Вентиляционная лаборатория
узкая специализация = высокая эффективность & низкая цена

Определение количества сечений при проведении пусконаладочных работ по вентиляции
В наладочном техническом языке сечение это то место в воздуховоде, где производятся испытания, т.е. замер производительности, давления и т.п. Термин официальный, фигурирует в ГОСТе и другой строительной документации.
Тем не менее, у сметчиков, которые, как правило, должны иметь строительное образование, часто встречается странная ошибка: сечением считают участок одного физичесого размера, допустим, 100×200 мм это участок одного сечения.
Это не имеет отношения к наладочным сечением. Иногда нужно мерить на участках одной длинной ветки, например в начале и конце, чтобы определить потери на участке. В этом случае два замера производятся на одном расчётном участке, имеющем обычно и одно сечение, и один теоретический расход.
Я затрагивал тему определения количества сечений в других местах, не буду повторяться:
| Таблица 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Как следует из табл. 1, отклонение по расходу воздуха, вызванное неравномерностью профиля скорости в воздуховоде при расположении мерного сечения на расстоянии трех гидравлических диаметров (минимально допустимое в [1] расстояние) от места возмущения потока, может составить до 15 %. Значение погрешности σL определяется по формуле:

где σp, σB, σt – среднеквадратичные погрешности измерений динамического давления Pd потока, барометрического давления Ba, температуры t потока соответственно;
σD – среднеквадратичная погрешность определения размеров мерного сечения воздуховода; при 100 мм ≤ Dh300 мм величина σD = ±3 %, при Dh > 300 мм величина σD= ±2 %.
| Таблица 2 | |||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||
Как следует из табл. 2, значения погрешностей зависят от класса точности прибора и от того, в какой части шкалы прибора находится замеряемое значение скорости. Однако в последнее время появились приборы, которые имеют более высокий класс точности, а также более точно измеряют скорость воздуха в нижней части шкалы прибора. Возможно, это и послужило поводом к ужесточению требований и снижению значения допустимого отклонения до ±8 % (до 2012 года допустимое отклонение составляло ±10 %).
Приведем пример расчета предельной погрешности измерения расхода, взятый из ГОСТ 12.3.018–79.
«… Мерное сечение расположено на расстоянии 3 диаметров за коленом воздуховода диаметром 300 мм (т. е. δD = ±3 %). Измерения производят комбинированным приемником давления в 8 точках мерного сечения (т. е. по табл. 1 σφ = +10 %). Класс точности приборов (дифманометр, барометр, термометр) – 1,0. Отсчеты по всем приборам производятся примерно в середине шкалы, т. е. по табл. 2, σp = σB = σt = ± 1,0 %. Предельная относительная погрешность измерения расхода воздуха, %, составит: …».
Таким образом, мы видим, что методика аэродинамических испытаний, описанная в ГОСТ 12.3.018–79, во многих случаях имеет погрешность больше, чем допустимое в СП 73.13330.2012 отклонение замеренного расхода от проектного. В некоторых случаях погрешность может превышать 20 %.
Влияние турбулентных пульсаций
В последнее время чувствительность приборов для определения скорости воздуха в воздуховоде значительно выросла. Современные приборы стали чувствительны к пульсациям турбулентного потока, которые, в свою очередь, могут внести некоторую погрешность в результаты измерений.
Определим погрешность, вносимую турбулентными пульсациями потока. На рис. 1 представлен принципиальный график изменения продольной составляющей мгновенной скорости в произвольной точке сечения в зависимости от времени.
![]() |
Из рис. 1 видно, что мгновенную скорость в определенной точке пространства можно представить как сумму осредненной по времени скорости и пульсации скорости:

В соответствии с теорией Прандтля пульсационная составляющая продольной скорости потока зависит от пути смешения и градиента продольной скорости от оси к стенке. Путь смешения представляет собой длину пробега макроскопического турбулентного объема жидкости (газа) [4] и определяется, как:
где k – экспериментальная постоянная (постоянная Кармана) k = 0,4;
y – расстояние от стенки трубопровода до произвольной точки сечения.
Пульсационная составляющая определяется выражением:

Из теории Прандтля следует, что абсолютное значение пульсаций скорости увеличивается от стенки канала к его оси, а процентное отношение пульсационной составляющей скорости к осредненной по времени скорости в любой точке сечения будет постоянно для потока с заданными параметрами:

Результаты расчета пульсационной составляющей скорости в зависимости от скорости потока в воздуховоде круглого сечения диаметром 400 мм представлены в табл. 3. При этом профиль скорости в воздуховоде принимался в соответствии со степенным законом:

где u – осредненная по времени скорость в произвольной точке сечения;
u0 – осредненная по времени скорость на оси трубопровода;
R – радиус трубопровода;
η – эмпирический коэффициент.
Эмпирический коэффициент η зависит от числа Рейнольдса и определяется по графику (рис. 2).
![]() |
Точки замеров, обозначенные в табл. 3 (y1 = 0,054D и y2 = 0,28D), соответствуют координатам замера скорости в круглых воздуховодах согласно ГОСТ 12.3.018–79. Таким образом, при проведении замеров отклонение замеренной скорости от осредненной по времени, вызванное турбулентными пульсациями потока, может составлять ±5…±7 %.
| Таблица 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||
|
Среднеквадратичное отклонение пульсационной составляющей от осредненной по времени скорости при этом будет равно:

Следовательно, значение среднеквадратичного отклонения составит приблизительно 3,5…5 %.
Оценим вероятность получения погрешности измерения скорости более 1 % либо в большую, либо в меньшую сторону от средней скорости. Оценку вероятности проведем для одного, трех и десяти замеров. Для этого условимся, что результаты условных замеров подчиняются закону нормального распределения случайной величины. В таком случае вероятность получить отклонение, превышающее среднее значение скорости более чем на 1 %, составит:
Приведенные выше результаты расчетов показывают, что влияние турбулентных пульсаций скорости может ощущаться лишь при небольшом количестве замеров. Например, измерив скорость в одной точке три раза, мы с вероятностью 7,4 % ошибемся более чем на +1 % или на –1 %. При этом результаты замеров скорости в других точках сечения с большой долей вероятности нивелируют это отклонение.
Опыт других стран
Европейские нормы, которые регламентируют приемку систем вентиляции, менее жесткие, чем российские. Например, стандарт EN 12599 «Вентиляция для зданий – Процедуры проведения испытаний и измерительные методы для передачи систем кондиционирования воздуха и систем вентиляции» [5] допускает отклонение расхода всей системы от проектного ±15 %, а для каждого отдельного помещения допускается отклонение до ±20 %. При таких нормативах сдача и наладка систем вентиляции становятся вполне решаемой задачей и перестает быть «подвигом».
В работе [6] предпринята хорошая попытка разобраться в вопросе, какое отклонение расхода считать справедливым. Авторы провели прямое численное моделирование турбулентных течений при числах Рейнольдса, характерных для вентиляционных систем. Численное моделирование проводилось с применением специализированного программного обеспечения. Результаты, полученные по компьютерной модели, сверялись с данными экспериментов [7]. При этом была показана хорошая сходимость модели с опытом. Далее было проведено исследование отклонения фактического расхода, определенного по модели, от замеренного по методикам стандартов ISO 3966, EN 12599, Pr EN 16211 в тех же модельных течениях. Методики указанных выше стандартов аналогичны ГОСТ 12.3.018–79, но отличаются количеством точек замеров и их расположением. Также было исследовано влияния удаления мерного сечения от мест возмущения потока (от отводов). Некоторые результаты, полученные в [6] для прямоугольных воздуховодов, приведены в табл. 4.
| Таблица 4 | ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||










