Фасонные изделия для воздуховодов: виды отводов, тройников и переходов, потери давления и выбор

Колено 90° без радиуса отнимает у воздуха в восемь раз больше давления, чем плавный отвод с радиусом в полтора диаметра: коэффициент сопротивления 1,2 против 0,15. При скорости 6 м/с это 26 Па против 3 Па на одной детали, а на магистрали с несколькими поворотами такие потери складываются.

Воздуховоды фасонные, то есть отводы, тройники, переходы и прочие детали между прямыми трубами, добавляют к потерям на трение местные сопротивления. У каждой фасонной детали свой коэффициент сопротивления, поэтому потери считают для каждой детали отдельно.

Какие детали относят к фасонным изделиям воздуховодов

ГОСТ Р 70349-2022 (приказ Росстандарта от 12.09.2022 № 907-ст, действует с 1 января 2023 года) называет фасонной деталью часть воздуховода, которая меняет направление потока, сливает или разделяет его, расширяет или сужает. В перечне стандарта стоят отводы 90°, 45°, 30° и 15°, переходы, прямые участки с врезками (тройник и крестовина), коробки с врезками и детали, изготовленные по эскизу.

Фасонная деталь меняет поток, а прямая труба только проводит его. Утки в перечне стандарта нет, а в каталоге Zonda к этим деталям добавлены заглушки, врезки и ниппели, и для удобства подбора детали делятся по задаче: отвод поворачивает поток, тройник, крестовина и врезка делят или собирают его, переход меняет сечение, утка смещает трассу, а заглушка и ниппель закрывают и соединяют участки.

Метраж и массу металла по фасонным деталям считают по разверткам, формулы и калькулятор лежат в статье про расчет площади воздуховодов и фасонных изделий. Какие вообще бывают трубы, от гибких до спиральных, видно по статье про виды воздуховодов.

Сколько давления отнимают фасонные изделия воздуховодов

Потери в местном сопротивлении равны произведению коэффициента местного сопротивления (КМС, обозначается ζ) на динамическое давление потока ρ·v²/2. КМС показывает, какую долю скоростного напора деталь забирает себе. Сколько это в паскалях? Плотность воздуха в расчетах берут 1,2 кг/м³, поэтому при скорости 6 м/с динамическое давление равно 21,6 Па, и каждый КМС умножается на эту цифру.

Форма детали меняет потери в несколько раз, а скорость растит их в квадрате. Значения в таблице взяты из справочных таблиц ASHRAE, которые опираются на данные Идельчика и других авторов. Исключение составляет последняя строка: внезапное расширение для перехода с диаметра 200 на 400 мм считают по формуле Борда-Карно. Скорость принята 6 м/с в сечении воздуховода, тройник дан для ответвления с половиной расхода и отношением площадей 0,5.

Для примера возьмем магистраль с восемью отводами. Если вместо острых колен поставить гладкие отводы с радиусом 1,5 диаметра, вентилятор освободится от 8 × (25,9 − 3,2), то есть от 180 Па. Советский норматив ВСН 353-86 принимает для круглых отводов фиксированные КМС 0,35 для 90° и 0,23 для 45°, а таблица выше дает для гладкого отвода с радиусом 1,5 диаметра 0,15, поэтому для всей сети держатся одного источника.

Отвод вентиляционный: угол, радиус и число звеньев

Отвод вентиляционный поворачивает поток на заданный угол. ГОСТ Р 70349-2022 перечисляет отводы 90°, 45°, 30° и 15°, а потери зависят от угла, радиуса изгиба и числа звеньев. У круглого гладкого отвода 90° КМС падает с 0,71 при радиусе в полдиаметра до 0,22 при одном диаметре и до 0,15 при полутора.

С 1,5 до 2 диаметров КМС падает всего с 0,15 до 0,13, а габарит узла растет. При двух с половиной диаметрах КМС 0,12. Поэтому в стесненной шахте или над потолком радиус 1,5 диаметра оказывается разумным пределом, а больший радиус занимает место ради сотых долей коэффициента.

Радиус зависит от диаметра, и РД 95 933-91 (документ 1991 года) задает у фальцевых отводов 90° диаметром 100–315 мм радиус 1,5 диаметра, а в диапазоне 355–630 мм радиус равен диаметру. Для гладких отводов таблица дает КМС 0,15 в первом случае и 0,22 во втором. Если вы собираете спецификацию по каталогу, проверьте, какой радиус заложил производитель, потому что цифры в расчете от этого зависят.

Сегментный отвод из нескольких звеньев хуже гладкого того же радиуса. При радиусе в один диаметр отвод из пяти звеньев дает КМС 0,33, из четырех 0,37, из трех 0,42, тогда как гладкий 0,22. Цифру для гладкого отвода нельзя подставлять на любую деталь из каталога, поэтому при заказе уточняют, из скольких звеньев она собрана.

У отвода 45° при том же радиусе КМС равен 0,6 от значения для 90°. Два отвода по 45° вместо одного 90° дают в сумме 1,2 от значения для одного, если считать их независимыми.

У квадратного гладкого отвода с радиусом по ширине КМС 0,21, почти как у круглого с радиусом по диаметру (0,22). Колено без радиуса при той же форме дает 1,2, а направляющие лопатки снижают его до 0,12–0,18. А что делать, если на радиус нет места? Тогда в прямоугольном колене ставят лопатки.

Тройник вентиляционный и крестовина, их виды по углу ответвления

Тройник вентиляционный, или тройник для вентиляции, делит один поток на два либо собирает два в один. По ГОСТ Р 70349-2022 тройник и крестовина — это прямые участки с одной или несколькими врезками. Тройники для воздуховодов делают с ответвлением под 90°, косые и Y-образные, которые называют штанами.

Чем острее угол ответвления, тем меньше потери на нем. Для ответвления с половиной расхода и отношением площадей 0,5 КМС под 30° равен 0,18, под 45° 0,40, под 60° 0,68 и под 90° 1,4, то есть прямой тройник теряет в 7,8 раза больше косого под 30°. Когда площадь ответвления вырастает до 0,8 от ствола, те же углы дают 0,21, 0,34, 0,52 и 0,94, и значения сближаются.

Выбор типа зависит от доли расхода, которую забирает ответвление. Всегда ли нужен косой тройник? Когда ответвление берет десятую часть потока, КМС при отношении площадей 0,5 равен 0,65 под 30° и 0,97 под 90°, то есть разница около 1,5 раза. При половине потока она вырастает до 7,8 раза. Без расчета расхода по ветвям тут не угадаете, поэтому тип детали вписывают в аэродинамический расчет по КМС.

Крестовина по тому же стандарту относится к прямым участкам с врезками и собирает четыре направления в одной точке. В каталоге она есть как отдельная деталь.

Переход воздуховода, в том числе с круглого на прямоугольный и обратно

Переход воздуховода расширяет или сужает поток либо меняет форму сечения. Советский норматив ВСН 353-86 задает унифицированные переходы круглые, с круглого на прямоугольное и прямоугольные, а длина перехода в нем привязана к паре размеров и начинается от 300 мм. ГОСТ Р 70349-2022 требует учитывать переходы сечений в аэродинамическом расчете как местное сопротивление.

Потери перехода зависят от длины и угла раскрытия. Резкий уступ при расширении теряет по формуле Борда-Карно ζ = (1 − f₁/f₂)² динамического давления в узком сечении. Для перехода с диаметра 200 на 400 мм площади относятся как 1 к 4, и КМС равен 0,56, то есть 12 Па при 6 м/с в узком сечении. Канадские проектные спецификации (Metrolinx, Winnipeg) ограничивают полный угол раскрытия перехода 20° при расширении и 30° при сужении.

Длину перехода задает геометрия: l = (D₂ − D₁) / (2·tg(α/2)). Для перехода с 200 на 400 мм при полном угле 20° получается около 570 мм, а при длине 300 мм угол вырастает примерно до 37°, то есть почти вдвое выше предела из этих спецификаций.

Переход на круглый воздуховод и переходник для вентиляции

Покупатели ищут такую деталь как переходник для вентиляции или переход на круглый воздуховод, хотя в каталоге Zonda она названа переходом. У прямоугольного воздуховода соотношение сторон не должно превышать 1:4 по СП 60.13330.2020 (Приложение К) и ГОСТ Р 70349-2022. В каталоге Zonda для переходов между круглым и прямоугольным сечением есть переход с прямоугольного на круглый ДСВ-18, переход с круглого на прямоугольный ДСВ-29 и позиция ДСВ-30 для соединения изделий различных типов.

Врезка и утка в трассе воздуховода

Врезка присоединяет ответвление к стенке магистрали без разборки трассы: в магистрали вырезают отверстие, и деталь крепят к нему. По ВСН 353-86 врезку выполняют высотой 100 мм, не ближе 50 мм к торцу прямого участка, и сторона врезки должна быть меньше стороны магистрали.

По ВСН 353-86 врезка в магистраль того же сечения не допускается. Для круглой магистрали это значит, что диаметр врезки всегда меньше диаметра трубы. В каталоге есть круглая врезка ДСВ-28 и прямоугольная ДСВ-17.

Утка уводит трассу в сторону и возвращает ее на прежнее направление: два встречных изгиба смещают ось на величину H на участке длиной L. Утку ставят там, где трассе мешают балка или чужая коммуникация. В каталоге это утка круглая ДСВ-21 и утка прямоугольная ДСВ-11.

Заглушки, ниппели и муфты для закрытия и соединения фасонных деталей

Заглушка закрывает свободный торец ответвления или резервный патрубок. Ниппель и муфта соединяют участки, и по ГОСТ Р 70349-2022 ниппель — это короткий патрубок меньшего диаметра, а муфта — это такой же патрубок большего диаметра, и оба плотно входят в соединяемые участки. Для круглых воздуховодов стандарт допускает ниппельное и муфтовое, бандажное и фланцевое соединения, раструбное разрешено только в системах с естественной тягой. У прямоугольных воздуховодов стыкуют шиной или фланцами.

Класс герметичности проверяют после монтажа, и фасонные детали со стыками входят в проверку целиком. СП 60.13330.2020 (Приложение М) делит воздуховоды на классы A, B, C и D. Допустимая утечка в м³/ч на квадратный метр поверхности равна k·p^0,65, где p обозначает давление в воздуховоде в Па, а коэффициент k зависит от класса.

Все воздуховоды с избыточным давлением по отношению к воздуху помещения, кроме вентиляционных камер, должны быть не ниже класса B. Допустимая утечка в системе вентиляции и кондиционирования не превышает 10%. О способах монтажа и креплении труб написано в статье про монтаж воздуховодов, а заглушки и ниппели лежат в каталоге: заглушка круглая и ниппель.

Как выбрать фасонные изделия по сечению, радиусу, материалу и размерам

Выбор идет от общего к частному, и каждый шаг отсекает часть ошибок до заказа.

1. Сечение и размер. Деталь берут под размер воздуховода, а у прямоугольных сетей проверяют соотношение сторон: не больше 1:4.
2. Угол и радиус. Для круглого отвода берут радиус 1,5 диаметра, если позволяет габарит. Острое прямоугольное колено допустимо с направляющими лопатками.
3. Доля расхода в ответвлении. Для малого ответвления разница между тройниками около 1,5 раза, а ответвление с половиной расхода проверяют по КМС косого тройника.
4. Материал и толщина. Толщину стали берут по таблице СП 60.13330.2020, а при избыточном давлении больше 1000 Па не тоньше 1,4 мм.
5. Соединение и класс герметичности. Тип стыка и класс фиксируют в спецификации до заказа.
6. Место рядом с вентилятором. Между вентилятором и первым отводом оставляют прямой участок.

Толщина стали для воздуха до 80 °C зависит от диаметра или большей стороны. Изменение № 3 к СП 60.13330.2020 утверждено приказом Минстроя России от 31.05.2024 № 365/пр и действует с 1 июля 2024 года, значения для круглых и прямоугольных сечений остались прежними.

Колено вплотную к вентилятору перестает подчиняться таблицам КМС. В справочнике ASHRAE по данным AMCA для центробежного вентилятора колено у выхода дает КМС от 2,3 и выше в зависимости от положения, а когда длина прямого участка достигает эффективной, добавка падает до нуля. Производитель вентиляторов Continental Fan приводит в пример потерю подачи около 30% при отводе вплотную к нагнетанию. Greenheck на примере схемы советует оставлять не меньше одного диаметра колеса вентилятора прямой трубы до колена. АВОК рекомендует на входе вытяжного вентилятора прямой участок не менее 500 мм.

Какие фасонные изделия есть в каталоге

В категории «Детали систем вентиляции» собраны фасонные изделия для круглых и прямоугольных систем. Размеры, угол и исполнение инженер подтвердит при подборе под вашу трассу и пришлет спецификацию с ценами.

Все позиции собраны в категории деталей систем вентиляции. Ряд диаметров под эти детали приведен в статье про размеры воздуховодов, сечение по расходу воздуха подбирается в расчете воздуховодов, а требования к стали и покрытию разобраны в статье про оцинкованные воздуховоды по ГОСТ.

Ошибки при выборе и монтаже фасонных деталей

Первая ошибка, колено без радиуса, обходится в 26 Па на каждом повороте при 6 м/с. КМС такой детали 1,2, тогда как гладкий отвод с радиусом 1,5 диаметра теряет 3 Па. Если на радиус нет места, ставят направляющие лопатки.

Вторая ошибка, отвод вплотную к выходу центробежного вентилятора, поднимает КМС колена с 0,22 до 2,3 и выше. Паспортная характеристика вентилятора снята без этого колена, поэтому прямой участок между ними нужен.

Третья ошибка, прямой тройник на ветви с половиной расхода. Ответвление под 90° дает КМС 1,4 против 0,40 у косого под 45°. Тип тройника вписывают в аэродинамический расчет заранее.

Четвертая ошибка, резкий переход, добавляет КМС 0,56 при уступе с 200 на 400 мм. Переход длиной 300 мм раскрывается примерно на 37° при пределе 20° в проектных спецификациях, и потери такого короткого перехода проверяют расчетом.

Пятая ошибка, врезка в магистраль того же сечения. ВСН 353-86 такое не допускает. Сторона врезки должна быть меньше стороны магистрали, и от врезки до торца участка остается не менее 50 мм.

Шестая ошибка, стык без проверки класса герметичности. Утечка через ниппель, муфту или врезку входит в общую допустимую утечку системы, 10%, а класс герметичности проверяют после монтажа.

Частые вопросы

Что такое переходник для вентиляции?

В запросах эту деталь называют переходником, в каталогах переходом. Она соединяет воздуховоды разных размеров или разной формы сечения, например круглый патрубок вентилятора с прямоугольной магистралью.

Какой радиус отвода выбрать для круглого воздуховода?

Радиус 1,5 диаметра дает КМС 0,15. При радиусе в один диаметр КМС 0,22, при полудиаметре 0,71, а при двух диаметрах 0,13.

Нужны ли направляющие лопатки в отводах?

Лопатки ставят в прямоугольных коленях без радиуса, где они снижают КМС с 1,2 до 0,12–0,18. У гладкого отвода с радиусом 1,5 ширины КМС уже 0,17.

Какой класс герметичности нужен для фасонных изделий?

Для воздуховодов с избыточным давлением по отношению к воздуху помещения, кроме вентиляционных камер, не ниже B. Для остальных сетей класс задает проект, а допустимая утечка в системе не превышает 10%.

Что в итоге

Радиус отвода задает его потери. Гладкий отвод с радиусом 1,5 диаметра дает КМС 0,15, а колено без радиуса 1,2. Тройник выбирают по расходу в ответвлении. При половине расхода и отношении площадей 0,5 косой под 30° теряет в 7,8 раза меньше прямого под 90°. Длину перехода берут по углу раскрытия. Канадские проектные спецификации ограничивают его 20° при расширении, и для перехода с 200 на 400 мм это около 570 мм. Толщину стали и класс герметичности берут по СП 60.13330.2020, а между вентилятором и первым отводом оставляют прямой участок.

Если на вашем объекте стоит похожая задача, напишите нам в любом удобном мессенджере. Инженер подберет оборудование под ваши условия и пришлет спецификацию с ценами.

Наши мессенджеры: Max, Telegram, WhatsApp