Вентиляция в помещении, особенно в жилом или промышленном, должна функционировать на 100 %. Конечно, многие могут сказать, что можно просто открыть окно или дверь, чтобы проветрить. Но этот вариант может сработать только летом или весной. А что же делать зимой, когда на улице холодно?
Необходимость вентиляции
Во-первых, сразу стоит отметить, что без свежего воздуха легкие человека начинают хуже функционировать. Возможно также появление самых различных заболеваний, которые с большим процентом вероятности перерастут в хронические. Во-вторых, если здание - это жилой дом, в котором находятся дети, то надобность в вентиляции возрастает еще сильнее, так как некоторые недуги, которые могут заразить ребенка, скорее всего, останутся у него на всю жизнь. Для того чтобы избежать таких проблем, лучше всего заняться обустройством вентиляции. Стоит рассмотреть несколько вариантов. К примеру, можно заняться расчетом приточной системы вентиляции и ее установкой. Также стоит добавить, что болезни - это далеко не все проблемы.
В комнате или здании, где нет постоянного обмена воздуха, вся мебель и стены будут покрываться налетом от любого вещества, которое распыляется в воздухе. Допустим, если это кухня, то все, что жарится, варится и т. д., даст свой осадок. Кроме этого страшным врагом является пыль. Даже чистящие средства, которые призваны убирать, все равно будут оставлять свой осадок, который негативно скажется на жильцах.
Вид системы вентиляции
Конечно, прежде чем приступить к проектированию, расчету системы вентиляции или ее установке необходимо определиться с типом сети, который лучше всего подойдет. В настоящее время различают три принципиально разных вида, основная разница между которыми в их функционировании.
Вторая группа - это вытяжная. Другими словами - это обычная вытяжка, которая чаще всего устанавливается в кухонных помещениях здания. Основная задача вентиляции - это вытяжка воздуха из комнаты наружу.
Рециркуляционная. Подобная система является, пожалуй, наиболее эффективной, так как она одновременно и выкачивает воздух из помещения, и в это же время подает свежий с улицы.
Единственный вопрос, который возникает у всех далее - это, как же работает система вентиляции, почему воздух перемещается в ту или иную сторону? Для этого используется два вида источника пробуждения воздушной массы. Они могут быть естественными или механическими, то есть искусственными. Чтобы обеспечить их нормальную работу, необходимо провести верный расчет системы вентиляции.
Общий расчет сети
Как уже говорилось выше, просто выбрать и установить определенный тип будет мало. Необходимо четко определить, сколько именно воздуха необходимо выводить из помещения и сколько нужно закачивать обратно. Специалисты называют это воздухообменом, который нужно вычислить. В зависимости от полученных данных при расчете системы вентиляции и необходимо отталкиваться при выборе типа устройства.
На сегодняшний день известно большое количество разнообразных методов расчета. Они нацелены на определение различных параметров. Для некоторых систем проводят расчеты, чтобы узнать, сколько нужно удалять теплого воздуха или же испарений. Некоторые осуществляются для того, чтобы узнать, сколько воздуха необходимо для разбавления загрязнений, если это промышленное здание. Однако минус всех этих способов - требование профессиональных знаний и умений.
Что же делать, если провести расчет системы вентиляции необходимо, но такого опыта нет? Самое первое, что рекомендуется сделать - это ознакомиться с различными нормативными документами, имеющимися у каждого государства или даже региона (ГОСТ, СНиП и т. д.) В этих бумагах имеются все показания, которым должен соответствовать любой тип системы.
Кратный расчет
Одним из примеров вентиляции может стать расчет по кратностям. Такой метод довольно сложный. Однако он вполне осуществим и даст хорошие результаты.
Первое, что необходимо понять - это то, что такое кратность. Подобный термин описывает то, сколько раз воздух в помещении сменился свежим за 1 час. Такой параметр зависит от двух составляющих - это специфика строения и его площадь. Для наглядной демонстрации, будет показан расчет по формуле для здания с однократным воздухообменом. Это говорит о том, что из помещения было выведено определенное количество воздуха и одновременно с этим введено свежего воздуха такое количество, которое соответствовало объему этого же здания.
Формула для вычисления используется такая: L = n * V.
Измерение осуществляется в кубометрах/час. V - это объем комнаты, а n - это значение кратности, которое берется из таблицы.
Если проводится расчет системы с несколькими комнатами, то в формуле нужно учитывать объем всего здания без стен. Другими словами, необходимо сначала вычислить объем каждой комнаты, после чего сложить все имеющиеся результаты, а итоговое значение подставить в формулу.
Вентиляция с механическим типом устройства
Расчет механической системы вентиляции, и ее установка должна проходить по определенному плану.
Первый этап - это определение числового значения воздухообмена. Нужно определить количество вещества, которое должно поступать внутрь строения, чтобы соответствовать требованиям.
Второй этап - это определение минимальных габаритов воздухопровода. Очень важно выбрать правильное сечение устройства, так как от этого зависят такие вещи, как чистота и свежесть поступаемого воздуха.
Третий этап - это выбор типажа системы для монтажа. Это важный момент.
Четвертый этап - и проектирование системы вентиляции. Важно четко составить план-схему, по которой будет проводиться монтаж.
Необходимость в механической вентиляции возникает только в том случае, если естественный приток не справляется. Любая из сетей рассчитывается на такие параметры, как свой объем воздуха и скорость этого потока. Для механических систем этот показатель может достигать 5 м 3 /ч.
К примеру, если необходимо обеспечить естественной вентиляцией площадь в 300 м 3 /ч, то понадобится с калибром 350 мм. Если монтируется механическая система, то объем можно уменьшить в 1,5-2 раза.
Вытяжная вентиляция
Расчет как и любой другой, должен начинаться с того, что определяется производительность. Единицы измерения этого параметра для сети - м 3 /ч.
Чтобы провести эффективный расчет, необходимо знать три вещи: высота и площадь комнат, основное предназначение каждого помещения, усредненное количество людей, который одновременно будут находиться в каждой комнате.
Для того чтобы начать проводить расчет системы вентиляции и кондиционирования воздуха этого типа, необходимо определиться с кратностью. Числовое значение этого параметра установлено СНиПом. Здесь важно знать, что параметр для жилого, коммерческого или промышленного помещения будет отличаться.
Если расчеты ведутся для бытового здания, то кратность равна 1. Если речь идет об установке вентиляции в административном строении, то показатель равен 2-3. Это зависит от некоторых других условий. Чтобы успешно провести расчет, нужно знать величину обмена по кратности, а также по количеству людей. Необходимо брать наибольшее значение расхода, чтобы определить требуемую мощность системы.
Чтобы узнать кратность обмена воздуха, необходимо умножить площадь помещения на его высоту, а после этого на значение кратности (1 для бытовых, 2-3 для других).
Для того чтобы провести расчет системы вентиляции и кондиционирования на человека, необходимо знать количество потребляемого воздуха одним человеком и умножить это значение на количество людей. В среднем при минимальной активности один человек потребляет около 20 м 3 /ч, при средней активности показатель возрастает до 40 м 3 /ч, при интенсивных физических нагрузках объем увеличивает до 60 м 3 /ч.
Акустический расчет системы вентиляции
Акустический расчет - это обязательная операция, которая прилагается к расчету любой системы вентилирования помещения. Подобная операция осуществляется для того, чтобы выполнить несколько конкретных задач:
- определить октавный спектр воздушного и структурного вентиляционного шума в расчетный точках;
- сопоставить имеющийся шум, с допустимым шумом по гигиеническим нормам;
- определить путь снижения шума.
Все расчеты необходимо проводить в строго установленных расчетных точках.
После того как были выбраны все мероприятия по строительно-акустическим нормам, которые призваны устранить излишний шум в помещении, проводится поверочный расчет всей системы в тех же точках, что были определены ранее. Однако сюда же нужно добавить эффективные значения, полученные в ходе этого мероприятия по снижению шума.
Для проведения вычислений нужны определенные исходные данные. Ими стали шумовые характеристики оборудования, которые назвали уровнями звуковой мощности (УЗМ). Для расчета используют среднегеометрические частоты в Гц. Если проводится ориентировочный расчет, то можно использовать корректировочные уровни шума в дБА.
Если говорить о расчетных точках, то они располагаются в местах обитания человека, а также в местах установки вентилятора.
Аэродинамический расчет системы вентиляции
Такой процесс расчета выполняется только после того как уже проведен расчет воздухообмена для строения, а также было принято решение о трассировки воздуховодов и каналов. Для того чтобы успешно провести эти вычисления, необходимо составить системы вентиляции, в которой обязательно нужно выделить такие части, как фасонные части всех воздуховодов.
Используя информацию и планы, нужно определить протяженность отдельных ветвей вентиляционной сети. Здесь важно понимать, что расчет такой системы может проводиться, чтобы решить две различных задачи - прямую или обратную. Цель проведения вычислений зависит именно от типа поставленной задачи:
- прямая - необходимо определить габариты сечений для всех участков системы, задав при этом определенный уровень расхода воздуха, который будет проходить через них;
- обратная - определить расход воздуха, задав определенное сечение для всех участков вентиляции.
Для того чтобы провести вычисления этого типа, необходимо разбить всю систему на несколько отдельных участков. Основная характеристика каждого выбранного фрагмента - это постоянный расход воздуха.
Программы для расчета
Так как проводить вычисления и строить схему вентиляции вручную - это очень трудоемкий и длительный процесс, были разработаны простые программы, которые способны сделать все действия самостоятельно. Рассмотрим несколько. Одна из таких программ расчета системы вентиляции - Vent-Clac. Чем она так хороша?
Подобная программа для расчетов и проектирования сетей считается одной из наиболее удобных и эффективных. Алгоритм работы этого приложения основывается на использовании формулы Альтшуля. Особенность программы в том, что она справляется хорошо как с расчетом вентиляции естественного типа, так и механического типа.
Так как ПО постоянно обновляется, стоит отметить, что последняя редакция приложения способно проводить и такие работы, как аэродинамические расчеты сопротивления всей системы вентиляции. Также может эффективно рассчитать другие дополнительные параметры, которые помогут в подборе предварительного оборудования. Для того чтобы провести эти вычисления, программе понадобятся такие данные, как расход воздуха в начале и в конце системы, а также длина основного воздуховода помещения.
Так как вручную рассчитывать все это долго и приходится разбивать вычисления на этапы, то данное приложение окажет существенную поддержку и сэкономит большое количество времени.
Санитарные нормы
Еще один вариант расчета вентиляции - по санитарным нормам. Подобные вычисления проводятся для общественных и административно-бытовых объектов. Чтобы осуществить правильные вычисления, необходимо знать среднее количество людей, которое постоянно будет находиться внутри здания. Если говорить о постоянных потребителях воздуха внутри, то им необходимо около 60 кубометров в час на одного. Но так как объекты общественного назначения посещают и временные лица, то и их тоже необходимо брать в расчет. Количество потребляемого воздуха на такого человека около 20 кубометров в час.
Если проводить все расчеты, опираясь на исходные данные из таблиц, то при получении конечных результатов станет четко видно, что количество воздуха, поступающего с улицы гораздо больше, чем потребляемого внутри здания. В таких ситуациях чаще всего прибегают к наиболее простому решению - вытяжки примерно на 195 кубометров в час. В большинстве случаев добавление такой сети создаст приемлемый баланс для существования всей системы вентиляции.
Хотя для расчетов вентиляции существует множество программ, многие параметры все еще определяются по старинке, с помощью формул. Расчет нагрузки на вентиляцию, площади, мощности и параметров отдельных элементов производят после составления схемы и распределения оборудования.
Это сложная задача, которая под силу лишь профессионалам. Но если необходимо подсчитать площадь некоторых элементов вентиляции или сечение воздуховодов для небольшого коттеджа, реально справиться самостоятельно.
Расчет воздухообмена
Если в помещении нет ядовитых выделений или их объем находится в допустимых пределах, воздухообмен или нагрузка на вентиляцию рассчитывается по формуле:
R = n * R 1,
здесь R1 – потребность в воздухе одного сотрудника, в куб.м\час, n – количество постоянных сотрудников в помещении.
Если объем помещения на одного сотрудника составляет больше 40 кубометров и работает естественная вентиляция, не нужно рассчитывать воздухообмен.
Для помещений бытового, санитарного и подсобного назначения расчет вентиляции по вредностям производится на основании утвержденных норм кратности воздухообмена:
- для административных зданий (вытяжка) – 1,5;
- холлы (подача) – 2;
- конференц-залы до 100 человек вместимостью (по подаче и вытяжке) – 3;
- комнаты отдыха: приток 5, вытяжка 4.
Для производственных помещений, в которых постоянно или периодически в воздух выделяются опасные вещества, расчет вентиляции производится по вредностям.
Воздухообмен по вредностям (парам и газам) определяют по формуле:
Q = K \(k 2- k 1),
здесь К – количество пара или газа, появляющееся в здании, в мг\ч, k2 – содержание пара или газа в оттоке, обычно величина равна ПДК, k1 – содержание газа или пара в приточке.
Разрешается концентрация вредностей в приточке до 1\3 от ПДК.
Для помещений с выделением избыточного тепла воздухообмен рассчитывается по формуле:
Q = G изб\ c (tyx – tn ),
здесь Gизб – избыточное тепло, вытягиваемое наружу, измеряется в Вт, с – удельная теплоемкость по массе, с=1 кДж, tyx – температура удаляемого из помещения воздуха, tn – температура приточки.
Расчет тепловой нагрузки
Расчет тепловой нагрузки на вентиляцию осуществляется по формуле:
Q в= V н * k * p * C р(t вн – t нро),
в формуле расчета тепловой нагрузки на вентиляцию Vн – внешний объем строения в кубометрах, k – кратность воздухообмена, tвн – температура в здании средняя, в градусах Цельсия, tнро – температура воздуха снаружи, используемая при расчетах отопления, в градусах Цельсия, р – плотность воздуха, в кг\кубометр, Ср – теплоемкость воздуха, в кДж\кубометр Цельсия.
Если температура воздуха ниже tнро снижается кратность обмена воздуха, а показатель расхода тепла считается равной Qв , постоянной величиной.
Если при расчете тепловой нагрузки на вентиляцию невозможно уменьшить кратность воздухообмена, расход тепла рассчитывают по температуре отопления.
Расход тепла на вентиляцию
Удельный годовой расход тепла на вентиляцию рассчитывается так:
Q= * b * (1-E),
в формуле для расчета расхода тепла на вентиляцию Qo – общие теплопотери строения за сезон отопления, Qb – поступления тепла бытовые, Qs – поступления тепла снаружи (солнце), n – коэффициент тепловой инерции стен и перекрытий, E – понижающий коэффициент. Для индивидуальных отопительных систем 0,15 , для центральных 0,1 , b – коэффициент теплопотерь:
- 1,11 – для башенных строений;
- 1,13 – для строений многосекционных и многоподъездных;
- 1,07 – для строений с теплыми чердаками и подвалами.
Расчет диаметра воздуховодов
Диаметры и сечения воздуховодов вентиляции рассчитывают после того, как составлена общая схема системы. При расчетах диаметров воздуховодов вентиляции учитывают следующие показатели:
- Объем воздуха (приточного или вытяжного), который должен пройти через трубу за заданный промежуток времени, куб.м\ч;
- Скорость движения воздуха. Если при расчетах вентиляционных труб скорость движения потока занижена, установят воздуховоды слишком большого сечения, что влечет дополнительные расходы. Завышенная скорость приводит к появлению вибраций, усилению аэродинамического гула и повышению мощности оборудования. Скорость движения на притоке 1,5 – 8 м\сек, она меняется в зависимости от участка;
- Материал вентиляционной трубы. При расчете диаметра этот показатель влияет на сопротивление стенок. Например, наиболее высокое сопротивление оказывает черная сталь с шероховатыми стенками. Поэтому расчетный диаметр воздуховода вентиляции придется немного увеличить по сравнению с нормами для пластика или нержавейки.
Таблица 1 . Оптимальная скорость воздушного потока в трубах вентиляции.
Когда известна пропускная способность будущих воздуховодов, можно рассчитать сечение воздуховода вентиляции:
S = R \3600 v ,
здесь v – скорость движения воздушного потока, в м\с, R – расход воздуха, кубометры\ч.
Число 3600 – временной коэффициент.
здесь: D – диаметр вентиляционной трубы, м.
Расчет площади элементов вентиляции
Расчет площади вентиляции необходим в том случае, когда элементы изготавливаются из листового металла и нужно определить количество и стоимость материала.
Площадь вентиляции рассчитывают электронные калькуляторы или специальные программы, их во множестве можно найти в интернете.
Мы приведем несколько табличных значений наиболее популярных элементов вентиляции.
| Диаметр, мм | Длина, м | |||
| 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | |
| 100 | 0,3 | 0,5 | 0,6 | 0,8 |
| 125 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1 |
| 160 | 0,5 | 0,8 | 1 | 1,3 |
| 200 | 0,6 | 0,9 | 1,3 | 1,6 |
| 250 | 0,8 | 1,2 | 1,6 | 2 |
| 280 | 0,9 | 1,3 | 1,8 | 2,2 |
| 315 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 |
Таблица 2 . Площадь прямых воздуховодов круглого сечения.
Значение площади в м. кв. на пересечении горизонтальной и вертикальной строчки.
| Диаметр, мм | Угол, град | ||||
| 15 | 30 | 45 | 60 | 90 | |
| 100 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,06 | 0,08 |
| 125 | 0,05 | 0,06 | 0,08 | 0,09 | 0,12 |
| 160 | 0,07 | 0,09 | 0,11 | 0,13 | 0,18 |
| 200 | 0,1 | 0,13 | 0,16 | 0,19 | 0,26 |
| 250 | 0,13 | 0,18 | 0,23 | 0,28 | 0,39 |
| 280 | 0,15 | 0,22 | 0,28 | 0,35 | 0,47 |
| 315 | 0,18 | 0,26 | 0,34 | 0,42 | 0,59 |
Таблица 3 . Расчет площади отводов и полуотводов круглого сечения.
Расчет диффузоров и решеток
Диффузоры используются для подачи или удаления воздуха из помещения. От правильности расчета количества и расположения диффузоров вентиляции зависит чистота и температура воздуха в каждом уголке помещения. Если установить диффузоров больше, увеличится давление в системе, а скорость падает.
Количество диффузоров вентиляции рассчитывается так:
N = R \(2820 * v * D * D ),
здесь R – пропускная способность, в куб.м\час, v – скорость воздуха, м\с, D – диаметр одного диффузора в метрах.
Количество вентиляционных решеток можно рассчитать по формуле:
N = R \(3600 * v * S ),
здесь R – расход воздуха в куб.м\час, v – скорость воздуха в системе, м\с, S – площадь сечения одной решетки, кв.м.
Расчет канального нагревателя
Расчет калорифера вентиляции электрического типа производится так:
P = v * 0,36 * ∆ T
здесь v – объем пропускаемого через калорифер воздуха в куб.м.\час, ∆T – разница между температурой воздуха снаружи и внутри, которую необходимо обеспечить калориферу.
Этот показатель варьирует в пределах 10 – 20, точная цифра устанавливается клиентом.
Расчет нагревателя для вентиляции начинается с вычисления фронтальной площади сечения:
Аф= R * p \3600 * Vp ,
здесь R – объем расхода приточки, куб.м.\ч, p – плотность атмосферного воздуха, кг\куб.м, Vp – массовая скорость воздуха на участке.
Размер сечения необходим для определения габаритов нагревателя вентиляции. Если по расчету площадь сечения получается чересчур большой, необходимо рассмотреть вариант из каскада теплобменников с суммарной расчетной площадью.
Показатель массовой скорости определяется через фронтальную площадь теплообменников:
Vp = R * p \3600 * A ф.факт
Для дальнейшего расчета калорифера вентиляции определяем нужное для согрева потока воздуха количества теплоты:
Q =0,278 * W * c (T п- T у),
здесь W – расход теплого воздуха, кг\час, Тп – температура приточного воздуха, градусы Цельсия, Ту – температура уличного воздуха, градусы Цельсия, c – удельная теплоемкость воздуха, постоянная величина 1,005.
Так как в приточных системах вентиляторы размещаются перед теплообменником, расход теплого воздуха вычисляем так:
W = R * p
Рассчитывая калорифер вентиляции, следует определить поверхность нагрева:
Апн=1,2 Q \ k (T с.т- T с.в),
здесь k – коэффициент отдачи калорифером тепла, Tс.т – средняя температура теплоносителя, в градусах Цельсия, Tс.в – средняя температура приточки, 1,2 – коэффициент остывания.
Расчет вытесняющей вентиляции
При вытесняющей вентиляции в помещении оборудуются рассчитанные восходящие потоки воздуха в местах повышенного выделения тепла. Снизу подается прохладный чистый воздух, который постепенно поднимается и в верхней части помещения удаляется наружу вместе с избытком тепла или влаги.
При грамотном расчете вытесняющая вентиляция намного эффективнее перемешивающей в помещениях следующих типов:
- залы для посетителей в заведениях общепита;
- конференц-залы;
- любые залы с высокими потолками;
- ученические аудитории.
Рассчитанная вентиляция вытесняет менее эффективно если:
- потолки ниже 2м 30 см;
- главная проблема помещения – повышенное выделение тепла;
- необходимо понизить температуру в помещениях с низкими потолками;
- в зале мощные завихрения воздуха;
- температура вредностей ниже, температуры воздуха в помещении.
Вытесняющая вентиляция рассчитывается исходя из того, что тепловая нагрузка на помещение составляет 65 – 70 Вт\кв.м, при расходе до 50 л на кубометр воздуха в час. Когда тепловые нагрузки выше, а расход ниже, необходимо организовывать перемешивающую систему, комбинированную с охлаждением сверху.
Естественная вентиляция помещения — представляет собой спонтанное перемещение воздушных масс в следствии разницы его температурных режимов в не дома и внутри. Данный вид вентиляция делится на бесканальную и канальную, относительно способна работы являться непрерывной и периодическая.
Систематическое движение фрамуг, форточек, дверей и окон подразумевает под самой процедуру проветривания. Вентиляция бесканального вида, сформирована на стабильном основании в комнатах промышленного типа со ощутимыми тепловыми выделениями, организующая нужную частоту обмена воздушных масс в средине их, этот процесс называются аэрированием.
В частных и многоэтажных домах больше применяется природная вентиляционная система канального вида, каналы в какой расположены в вертикальном положении в специализированных блоках, шахтах либо расположены в самих стенках.
Вычисление аэрации
Аэрация промышленных комнат летом гарантирует поступление воздушных потоков сквозь просветы снизу ворот и входных дверей. В прохладные месяца поступление в нужных размерах совершается под средством верхних просветов, от 4 м и больше над уровнем пола. Вентиляция на протяжении целого года выполнялась при помощи шахт, дефлекторов и форточек.
Зимой фрамуги открывают только в участках над генераторами усиленных тепловых выделений. Во время генерации в комнатах здания лишней очевидной теплоты, то температурный режим воздуха в нем постоянно больше, чем температурный режим вне здания, и, в соответствии, плотность менее.
Данное явление и приводит к присутствию разницы давлений атмосферы вне и внутри комнат . В плоскости на конкретной высоте комнаты, которую именуют как плоскость одинаковых давлений, данная разница отсутствует, то есть, приравнивается к нулю.
Выше данной плоскости имеется некое излишнее напряжение, что приводит к удалению горячей атмосферы наружу, а внизу от данной плоскости, — разрежение, обусловливающее приток свежего воздуха. Давление, вынуждающее передвигаться воздушные массы в процессе природной вентиляции, можно установить исходя их вычислений:
Естественная вентиляция формула
Ре = (вн — н)hg
- где н — плотность воздуха вне помещения, кг/м3;
- вн — плотность воздушных масс в помещении, кг/м3;
- h — расстояние между приточным проемом и центром вытяжного, м;
- g — ускорение свободного падения, 9,81 м/с2.
Метод проветривания (аэрации) построек с помощью раскрывающихся фрамуг считается довольно верным и результативным.
При вычислении природной вентиляции помещений учитываются установление участка нижних и верхних просветов. Сперва получают значение участка нижних просветов. Задается модель аэрации постройки.
Расчет естественной вытяжной вентиляции
Потом, в связи от участка открытия верхних и нижних соответственно, приточных и вытяжных фрамуг в помещении приблизительно в центре высоты сооружения получается степень одинаковых давлений, в этом месте влияние точно также нулю. В соответствии, влияние в степени сосредоточении нижних просветов станет равняться:
- где ср– равна средней температуре плотности воздушных масс в помещении, кг/м3;
- h1– высoта oт плоскости одинаковых давлений до нижних просветов, м.
На уровне центров верхних просветов, выше плоскости одинаковых давлений образуется избыточное напряжение, Па, равняющееся:
Именно это давление и оказывает воздействие на вытяжку воздуха. Общее напряжение, располагающее для обмена воздушных потоков в комнате:
Скорость естественной вентиляции
Скорость воздуха в центре нижних просветов, м/с:
- где L – необходимый обмен воздушными массами, м3/час;
- 1 – коэффициент расхода, зависящий от конструкции створок нижних просветов и угла их открытия (при 90 открытия, =0,6; 30 – =0,32);
- F1– площадь нижних просветов, м2
Затем вычисляются потери, Па, в нижних просветах:
Приняв, что Ре = Р1+Р2 =h(н — ср), а температура удаляемого воздуха tуд=tрз+(10 — 15oС), определяем плотности н и ср, которые соответствуют температурам tн и tср.
Лишнее давление в плоскости верхних просветов:
Необходимая их площадь (м2):
F2 = L /(2V22) = L /(2(2Р2g/ср)1⁄2)
Вычисление и расчет вентиляционных каналов
Вычисление естественной системы проветривания канального вида сближается к установлению активного разреза воздуховодов, какие с целью доступа необходимого числа воздуха выражают противодействие, надлежащее вычисленному напряжению.
Для самого длительного тракта сети устанавливают издержки напряжения в каналах воздуховода как сумму издержкой напряжения в абсолютно всех его местах. В каждом из них издержки давления формируются с потерь на трение (RI) и издержек в местах противодействия (Z):
- где R — удельная потеря напряжения по длине участка от трения, Па/м;
- l — длина участка, м.
Площадь живого сечения воздуховодов, м2:
- где L — расход воздуха, м3/ч;
- v — скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с (равна 0,5… 1,0 м/с).
Задавая скорость движения воздуха по вентиляции, и прочитывают площадь его активного сечения и масштабы. При помощи специализированных номограмм либо табличных расчётов для округлой формы воздуховодов устанавливают издержки напряжения на трение.
Естественная вентиляция расчет воздуховодов
Для прямоугольной формы воздуховодов этой концепции проветривания планируют диаметр dЭ равновесный округлому воздуховоду:
dЭ = 2 а b / (а + b)
- где, а и b — длина сторон прямоугольного воздуховода, м.
В случае использования воздуховодов сделанных не из метала, их удельные издержки давления по трению R, взятые с номограммы для стальных воздуховодов, изменяют, умножив на соответствующий коэффициент k:
- для шлакогипсовых — 1,1;
- для шлакобетонных — 1,15;
- для кирпичных — 1,3.
Избытки давления, Па, на преодоление определённых сопротивлений для разных участков вычисляется за уравнением:
- где – сумма коэффициентов противодействий на участке;
- v2/2 — динамическое напряжение, Па, взятое с нормативов.
Для создания концепции непринужденной вентиляции предпочтительно остерегаться извилистых заворотов, множественного числа задвижек и клапанов, так как утраты на местные противодействия как правило в каналах воздуховодов достигают вплоть до 91% от всех затрат.
Естественная вентиляция содержит небольшой радиус воздействия и среднюю результативность для комнат излишками тепла в которых соввем малы, что возможно относить недостаткам, а достоинством — легкость системы, невысокая цена и простота в сервисном обслуживании.
Естественная вентиляция пример расчета
Общая площадь – 60 м2;
ванная, кухня с газовой плитой, туалет;
кладовая комната – 4,5 м2;
высота потолков – 3 м.
Для оборудования воздуховодов будут применяться бетонные блоки.
Приток воздуха с улицы по нормативам: 60 *3 * 1 = 180 м3/час.
Вытяжка воздуха из помещения:
кухни – 90 м3/час;
ванной – 25 м3/час;
туалета – 25 м3/час;
90 + 25 + 25 = 140 м3/час
Частота обновления воздушных масс в кладовой – 0,2 в 1/час.
4,5 * 3 * 0,2 = 2,7 м3/час
Нужный вывод воздуха: 140 + 2,7 = 142,7 м3/час.
В жилых и офисных зданиях, где постоянно находятся люди, должны быть созданы комфортные условия для их работы и жизнедеятельности. Эти условия регламентируются государственными санитарными нормами и другими документами. Параметры и необходимое количество воздуха для жилых и административных зданий прописаны в соответствующих строительных нормативных документах. Чтобы произвести расчет вентиляции в помещении, следует руководствоваться этими документами.
Исходные данные для расчета воздухообмена
Цель расчета – определить, сколько чистого воздуха требуется подавать в каждое помещение и какое количество отработанного удалять из него. После этого выбирают способ организации воздухообмена и для холодного времени года рассчитывают тепловую мощность, которую нужно затратить для подогрева притока с улицы. Для начала нужно определить кратность обмена для каждой комнаты жилого дома.
Кратность обмена – число, показывающее сколько раз во всем объеме помещения полностью обновится воздух в течение 1 часа.
Значения величины кратности для кабинетов и комнат различного назначения прописаны в СНиП 31–01-2003, для удобства они приведены в Таблице 1 .
В СНиПе указаны расчетные значения расхода и кратности, но для топочных количество воздуха на горение необходимо уточнять по техническим характеристикам водогрейного котла.
Методы выполнения расчетов
Строительными нормами допускается производить расчет приточной вентиляции помещения несколькими способами:
- По кратности обмена, величина которой для каждого помещения закреплена нормами.
- По нормируемому удельному расходу воздушных масс на 1 м 2 комнаты.
- По удельному объему свежей воздушной смеси на 1 человека, находящегося в доме свыше 2 часов ежедневно.
В соответствии со СНиП 41–01-2003 «Вентиляция и кондиционирование» для жилых зданий применяется следующая формула расчета вентиляции по нормируемой кратности:
- L – необходимое количество приточного воздуха, м 3 /ч;
- V – объем кабинета или комнаты, м 3 ;
- n – расчетная кратность воздухообмена (Табл. 1).
Объем каждой комнаты определяют обмерами ее габаритов либо, в случае строящегося дома, по чертежам, входящим в проект. Расход притока для некоторых помещений имеет определенное нормированное значение, например, в санузлах или постирочных. Тогда габариты определять не требуется, принимается фиксированная величина, указанная в Таблице 1. После просчета каждой комнаты результаты суммируются и получается общее количество приточного воздуха, необходимое для всего дома.
Определение притока по удельному расходу свежей воздушной смеси на каждого человека осуществляется таким методом:
В этой формуле:
- L – то же, что в предыдущей формуле, м 3 /ч;
- N – число людей, находящихся в здании более 2 часов в течение суток, чел;
- m – удельное количество приточного воздуха на 1 человека, м 3 /ч (Табл.2).
Данный метод допускается применять не только для жилых, но и административных зданий, в офисах которых трудится много людей. В этом случае величина удельного расхода нормируется Приложением М СНиП 41–01-2003, что отражено в Таблице 2 .
Объем вытяжки из офиса для соблюдения баланса равен притоку, - 1200 м 3 /ч.
Если в пересчете на 1 жильца приходится менее 20 м 2 общей площади жилого дома, то производится расчет по площади помещения:
- L – необходимая величина притока, м 3 /ч;
- А – площадь кабинета или комнаты, м 2 ;
- k – удельный расход чистого воздуха, подаваемого на 1 м 2 площади комнаты.
СНиП 41–01-2003 устанавливает значение k в размере 3 м 3 на 1 м 2 жилой площади. То есть, в спальню площадью 10 м 2 понадобится подавать как минимум 10 х 3 = 30 м 3 /ч свежей воздушной смеси.
Устройство общеобменной вентиляции в доме
После того как потребность в притоке и вытяжке для всех комнат дома вычислена одним из вышеописанных методов, следует выбрать тип общеобменной вентиляции: с естественным или механическим побуждением. Первый тип подойдет для квартир, небольших частных домов и офисов. Здесь главную роль будет играть естественная вытяжка, поскольку именно она создает разрежение внутри дома и побуждает воздушные массы перемещаться в свою сторону, затягивая свежие с улицы. В этом случае расчет естественной вентиляции помещения сводится к вычислению высоты вертикальной вытяжной шахты.
Пример вентиляции в жилом доме
Вычисления делают методом подбора, так как вертикальные вытяжные каналы изготавливают стандартных размеров и высоты. Приняв определенное значение высоты шахты, его подставляют в формулу:
р = h (ρ Н — ρ В)
- h – высота канала, м;
- ρ Н – плотность наружного воздуха, в среднем принимается равной 1.27 кг/м 3 при температуре +5ºС;
- ρ В – плотность воздушной смеси, удаляемой из квартиры, принимается по ее температуре.
При движении воздушных масс в шахте возникает сопротивление трению о ее стенки, сила тяги должна его преодолевать. Расчет и проектирование вертикального канала заключаются в том, чтобы сила тяги в нем была несколько больше сопротивления трению и соблюдалось условие:
Н ≤ 0.9 р
- р – гравитационное давление в канале, кгс/м 2 ;
- Н – сопротивление вытяжной шахты, кгс/м 2 .
Величина Н вычисляется по следующей формуле:
В этой формуле:
- R – потери давления на 1 м.п. шахты, является величиной справочной, кгс/м 2 ;
- h – высота канала, м;
Подставляя в вышеприведенные формулы значения высоты вытяжной шахты, производят вычисления до тех пор, пока условие для функционирования тяги не будет соблюдаться.
Вентиляция с принудительным побуждением
При использовании в организации воздухообмена местных и централизованных вентиляционных установок самым важным показателем остается расход наружных воздушных масс для обеспечения необходимого притока в здание. Если в комнатах устанавливаются местные приточные агрегаты с очисткой и подогревом, то их общая производительность должна равняться объему притока в здание, рассчитанному ранее.
Воздухообмен в помещениях
При подборе производительности приточного агрегата надо учитывать, что не все комнаты располагаются у наружных стен. Установка будет обслуживать не только свой кабинет, но и смежный, расположенный в глубине дома.
Централизованные приточно-вытяжные установки лучше подбирать с помощью специалистов, так как потребуется выполнить достаточно сложный расчет вентиляционных систем. Установка может использовать тепло вытяжного воздуха, нагревая с его помощью уличный, здесь важно правильно подобрать теплообменник.
Обработанная воздушная смесь будет раздаваться в помещения через сеть воздуховодов, понадобится определить их параметры (диаметр, протяженность, потери давления). Это нужно для правильного выбора вентиляционного агрегата, который для устойчивой работы системы должен развивать необходимое давление для преодоления всех сопротивлений.
Заключение
Произвести расчет потребного объема приточного воздуха в помещении жилого или административного здания – не столь уж сложная задача. Это первый шаг к созданию комфортных условий для жизнедеятельности или работы людей. Зная необходимые расходы притока и вытяжки, можно сделать прикидку общей стоимости работ и оборудования для устройства общеобменной вентиляции. Дальнейшую разработку и внедрение предпочтительнее доверить специалистам.
Как сделать приточную вентиляцию своими руками
Как сделать вентиляцию в частном доме
Всё про вентиляцию в многоквартирном доме
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.
