Во что обходится утечка воздуха
Утечка воздуха это воздух, который уходит через соединения, швы и проходы воздуховода, не доходя до воздухораспределителя, под который система рассчитана. Она никогда не равна нулю. Негерметичная приточная система заставляет вентилятор перекачивать больше воздуха, чем заложено в проекте, что проявляется в повышенном расходе энергии вентилятором каждый час работы, в помещениях в конце длинных веток, которые не выходят на заданную температуру, и в протоколах наладки, которые не сходятся. В возвратной системе с отрицательным давлением или в системе вытяжки паров утечка втягивает необработанный или загрязнённый воздух внутрь, а не выталкивает наружу, и это уже вопрос безопасности, а не энергопотребления.
Утечка закладывается в цехе, а не на объекте. Когда воздуховод уже подвешен, герметизировать недоступное соединение долго и ненадёжно. Поэтому спецификация фиксирует допустимую утечку до изготовления, и поэтому число, которым она пользуется, класс утечки, стоит понять до того, как вы начнёте резать металл.
Класс утечки SMACNA
SMACNA (Sheet Metal and Air Conditioning Contractors' National Association, Национальная ассоциация подрядчиков по листовому металлу и кондиционированию воздуха) выражает допустимую утечку как класс утечки, обозначаемый CL. Класс это скорость утечки в кубических футах в минуту на 100 квадратных футов площади поверхности воздуховода, измеренная при опорном статическом давлении 1 in. w.g. Чем меньше число CL, тем плотнее воздуховод.
Поскольку воздуховод редко работает ровно при 1 in. w.g., класс пересчитывают на реальное давление по степенному закону:
F = CL × P0.65
Здесь F это утечка в cfm на 100 sq ft поверхности воздуховода, CL это класс утечки, а P это статическое давление в дюймах водяного столба. Показатель 0,65 SMACNA использует для классификации воздуховодов. Реальный показатель для конкретного пути утечки может быть примерно от 0,5 до 0,9, но система классов построена именно на 0,65. Классы, которые вам встретятся, это дискретный набор:
| Класс утечки (CL) |
Относительная плотность |
Где обычно применяется |
| CL 3 | Самый плотный из обычно публикуемых | Герметизированные круглые и плоскоовальные воздуховоды высокого давления, класс герметизации A |
| CL 6 | Плотный | Герметизированные прямоугольные воздуховоды высокого давления, класс герметизации A |
| CL 12 | Умеренный | Герметизированные круглые воздуховоды низкого давления или прямоугольные с классом герметизации B |
| CL 24 | Неплотный | Герметизированные прямоугольные воздуховоды низкого давления, класс герметизации C |
| CL 48 | Самый неплотный | Негерметизированные прямоугольные металлические воздуховоды |
Самая частая ошибка: называть один класс утечки для типа воздуховода, не указывая давление и класс герметизации, к которым он относится. У герметизированного прямоугольного воздуховода нет одного числа. Это CL 24, 12 или 6 в зависимости от плотности герметизации, о чём пойдёт речь в следующем разделе.
Класс герметизации определяет класс утечки
Класс утечки это результат. То, чем цех действительно управляет, это класс герметизации, который определяет, какие части воздуховода герметизируются: класс герметизации C герметизирует поперечные соединения, класс B добавляет продольные швы, а класс A добавляет ещё и все проходы через стенку воздуховода. Чем плотнее герметизация, тем ниже ожидаемый класс утечки. SMACNA сопоставляет их так:
| Конструкция |
Класс герметизации C |
Класс герметизации B |
Класс герметизации A |
| Прямоугольные металлические воздуховоды | CL 24 | CL 12 | CL 6 |
| Круглые и плоскоовальные металлические воздуховоды | CL 12 | CL 6 | CL 3 |
Из таблицы следуют два вывода. Во-первых, круглые и плоскоовальные воздуховоды примерно на один класс утечки плотнее прямоугольных при том же классе герметизации, потому что у профилированного спирального замкового шва длина соединения, через которую возможна утечка, намного меньше, чем у прямоугольной секции с четырьмя углами. Во-вторых, сам класс герметизации привязан к классу давления. Стандарты SMACNA по конструкции воздуховодов ОВК 2005 года относят класс герметизации C к 1/2, 1 и 2 in. w.g., класс B к 3 in. w.g., а класс A к 4, 6 и 10 in. w.g., хотя в некоторых изданиях граница 2 in. w.g. относится уже к классу B, а ASHRAE 90.1 теперь требует класс A независимо от класса давления. В любом случае спецификация на высокое давление через класс герметизации ведёт вас к самому плотному классу утечки, даже если это нигде не написано прямо.
Замечание об изданиях. Значения выше это давно действующие цифры SMACNA из стандартов по конструкции воздуховодов ОВК. Более поздняя редакция руководства SMACNA по испытаниям на утечки ужесточила ожидаемые классы, поэтому если ваша спецификация ссылается на конкретное издание руководства, читайте таблицу классов именно в нём, а не опирайтесь на эти числа.
Как испытывают воздуховоды на утечки
Испытание на утечки просто по принципу. Участок готовой системы изолируют и заглушают с обоих концов. Вентилятор нагнетает в него испытательное давление, а расход воздуха, который вентилятор должен постоянно подавать, чтобы удержать это давление, измеряют через калиброванную диафрагму. Этот подпитывающий расход и есть утечка из участка. Разделите его на испытанную площадь поверхности, и вы получите утечку в тех же единицах cfm на 100 sq ft, что и класс.
Спецификации редко требуют испытывать всю систему. Они задают репрезентативную долю, испытательное давление, равное расчётному давлению участка, и критерий приёмки. Этот критерий часто записывают сразу двумя способами: класс утечки, который участок должен выдержать, и предел общей утечки в процентах от расхода воздуха системы. Справочник ASHRAE называет допустимую утечку всей системы примерно от 1 до 5 процентов расчётного расхода воздуха при рабочем давлении, и проектные спецификации обычно укладываются в этот диапазон. Точное значение задаёт проектировщик.
Что это определяет в цехе
Плотный класс утечки выигрывается или проигрывается в трёх точках изготовления. Поперечное соединение это самый крупный путь утечки, поэтому фланец TDF, прокатанный под прямым углом на конце воздуховода, закрытый заводской прокладкой и туго стянутый зажимами, выполняет основную работу на прямоугольном воздуховоде с классом герметизации A. Второй путь это продольный шов: замок Pittsburgh должен быть полностью прокатан и, начиная с классов герметизации выше низких, загерметизирован по всей длине. Третье это просто перпендикулярность. Конец воздуховода, не перпендикулярный оси, не позволит равномерно подтянуть фланец с прокладкой, сколько бы герметика ни нанесли, поэтому линия, выдерживающая длину и ширину в жёстких допусках, незаметно покупает вам характеристики по утечке.
Здесь же форма воздуховода оправдывает своё место в решении. Поскольку круглые и спирально-навивные воздуховоды при том же классе герметизации протекают примерно вдвое меньше прямоугольных, перевод участка, чувствительного к утечкам, на спираль позволяет получить плотный класс с меньшим объёмом работ по герметизации, чем при попытке довести прямоугольный воздуховод до того же числа. Подбирать оборудование под классы, по которым вы работаете, прямоугольные фланцы и швы, спиральный замковый шов или то и другое, это решение, которое стоит принять осознанно на этапе спецификации, а не обнаруживать в день испытаний.
Спросите Taokron, какая линия подходит под ваши классы утечки →
Аналоги в EN, DW/144 и AS 4254.2
За пределами Северной Америки та же физика встречается под другими названиями.
- EN 1507 (прямоугольные) и EN 12237 (круглые) определяют классы воздухонепроницаемости A, B, C и D: класс A самый негерметичный, класс D самый плотный. Максимальный коэффициент утечки fmax = C × p0.65, а константа последовательно равна 0,027, 0,009, 0,003 и 0,001 для A, B, C и D. Каждый класс ровно в три раза плотнее предыдущего.
- DW/144, британская спецификация BESA на воздуховоды из листового металла, использует те же четыре предела утечки, что и EN, привязанные к классам низкого, среднего и высокого давления, и делает испытание на утечки обязательным только для классов высокого давления C и D.
- AS 4254.2 в Австралии вообще не использует класс по площади поверхности. Он ограничивает утечку 5 процентами от расчётного объёма воздуха, требует испытывать системы от 3000 L/s при давлении не менее 1,25 рабочего, предписывает испытывать не менее 10 процентов системы и для процедуры отсылает к британскому методу испытаний.
- Страны GCC и Ближнего Востока: механические спецификации там, как правило, напрямую ссылаются на классы утечки SMACNA или на DW/144, а не на буквенные классы EN.
Более подробное сопоставление стандартов по конструкции, в которые входят эти классы утечки, смотрите в материале Сравнение международных стандартов на воздуховоды.
Формулировки спецификаций, которые вы встретите
Механическая спецификация обычно задаёт утечку одним из двух способов. Спецификация на основе SMACNA звучит так: «Приточные воздуховоды должны быть загерметизированы по классу A и не должны превышать класс утечки 6. Не менее 25 процентов системы должно быть испытано на утечки при 2 in. w.g.» Европейская или австралийская спецификация вместо этого выражается в процентах: «Воздуховоды должны обеспечивать класс воздухонепроницаемости C по EN 1507» или «утечка не должна превышать 5 процентов расчётного объёма воздуха при испытании по AS 4254.2». И то и другое говорит одно и то же в разных единицах: насколько плотно, при каком давлении и чем подтверждено испытанием.
Вопросы и ответы
Что такое класс утечки воздуховода?
Класс утечки воздуховода CL это допустимая утечка в cfm на 100 sq ft поверхности воздуховода при опорном давлении 1 in. w.g. Чем меньше CL, тем плотнее. Распространённые классы: CL 3, 6, 12, 24 и 48, а утечка при других давлениях следует формуле F = CL x P в степени 0,65.
Что такое формула утечки воздуховода?
F = CL x P0.65, где F это утечка в cfm на 100 sq ft поверхности воздуховода, CL это класс утечки, а P это статическое давление в in. w.g. SMACNA использует показатель 0,65 для классификации; реальные пути утечки могут иметь показатель примерно от 0,5 до 0,9.
Как класс герметизации влияет на класс утечки?
Чем плотнее герметизация, тем ниже класс утечки. Для прямоугольных металлических воздуховодов классы герметизации C, B и A соответствуют примерно CL 24, 12 и 6. Круглые и плоскоовальные воздуховоды примерно на класс плотнее, около CL 12, 6 и 3. Негерметизированный прямоугольный воздуховод имеет около CL 48.
Как испытывают воздуховоды на утечки?
Участок воздуховода изолируют и заглушают, вентилятор нагнетает в него испытательное давление, а подпитывающий расход воздуха, необходимый для поддержания этого давления, измеряют через калиброванную диафрагму. Этот расход и есть утечка, которую затем сравнивают с заданным классом или с пределом в процентах.
Каковы классы воздухонепроницаемости воздуховодов по EN и DW/144?
EN 1507 и EN 12237 определяют классы A-D: класс A самый негерметичный, класс D самый плотный, f_max = C x p^0.65, а константа последовательно равна 0,027, 0,009, 0,003 и 0,001. Каждый класс в три раза плотнее предыдущего. DW/144 использует те же четыре предела.
Какая доля утечки воздуховода считается допустимой?
Справочник ASHRAE называет максимальную утечку воздуха в системе примерно от 1 до 5 процентов от расчётного расхода воздуха всей системы при рабочем давлении, причём более плотные системы находятся в нижней части диапазона. Проектные спецификации часто ограничивают допустимую утечку несколькими процентами от расчётного расхода, при испытании на расчётном давлении воздуховода. Точное значение задаёт проектировщик.
Каковы классы воздухонепроницаемости воздуховодов по EN и DW/144?
EN 1507 (прямоугольные) и EN 12237 (круглые) определяют классы воздухонепроницаемости A, B, C и D: класс A самый негерметичный, класс D самый плотный. Максимальный коэффициент утечки f_max = C x p^0.65, где константа последовательно равна 0,027, 0,009, 0,003 и 0,001 для A, B, C и D, поэтому каждый класс в три раза плотнее предыдущего. Британский DW/144 использует те же четыре предела.
