/2), где λ — коэффициент трения (≈0,022 для стали), l — длина участка, D — гидравлический диаметр, ρ = 1,2 кг/м³, v — скорость воздуха. Для прямоугольных воздуховодов: D = 2ab/(a+b).

Как считаются местные сопротивления?

Z = ξ × (ρv²/2), где ξ — КМС из справочника Идельчника. КМС отвода 90°: 0,17–1,5; тройника: 0,5–2,0; вытяжной решётки: 1,5–3,0. Сумма всех местных сопротивлений по магистрали обычно составляет 40–60% от суммарных потерь.

Что такое магистральный участок?

Ветка сети с наибольшими потерями давления (обычно самая длинная). Сумма потерь по магистральному участку — это требуемое давление вентилятора. Остальные ветки увязываются в него через регулировку диаметра или клапанами.

Как определить рабочую точку вентилятора?

Построить характеристику сети P = R×Q² (парабола). Наложить на кривую Q–P вентилятора. Точка пересечения — рабочая. Она должна быть в зоне максимального КПД (не в левой части кривой, не у срыва потока).

Какой запас давления закладывать при выборе вентилятора?

15–20% по давлению и 10–15% по расходу. Запас более 25% смещает рабочую точку в зону низкого КПД — вентилятор шумит, потребляет лишнюю энергию. Лучше выбрать вентилятор с частотным приводом и настроить при пуско-наладке.

Чем отличается статическое давление от полного?

Полное = статическое + динамическое (ρv²/2). В аэродинамическом расчёте потери сети сравниваются с полным давлением вентилятора. Статическое давление — давление вентилятора за вычетом скоростного напора на его выходе.

Подберём вентилятор по расчётным параметрам

Укажите расход (м³/ч) и требуемое давление (Па) — подберём из каталога с предоставлением аэродинамической характеристики.