Рассчитываем систему вентиляции помещения. Как сделать расчет естественной вентиляции Расчет воздуховода вытяжной вентиляции
Вентиляция любого помещения – необходимое условие, даже если это склад, не посещаемый людьми. А в общественных и жилых зданиях система вентиляции должна быть тщательно просчитана и устроена с учетом нормативов. Для каждого закрытого помещения, в том числе и мансардного, необходимо учесть систему воздухообмена, которая способствует комфортному нахождению людей. В любом жилом доме можно увидеть вентиляционные отверстия, которые отвечают за поступление свежего воздуха. В общественных помещениях, где предполагается нахождение людей, должна быть устроена приточно-вытяжная вентиляция осуществляющая циркуляцию воздушных масс. Санитарные нормы строго регламентируют устройство вентиляционных систем с учетом объемов помещений и предполагаемого количества, находящихся в нем людей. Ниже рассмотрим виды вентиляционных систем и методику расчетов воздухообмена.
Вентиляционные системы различаются по степени сложности их конструкции. Существуют несколько типов:
- Простые, естественные, осуществляющие приток чистого воздуха через каналы, сделанные в стенах здания.
- Приточно-вытяжные, имеющие отдельные каналы для поступления и для оттока воздуха.
- Приточно-вытяжные, принудительные, функционирующие на встроенных в воздуховоды канальных вентиляторах.
- Комбинированные или комплексные, контролирующие и обеспечивающие приток и вытяжку воздуха, а также регулирующие температуру и влажность в помещении.
От качества работы вентиляционной системы зависит комфортность нахождения людей внутри здания. Нормативы количества поступающего воздуха разработаны и опубликованы Роспотребнадзором, который и контролирует работу вентиляции в общественных зданиях.
Общая картина вентилирования современных домов
Что нужно знать о воздушных потоках
Основные этапы расчетов
Естественная вентиляция в жилых и общественных зданиях устраивается при их строительстве и не требует дополнительных расчетов. Поэтому разговор пойдет о принудительных системах. Первоочередной задачей для проведения точных расчетов вентиляционных систем является учет микроклимата помещений. Это допустимые и нормативно-рекомендуемые значения влажности, температуры и объемов циркуляции воздуха. В зависимости от типов выбранной системы, приведенных выше, определяются задачи – только воздухообмен или комплексное кондиционирование помещения.
Расчет поступаемого извне воздушного потока – первый и важнейший параметр, регулируемый санитарно-гигиеническими нормами. Он строится на минимальных объемах потребления и расходов воздуха за счет отточных каналов и работы технологического оборудования. Определение воздухообмена, который измеряется кубометрами замещаемого воздуха в час, зависит от объемов помещения и его назначения. Для квартир подача наружного воздуха осуществляется в комнаты, где, как правило, жильцы находятся долгое время. Это гостиная и спальня, реже кабинет и холлы. В коридорах, кухнях и санузлах притока, обычно, не делают, в них устанавливаются только вытяжные отверстия. Воздушные массы поступают естественным путем из соседних комнат, где сделан приток. Такая схема заставляет воздушный поток двигаться через жилые комнаты в технические, «выдавливая» отработанную воздушно-газовую смесь в вытяжные каналы. Одновременно при этом удаляются неприятные запахи, не распространяясь по квартире или дому.
Расчеты включают в себя два значения воздухообмена:
- По производительности – исходя из нормативов воздушной массы, приходящейся на одного человека.
- По кратности – сколько раз происходит смена воздуха в помещении за один час.
Важно! Для выбора производительности планируемой системы вентиляции принимается наибольшее из полученных значений .
Производительность по воздуху
Для жилых помещений количество поступаемого воздуха должно рассчитываться в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП) № 41-01-2003. Здесь указано количество расхода одним человеком – 60 куб.м в час. Этот объем должен быть компенсирован притоком внешнего воздуха. Для спален допускается меньший объем – 30 куб.м в час на одного человека. При проведении расчетов следует учитывать только постоянно проживающих людей, т.е. не следует принимать для просчета воздухообмена количество гостей посещающих помещение время от времени. Для комфортного проведения вечеринок существуют системы регулирующие приток воздуха в разных комнатах. Такое оборудование позволит увеличить приток воздуха в гостиную, за счет уменьшения его в спальне.
Расчеты проводятся по формуле: L = N х Ln, где: L - расчетный объем поступающего воздуха куб.м в час; N - предполагаемое число людей; Ln - нормативный расход воздуха 1 чел. – для спален - 30 куб.м в час и для прочих помещений- 60 куб.м в час.
Производительность по кратности
Расчет кратности обмена воздуха в помещениях следует проводить, основываясь на параметрах помещения, для этого потребуется план дома или квартиры. В плане должно быть указано назначение помещения и его размеры (высота, площадь или длина и ширина). Для комфортного ощущения требуется минимум однократный обмен всего объема воздуха.
Следует отметить, что приточные каналы, как правило, дают объем воздуха для двукратного обмена, тогда как вытяжные рассчитаны на однократный воздухообмен. В этом нет противоречий, так как расход воздуха происходит еще и естественным путем – через щели, окна и двери. Проведя расчеты обмена воздуха для каждого помещения складываем значения, чтобы вычислить производительность вентсистемы. После чего можно будет правильно подобрать мощность приточных и вытяжных вентиляторов. Нормативные показатели производительности для различных помещений следующие:
- системы вентиляции жилых помещений - 150-500 куб.м в час;
- в частных домах и коттеджах - 550-2000 куб.м в час;
- в офисных помещениях - 1100-10000 куб.м в час.
Расчет проводим по формуле: L = NxSxH, где: L - расчетный объем поступающего воздуха куб.м в час; N - норматив кратности обмена воздуха: дома и квартиры – 1-2, офисные помещения – 2-3; S - площадь, кв.м; Н - высота, м;
Пример расчета аэродинамического расчета вентиляции
В расчетах вам также может помочь данный калькулятор
Производительность по воздуху
Расчет системы вентиляции начинается с определения производительности по воздуху (воздухообмена), измеряемой в кубометрах в час. Для расчетов нам потребуется план объекта, где указаны наименования (назначения) и площади всех помещений.
Подавать свежий воздух требуется только в те помещения, где люди могут находиться длительное время: спальни, гостиные, кабинеты и т. п. В коридоры воздух не подается, а из кухни и санузлов удаляется через вытяжные каналы. Таким образом, схема движения воздушных потоков будет выглядеть следующим образом: свежий воздух подается в жилые помещения, оттуда он (уже частично загрязненный) попадает в коридор, из коридора — в санузлы и на кухню, откуда удаляется через вытяжную вентиляцию, унося с собой неприятные запахи и загрязнители. Такая схема движения воздуха обеспечивает воздушный подпор «грязных» помещений, исключая возможность распространения неприятных запахов по квартире или коттеджу.
Для каждого жилого помещения определяется количество подаваемого воздуха. Расчет обычно ведется в соответствии со СНиП 41-01-2003 и МГСН 3.01.01 . Поскольку СНиП задает более жесткие требования, то в расчетах мы будем ориентироваться на этот документ. В нем говорится, что для жилых помещений без естественного проветривания (то есть там, где окна не открывают) расход воздуха должен составлять не менее 60 м³/ч на человека. Для спален иногда используют меньшее значение — 30 м³/ч на человека, поскольку в состоянии сна человек потребляет меньше кислорода (это допустимо по МГСН, а также по СНиП для помещений с естественным проветриванием). При расчете учитываются только люди, находящиеся в помещении длительное время. Например, если у вас в гостиной пару раз в году собирается большая компания, то увеличивать производительность вентиляции из-за них не нужно. Если же вы хотите, чтобы гости чувствовали себя комфортно, можно установить VAV-систему, которая позволяет регулировать расход воздуха раздельно в каждом помещении. С такой системой вы сможете увеличить воздухообмен в гостиной за счет его снижения в спальне и других помещениях.
После расчета воздухообмена по людям нам нужно рассчитать воздухообмен по кратности (этот параметр показывает, сколько раз в течение одного часа в помещении происходит полная смена воздуха). Чтобы воздух в помещении не застаивался, нужно обеспечить хотя бы однократный воздухообмен.
Таким образом, для определения требуемого расхода воздуха нам нужно рассчитать два значения воздухообмена: по количеству людей и по кратности и, после чего выбрать большее из этих двух значений:
- Расчет воздухообмена по количеству людей:
L = N * Lnorm , где
L
N количество людей;
Lnorm норма расхода воздуха на одного человека:
- в состоянии покоя (сна) 30 м³/ч;
- типовое значение (по СНиП) 60 м³/ч;
- Расчет воздухообмена по кратности:
L = n * S * H , где
L требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;
n нормируемая кратность воздухообмена:
для жилых помещений - от 1 до 2, для офисов - от 2 до 3;
S площадь помещения, м²;
H высота помещения, м;
Рассчитав необходимый воздухообмен для каждого обслуживаемого помещения, и сложив полученные значения, мы узнаем общую производительность системы вентиляции. Для справки типовые значения производительности вентиляционных систем:
Расчет воздухораспределительной сети
После определения производительности вентиляции можно переходить к проектированию воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов, фасонных изделий (переходников, разветвителей, поворотов), дроссель-клапанов и распределителей воздуха (решеток или диффузоров). Расчет воздухораспределительной сети начинают с составления схемы воздуховодов. Схему составляют таким образом, чтобы при минимальной общей длине трассы система вентиляции могла подавать расчетное количество воздуха во все обслуживаемые помещения. Далее по этой схеме рассчитывают размеры воздуховодов и подбирают воздухораспределители.
Расчет размеров воздуховодов
Для расчета размеров (площади сечения) воздуховодов нам нужно знать объем воздуха, проходящий через воздуховод в единицу времени, а также максимально допустимую скорость воздуха в канале. При увеличении скорости воздуха размеры воздуховодов уменьшаются, но уровень шума и сопротивление сети возрастают. На практике для квартир и коттеджей скорость воздуха в воздуховодах ограничивают на уровне 3-4 м/с, поскольку при более высоких скоростях воздуха шум от его движения в воздуховодах и распределителях может стать слишком заметным.
Следует также учитывать, что использовать «тихие» низкоскоростные воздуховоды большого сечения не всегда возможно, поскольку их сложно разместить в запотолочном пространстве. Снизить высоту запотолочного пространства позволяет применение прямоугольных воздуховодов, которые при одинаковой площади сечения имеют меньшую высоту, чем круглые (например, круглый воздуховод диаметром 160 мм имеет такую же площадь сечения, как и прямоугольный размером 200×100 мм). В тоже время монтировать сеть из круглых гибких воздуховодов проще и быстрее.
Итак, расчетная площадь сечения воздуховода определяется по формуле:
Sс = L * 2,778 / V , где
Sс — расчетная площадь сечения воздуховода, см²;
L — расход воздуха через воздуховод, м³/ч;
V — скорость воздуха в воздуховоде, м/с;
2,778 — коэффициент для согласования различных размерностей (часы и секунды, метры и сантиметры).
Итоговый результат мы получаем в квадратных сантиметрах, поскольку в таких единицах измерения он более удобен для восприятия.
Фактическая площадь сечения воздуховода определяется по формуле:
S = π * D² / 400 — для круглых воздуховодов,
S = A * B / 100 — для прямоугольных воздуховодов, где
S — фактическая площадь сечения воздуховода, см²;
D — диаметр круглого воздуховода, мм;
A и B — ширина и высота прямоугольного воздуховода, мм.
В таблице приведены данные по расходу воздуха в круглых и прямоугольных воздуховодах при разных скоростях движения воздуха.
Таблица 1. Расход воздуха в воздуховодах
| Параметры воздуховодов | Расход воздуха (м³/ч) при скорости воздуха: |
||||||
| Диаметр круглого воздуховода | Размеры прямоугольного воздуховода | Площадь сечения воздуховода | 2 м/с | 3 м/с | 4 м/с | 5 м/с | 6 м/с |
| 80×90 мм | 72 см² | 52 | 78 | 104 | 130 | 156 | |
| Ø 100 мм | 63×125 мм | 79 см² | 57 | 85 | 113 | 142 | 170 |
| 63×140 мм | 88 см² | 63 | 95 | 127 | 159 | 190 | |
| Ø 110 мм | 90×100 мм | 90 см² | 65 | 97 | 130 | 162 | 194 |
| 80×140 мм | 112 см² | 81 | 121 | 161 | 202 | 242 | |
| Ø 125 мм | 100×125 мм | 125 см² | 90 | 135 | 180 | 225 | 270 |
| 100×140 мм | 140 см² | 101 | 151 | 202 | 252 | 302 | |
| Ø 140 мм | 125×125 мм | 156 см² | 112 | 169 | 225 | 281 | 337 |
| 90×200 мм | 180 см² | 130 | 194 | 259 | 324 | 389 | |
| Ø 160 мм | 100×200 мм | 200 см² | 144 | 216 | 288 | 360 | 432 |
| 90×250 мм | 225 см² | 162 | 243 | 324 | 405 | 486 | |
| Ø 180 мм | 160×160 мм | 256 см² | 184 | 276 | 369 | 461 | 553 |
| 90×315 мм | 283 см² | 204 | 306 | 408 | 510 | 612 | |
| Ø 200 мм | 100×315 мм | 315 см² | 227 | 340 | 454 | 567 | 680 |
| 100×355 мм | 355 см² | 256 | 383 | 511 | 639 | 767 | |
| Ø 225 мм | 160×250 мм | 400 см² | 288 | 432 | 576 | 720 | 864 |
| 125×355 мм | 443 см² | 319 | 479 | 639 | 799 | 958 | |
| Ø 250 мм | 125×400 мм | 500 см² | 360 | 540 | 720 | 900 | 1080 |
| 200×315 мм | 630 см² | 454 | 680 | 907 | 1134 | 1361 | |
| Ø 300 мм | 200×355 мм | 710 см² | 511 | 767 | 1022 | 1278 | 1533 |
| 160×450 мм | 720 см² | 518 | 778 | 1037 | 1296 | 1555 | |
| Ø 315 мм | 250×315 мм | 787 см² | 567 | 850 | 1134 | 1417 | 1701 |
| 250×355 мм | 887 см² | 639 | 958 | 1278 | 1597 | 1917 | |
| Ø 350 мм | 200×500 мм | 1000 см² | 720 | 1080 | 1440 | 1800 | 2160 |
| 250×450 мм | 1125 см² | 810 | 1215 | 1620 | 2025 | 2430 | |
| Ø 400 мм | 250×500 мм | 1250 см² | 900 | 1350 | 1800 | 2250 | 2700 |
Расчет размеров воздуховода производится отдельно для каждой ветки, начиная с магистрального канала, к которому подключается вентустановка. Отметим, что скорость воздуха на ее выходе может достигать 6-8 м/с, поскольку размеры присоединительного фланца вентустановки ограничены размером ее корпуса (шум, возникающий внутри нее, гасится шумоглушителем). Для уменьшения скорости воздуха и снижения уровня шума размеры магистрального воздуховода часто выбирают больше размеров фланца вентустановки. В этом случае подключение магистрального воздуховода к вентустановке производится через переходник.
В бытовых системах вентиляции обычно используются круглые воздуховоды диаметром от 100 до 250 мм или прямоугольные эквивалентного сечения.
Выбор воздухораспределителей
Зная расход воздуха можно подобрать по каталогу воздухораспределители с учетом соотношения их размеров и уровня шума (площадь сечения воздухораспределителя, как правило, в 1,5-2 раза больше площади сечения воздуховода). Для примера рассмотрим параметры популярных воздухораспределительных решеток Арктос
серий АМН, АДН, АМР, АДР:
Выбор приточной установки
Для выбора приточной установки нам потребуются значения трех параметров: общей производительности, мощности калорифера и сопротивления воздухопроводной сети. Производительность и мощность калорифера мы уже рассчитали. Сопротивление сети можно найти с помощью или, при ручном расчете, принять равным типовому значению (см. раздел ).
Для выбора подходящей модели нам нужно отобрать вентустановки, максимальная производительность которых несколько больше расчетного значения. После этого по вентиляционной характеристике мы определяем производительность системы при заданном сопротивлении сети. Если полученное значение будет несколько выше требуемой производительности вентиляционной системы, то выбранная модель нам подходит.
Для примера проверим, подойдет ли вентустановка с приведенной на рисунке вентхарактеристикой для коттеджа площадью 200 м².
Расчетное значение производительности — 450 м³/ч. Сопротивление сети примем равным 120 Па. Для определения фактической производительности мы должны провести горизонтальную линию от значения 120 Па, после чего от точки ее пересечения с графиком провести вниз вертикальную линию. Точка пересечения этой линии с осью «Производительность» и даст нам искомое значение — около 480 м³/ч, что немного больше расчетного значения. Таким образом, эта модель нам подходит.
Заметим, что многие современные вентиляторы имеют пологие вентхарактеристики. Это означает, что возможные ошибки в определении сопротивления сети почти не влияют на фактическую производительность системы вентиляции. Если бы мы в нашем примере ошиблись при определении сопротивления воздухопроводной сети на 50 Па (то есть фактическое сопротивление сети было бы не 120, а 180 Па), производительность системы упала бы всего на 20 м³/ч до 460 м³/ч, что не повлияло бы на результат нашего выбора.
После выбора приточной установки (или вентилятора, если используется наборная система) может оказаться, что ее фактическая производительность заметно больше расчетной, а предыдущая модель приточной установки не подходит, поскольку ее производительности недостаточно. В этом случае у нас есть несколько вариантов:
- Оставить все как есть, при этом фактическая производительность вентиляции будет выше расчетной. Это приведет к повышенному расходу энергии, затрачиваемой на нагрев воздуха в холодное время года.
- «Задушить» вентустановку с помощью балансировочных дроссель-клапанов, закрывая их до тех пор, пока расход воздуха в каждом помещении не снизится до расчетного уровня. Это также приведет к перерасходу энергии (хотя и не такому большому, как в первом варианте), поскольку вентилятор будет работать с избыточной нагрузкой, преодолевая повышенное сопротивление сети.
- Не включать максимальную скорость. Это поможет в том случае, если вентустановка имеет 5-8 скоростей вентилятора (или плавную регулировку скорости). Однако большинство бюджетных вентустановок имеет только 3-х ступенчатую регулировку скорости, что, скорее всего, не позволит точно подобрать нужную производительность.
- Снизить максимальную производительность приточной установки точно до заданного уровня. Это возможно в том случае, если автоматика вентустановки позволяет настраивать максимальную скорость вращения вентилятора.
Нужно ли ориентироваться на СНиП?
Во всех расчетах, которые мы проводили, использовались рекомендации СНиП и МГСН. Эта нормативная документация позволяет определить минимально допустимую производительность вентиляции, обеспечивающую комфортное пребывание людей в помещении. Другими словами требования СНиП направлены в первую очередь на минимизацию стоимости системы вентиляции и затрат на ее эксплуатацию, что актуально при проектировании вентсистем для административных и общественных зданий.
В квартирах и коттеджах ситуация иная, ведь вы проектируете вентиляцию для себя, а не для усредненного жителя и вас никто не заставляет придерживаться рекомендаций СНиП. По этой причине производительность системы может быть как выше расчетного значения (для большего комфорта), так и ниже (для уменьшения энергопотребления и стоимости системы). К тому же субъективное ощущение комфорта у всех разное: кому-то достаточно 30-40 м³/ч на человека, а для кого-то будет мало и 60 м³/ч.
Однако если вы не знаете, какой воздухообмен вам нужен для комфортного самочувствия, лучше придерживаться рекомендаций СНиП. Поскольку современные приточные установки позволяют регулировать производительность с пульта управления, вы сможете найти компромисс между комфортом и экономией уже в процессе эксплуатации системы вентиляции.
Уровень шума системы вентиляции
О том, как сделать «тихую» систему вентиляции, которая не будет мешать спать по ночам, рассказывается в разделе .
Проектирование системы вентиляции
Для точного расчета параметров системы вентиляции и разработки проекта обращайтесь в . Вы также можете рассчитать с помощью калькулятора ориентировочную .
|
|
|
|
Задача вентиляционной системы жилого дома - вывод из помещений отработанных газов, излишков влаги и ввод чистого свежего воздуха. Чтобы воздухообмен в здании осуществлялся максимально эффективно, перед его обустройством выполняется расчет вентиляции индивидуально для каждой комнаты, подсобных помещений, подвала. Нормы расхода воздуха, методы вычислений берутся строго по СНиП.
Санитарные требования
Чтобы рассчитать объем воздуха для вентиляции, который она должна подавать в помещение и наоборот, удалять из него, нужно ознакомиться с требованиями СНиП 31−01−2003 и СП 60.13330.2012. Первым документом установлены санитарные требования к вентиляционным системам жилых зданий.
Для расчетов по СНиП берется два типа параметров: расход объема воздуха за единицу времени (куб. м/час) и часовая кратность (сколько раз на протяжении одного часа проходит полный цикл воздухообмена в комнате). Эти параметры зависят от предназначения помещения:
При выключенном оборудовании и отсутствии людей в помещении СНиП предусмотрено снижение нагрузки на вентиляцию. Например, часовая кратность снижается до коэффициента 0,2 в жилых комнатах и до 0,5 в технических помещениях. Исключением являются помещения, в которых установлено газовое оборудование. Согласно СНиП объем вытяжки должен быть равен объему притока.
Требования к вентиляции по СП 60.13330.2012 намного проще. Параметры необходимого воздухообмена зависят от количества человек, находящихся в помещении больше двух часов:
Несмотря на то что требования по нормативным документам несколько отличаются, они друг другу не противоречат. Предварительные расчеты выполняются согласно нормам СНиП. Полученные результаты сверяются с требованиями СП. При необходимости делается корректировка параметров.
Факторы, влияющие на качество воздухообмена
Качество работы вентиляционной системы зависит от загрязненности воздушной среды. В помещениях разного предназначения в воздухе могут быть сконцентрированы различные вредные компоненты:
- влажность;
- элементы отработанных газов;
- человеческие выделения (дыхание, пот и прочие);
- испарения вредных веществ;
- тепловая энергия от работающих установок.
На промышленных объектах возможно одновременное присутствие нескольких перечисленных загрязнений. Поэтому при расчете нагрузки вентиляции на таких объектах учитываются все факторы.
5 факторов при планировании и монтаже вентиляции. Что нужно учесть при подготовке вентиляции?
Назначение приточно-вытяжной вентиляции:
- очистка отработанного воздуха в помещении;
- удаление из воздушной среды вредных компонентов и лишней влаги;
- поглощение лишней тепловой энергии, урегулирование температурного режима;
- подача в помещение свежего воздуха, его охлаждение или подогрев.
Для выполнения перечисленных функций вентиляция должна иметь достаточную мощность. Поэтому перед тем как обустраивать воздухообмен необходимо сделать расчет параметров и правильно подобрать вентиляционное оборудование.
Формула помещения:
Lотс = 3600*F*Wо, где:
- F - общая площадь проемов (кв. м).
- Wо - средняя (параметр зависит от загрязненности воздуха и непосредственно от выполняемой операции).
На мощность системы вентиляции также влияет подогрев чистого воздуха. Для снижения затрат применяется метод рециркуляции - часть воздушной среды, забираемой из помещения, очищается и подается обратно. В этом случае, свежего воздуха, забираемого с улицы, должно составлять не меньше 10% от общей подаваемой воздушной массы, а очищенный воздух из помещения не должен содержать больше 30% вредных компонентов.
Строго запрещено использовать способ рециркуляции на промышленных объектах, где в воздушной среде сконцентрированы вредные вещества 1−3 класса опасности, взрывоопасные компоненты.
Вытяжная система
Прежде чем осуществлять расчет вытяжной вентиляции стоит внимательно изучить требования нормативных документов. Согласно СНиП необходимое количество чистого воздуха зависит от человеческой активности:
- 20 куб. м./час - при малой активности;
- 40 куб. м./час - при средней;
- 60 куб. м./час - при высокой.
Далее, нужно учитывать количество людей, находящихся в одном помещении и объем здания. А также необходимо знать за один час. Для спальных помещений ее показатель равен 1 (однократный), для бытовых - 2 (двукратный), для кухни, туалета, ванной, кладовки - 3 (трехкратный).
Пример расчета системы вентиляции для бытовой комнаты площадью 20 кв. м, высотой потолка - 2,5 м, в которой постоянно находятся 2 человека со средней активностью:
- V = S х Н, где V - объем комнаты, S - площадь, Н - высота.
- V = 20 х 2,5 = 50 куб. м.
- Показатель кратности равен 2, средняя активность - 40 куб. м/ч на одного человека.
- Производительность вентиляции по кратности - V х 2 = 100 куб. м./ч.
- Производительность по активности людей - 40 х 2 = 80 куб. м./ч.
Как сделать вентиляцию в частном доме? Подбор и расчет. Вытяжка в доме. Воздуховод для вентиляции
Из полученных значений по двум вариантам расчета берется большее, то есть 100 м 3 /ч. Аналогично производится расчет системы вентиляции всего жилого дома.
Общеобменная вентиляция
Вентиляционные системы общеобменного типа используются на больших промышленных объектах. Системы циркулируют воздушный поток по всему производственному помещению или в большей его части. Их работа не зависит от природных факторов, кроме того, вентиляционные системы способны перемещать по воздуховодам большие объемы воздуха на длинные расстояния.
Воздухообмен для общеобменных систем определяют в зависимости от способа удаления лишней тепловой энергии из помещения и разбавления отработанной воздушной среды, в которой содержатся вредные компоненты, чистым потоком воздуха до допускаемой нормативными документами концентрации.
Необходимый объем приточного воздуха для отведения избыточной тепловой энергии рассчитывается по формуле:
L 1 = Q изб. / C * R *(T уд. - T пр.), где
- Qизб (кДж/ч) - избыточный объем тепловой энергии.
- C (Дж/кг*К) - теплоемкость воздуха (постоянная величина = 1,2 Дж/кг*К).
- R (кг/м 3) - плотность воздуха.
- T уд. (ºС) - .
- T пр. (ºС) - температура свежего воздуха, забираемого с улицы.
Температура внешней среды зависит от времени года и географического расположения промышленного объекта. Температуру отработанной воздушной среды в цехе обычно принимают выше на 5 ºС от внешней температуры. Плотность воздуха равна 1,225 кг/куб.м.
Чтобы рассчитать вентиляцию в помещении нужно вычислить необходимый объем приточного воздуха, для сокращения концентрации вредных веществ в воздушной смеси до установленных норм. Этот параметр вычисляется по следующей формуле:
L = G/ G уд. - G пр., где
- G (мг/ч) - количество выделяемых вредных элементов.
- G уд. (мг/м 3) - концентрация вредных компонентов в удаляемом воздухе.
- G пр. (мг/м 3) - концентрация вредных компонентов в приточном воздухе.
Вентиляционная система должна обеспечивать помещение достаточным количеством свежего воздуха. Ее конструкция и монтаж на производственных предприятиях регламентированы положениями СНиП. Расчетом мощности вентилятора, длины и диаметра воздуховодов, естественного и принудительного притока воздуха, а также прочих параметров для обустройства вентиляции крупных промышленных предприятий должны заниматься исключительно специалисты. Особенно это касается производства вредных компонентов и взрывоопасных веществ.
Спроектировать и установить правильно можно любую вентиляционную систему, если подойти к делу грамотно, соблюдая все требования, установленные нормативной документацией.
Если в помещении душно, в ванной на стенах образовался грибок или наблюдаются прочие неприятные явления, значит, нужно срочно . Причины возникновения подобных проблем могут быть разными. Например, отсутствие микротрещин после герметичной установки пластиковых оконных конструкций полностью препятствует естественному вентилированию помещений. В этом случае нужно позаботиться об обустройстве принудительной вентиляции с вентилятором.
Еще одной причиной слабого поступления свежего потока и плохого выведения загрязненного воздуха, насыщенного углекислым газом, разными запахами или влагой, является засорение воздуховодов. Это приводит к образованию на стенах помещения грибка, который отрицательно влияет на человеческое здоровье и способен вызвать серьезные заболевания.
Но есть случаи, когда система вентиляции работает безупречно, а проблема с недостатком чистого воздуха остается. Это могут быть последствия неточных расчетов системы, неправильного проведения ее монтажа.
Отрицательно на воздухообмене может отразиться перепланировка комнат, пристройка дополнительных помещений к частному дому, установка герметичных окон из пластика и прочие вмешательства в конструкцию здания. При планировании реконструкции помещений, целого здания, обязательно нужно заново делать расчет и подбор вентиляции.
Самый простой способ обнаружения проблем с воздухообменом - проверка тяги. Достаточно просто поднести к вытяжному проему тонкую бумагу или горящую спичку (не рекомендуется применять второй вариант в помещениях с газовыми установками). Если бумажка или пламя наклоняются в сторону вытяжки, значит с тягой все в порядке. Если нет, есть проблемы с выведением загрязненного воздуха. Главные причины - воздуховоды засорились или были повреждены во время проведения ремонта.
Но выход есть из любой ситуации. Можно прочистить воздушные каналы, при необходимости добавить дополнительные элементы вентиляции, предварительно сделав расчеты согласно установленным нормам.
Не всегда есть возможность пригласить специалиста для проектирования системы инженерных сетей. Что делать если во время ремонта или строительства вашего объекта потребовался расчет воздуховодов вентиляции? Можно ли его произвести своими силами?
Расчет позволит составить эффективную систему, которая будет обеспечивать бесперебойную работу агрегатов, вентиляторов и приточных установок. Если все подсчитано правильно, то это позволит уменьшить траты на закупку материалов и оборудования,а в последствии и на дальнейшее обслуживание системы.
Расчет воздуховодов системы вентиляции для помещений можно проводить разными методами. Например, такими:
- постоянной потери давления;
- допустимых скоростей.
Типы и виды воздуховодов
Перед расчетом сетей нужно определить из чего они будут изготовлены. Сейчас применяются изделия из стали, пластика, ткани, алюминиевой фольги и др. Часто воздуховоды изготовляют из оцинкованной или нержавеющей стали, это можно организовать даже в небольшом цеху. Такие изделия удобно монтировать и расчет такой вентиляции не вызывает проблем.
Кроме этого, воздуховоды могут различаться по внешнему виду. Они могут быть квадратного, прямоугольного и овального сечения. Каждый тип обладает своими достоинствами.
- Прямоугольные позволяют сделать системы вентиляции небольшой высоты или ширины, при этом сохраняется нужная площади сечения.
- В круглых системах меньше материала,
- Овальные совмещают плюсы и минусы других видов.
Для примера расчета выберем круглые трубы из жести. Это изделия, которые используют для вентиляции жилья, офисных и торговых площадей. Расчет будем проводить одним из методов, который позволяет точно подобрать сеть воздуховодов и найти ее характеристики.
Способ расчета воздуховодов методом постоянных скоростей
Нужно начинать с плана помещений.
Используя все нормы определяют нужное количество воздуха в каждую зону и рисуют схему разводки. На ней показываются все решетки, диффузоры, изменения сечения и отводы. Расчет производится для самой удаленной точки системы вентиляции, поделенной на участки, ограниченные ответвлениями или решетками.
Расчет воздуховода для монтажа заключается в выборе нужного сечения по всей длине, а так же нахождение потери давления для подбора вентилятора или приточной установки. Исходными данными являются значения количества проходящего воздуха в сети вентиляции. Используя схему, проведём расчет диаметра воздуховода. Для этого понадобится график потери давления.
Для каждого типа воздуховодов график разный. Обычно, производители предоставляют такую информацию для своих изделий, либо можно найти ее в справочниках. Рассчитаем круглые жестяные воздуховоды, график для которых показан на нашем рисунке.
Номограмма для выбора размеров
По выбранному методу задаемся скоростью воздуха каждого участка. Она должна быть в пределах норм для зданий и помещений выбранного назначения. Для магистральных воздуховодов приточной и вытяжной вентиляции рекомендуются такие значения:
- жилые помещения – 3,5–5,0 м/с;
- производство – 6,0–11,0 м/с;
- офисы – 3,5–6,0 м/с.
Для ответвлений:
- офисы – 3,0–6,5 м/с;
- жилые помещения – 3,0–5,0 м/с;
- производство – 4,0–9,0 м/с.
Когда скорость превышает допустимую, уровень шума повышается до некомфортного для человека уровня.
После определения скорости (в примере 4,0 м/с) находим нужное сечение воздуховодов по графику. Там же есть потери давления на 1 м сети, которые понадобятся для расчета. Общие потери давления в Паскалях находим произведением удельного значения на длину участка:
Руч=Руч·Руч.
Элементы сети и местные сопротивления
Имеют значение и потери на элементах сети (решетки, диффузоры, тройники, повороты, изменение сечения и т. д.). Для решеток и некоторых элементов эти значения указаны в документации. Их можно рассчитать и произведением коэффициента местного сопротивления (к. м. с.) на динамическое давление в нем:
Рм. с.=ζ·Рд.
Где Рд=V2·ρ/2 (ρ – плотность воздуха).
К. м. с. определяют из справочников и заводских характеристик изделий. Все виды потерь давлений суммируем для каждого участка и для всей сети. Для удобства это сделаем табличным методом.
Сумма всех давлений будет приемлимой для этой сети воздуховодов, а потери на ответвлениях должны быть в пределах 10% от полного располагаемого давления. Если разница больше, необходимо на отводах смонтировать заслонки или диафрагмы. Для этого производим расчет нужного к. м. с. по формуле:
ζ= 2Ризб/V2,
где Ризб – разница располагаемого давления и потерь на ответвлении. По таблице выбираем диаметр диафрагмы.
Нужный диаметр диафрагмы для воздуховодов.
Правильный расчет воздуховодов вентиляции позволит подобрать нужный вентилятор выбрав у производителей по своим критериям. Используя найденное располагаемое давление и общий расход воздуха в сети, это будет сделать несложно.
Правильное устройство вентиляции в доме значительно улучшает качество жизни человека. При неправильном расчете приточно – вытяжной вентиляции возникает куча проблем – у человека со здоровьем, у постройки с разрушением.
Перед началом строительства обязательно и необходимо произвести расчёты и, соответственно, применить их в проекте.
ФИЗИЧЕСКИЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ РАСЧЁТОВ
По способу работы, в настоящее время, вентиляционные схемы делятся на:
- Вытяжные. Для удаления использованного воздуха.
- Приточные. Для впуска чистого воздуха.
- Рекуперационные. Приточно-вытяжные. Удаляют использованный и впускают чистый.
В современном мире схемы вентиляции включают в себя различное дополнительное оборудование:
- Устройства для подогрева или охлаждения подаваемого воздуха.
- Фильтры для очистки запахов и примесей.
- Приборы для увлажнения и распределения воздуха по помещениям.
При расчёте вентиляции учитывают следующие величины:
- Расход воздуха в куб.м./час.
- Давление в воздушных каналах в атмосферах.
- Мощность подогревателя в квт-ах.
- Площадь сечения воздушных каналов в кв.см.
Расчет вытяжной вентиляции пример
Перед началом расчёта вытяжной вентиляции необходимо изучить СН и П (Система Норм и Правил) устройства вентиляционных систем. По СН и П количество воздуха необходимого для одного человека зависит от его активности.
Маленькая активность – 20 куб.м./час. Средняя – 40 кб.м./ч. Высокая – 60 кб.м./ч. Далее учитываем количество человек и объём помещения.
Кроме этого необходимо знать кратность – полный обмен воздуха в течение часа. Для спальни она равна единице, для бытовых комнат – 2, для кухонь, санузлов и подсобных помещений – 3.
Для примера – расчёт вытяжной вентиляции комнаты 20 кв.м.
Допустим, в доме живут два человека, тогда:
V(объём) комнаты равен: SхН, где Н – высота комнаты (стандартная 2,5 метра).
V = S х Н = 20 х 2,5 = 50 куб.м.
В таком же порядке рассчитываем производительность вытяжной вентиляции всего дома.
Расчет вытяжной вентиляции производственных помещений
При расчёте вытяжной вентиляции производственного помещения кратность равна 3.
Пример: гараж 6 х 4 х 2,5 = 60 куб.м. Работают 2 человека.
Высокая активность – 60 куб.м./час х 2 = 120 кб.м./ч.
V – 60 куб.м. х 3 (кратность) = 180 кб.м./ч.
Выбираем большее – 180 куб.м./час.
Как правило, унифицированные вентиляционные системы, для простоты установки разделяются на:
- 100 – 500 куб.м./час. – квартирные.
- 1000 – 2000 куб.м./час. – для домов и усадеб.
- 1000 – 10000 куб.м./час. – для заводских и промышленных объектов.
Расчет приточно вытяжной вентиляции
ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ
В условиях климата средней полосы, воздух, поступающий в помещение необходимо подогревать. Для этого устанавливают приточную вентиляцию с обогревом входящего воздуха.
Нагрев теплоносителя осуществляется различными путями – электро калорифером, впуск воздушных масс около батарейного или печного отопления. Согласно СН и П температура входящего воздуха должна быть не менее 18 гр. цельсия.
Соответственно мощность воздухонагревателя рассчитывается в зависимости от самой низкой (в данном регионе) уличной температуры. Формула для расчета максимальной температуры нагрева помещения воздухонагревателем:
N /V х 2,98 где 2,98 – константа.
Пример: расход воздуха – 180 куб.м./час. (гараж). N = 2 КВт.
Таким образом, гараж можно нагреть до 18 град. При уличной температуре минус 15 град.
ДАВЛЕНИЕ И СЕЧЕНИЕ
На давление и, соответственно, скорость передвижения воздушных масс влияет площадь сечения каналов, а также их конфигурация, мощность электро вентилятора и количество переходов.
При расчёте диаметра каналов эмпирически принимают следующие величины:
- Для помещений жилого типа – 5,5 кв.см. на 1 кв.м. площади.
- Для гаража и других производственных помещений – 17,5 кв.см. на 1 кв.м.
При этом добиваются скорости потока 2,4 – 4,2 м/сек.
О РАСХОДЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Расход электроэнергии напрямую зависит от длительности времени работы электронагревателя, а время – функция от температуры окружающего воздуха. Обыкновенно, воздух необходимо подогревать в холодное время года, иногда летом в прохладные ночи. Для расчёта используется формула:
S = (T1 х L х d х c х 16 + Т2 х L х c х n х 8) х N/1000
В этой формуле:
S – количество электроэнергии.
Т1 – максимальная дневная температура.
Т2 – минимальная ночная температура.
L – производительность куб.м./час.
с – объёмная теплоёмкость воздуха – 0, 336 вт х час/ кб.м./ град.ц. Параметр зависит от давления, влажности и температуры воздуха.
d – цена электроэнергии днём.
n – цена электроэнергии ночью.
N – количество дней в месяце.
Таким образом, если придерживаться санитарных норм, стоимость вентиляции существенно повышается, зато комфортность проживающих улучшается. Поэтому при устройстве вентиляционной системы целесообразно найти компромисс между ценой и качеством.