Расход в системе вентиляции. Как рассчитать приточно-вытяжную систему вентиляции производственного помещения

К условиям труда на производстве и в промышленности предъявляются строгие требования. Должны соблюдаться различные нормативы. Правильное выполнение многих требований влияет на качество воздушной среды. Его обеспечивает правильный воздухообмен. На большинстве промышленных предприятий его невозможно обеспечить за счет естественной вентиляции, поэтому требуется установка специальных вытяжек. Чтобы правильно наладить воздухообмен, необходимо рассчитать вентиляцию.

Виды воздухообмена, используемые на промышленных предприятиях

Системы промышленной вентиляции

Независимо от типа производства, к качеству воздуха на любом предприятии предъявляются довольно высокие требования. Существуют нормативы на содержание различных частиц. Чтобы в полной мере выполнить требования санитарных норм разработаны различные виды вентиляционных систем. От используемого типа воздухообмена зависит качество воздуха. В настоящее время на производстве используются следующие виды вентиляции:

• аэрация, то есть общеобменная вентиляция с естественным источником. Она регулирует воздухообмен во всем помещении. Используется только в больших производственных помещениях, например, в цехах без отопления. Это самый старый тип вентиляции, в настоящее время используется все реже и реже, так как плохо справляется с загрязнениями воздуха и не способен регулировать температурный режим;
• местная вытяжка, ее используют на производствах, где имеются локальные источники выброса вредных, загрязняющих и ядовитых веществ. Ее устанавливают в непосредственной близости от мест выброса;
• приточно-вытяжная вентиляция с искусственным побуждением, используемая для регуляции воздухообмена на больших площадях, в цехах, в различных помещениях.

Функции вентиляции

В настоящее время вентиляционная система выполняет следующие функции:

• удаление производственных вредных веществ, выделяемых в процессе работы. Их содержание в воздухе в рабочей зоне регулируется нормативными документами. Для каждого типа производства устанавливаются свои требования;
• удаление излишков влаги в рабочей зоне;
• фильтрация забранного из производственного помещения загрязненного воздуха;
• выброс удаленных загрязняющих веществ на необходимую для рассеивания высоту;
• регуляция температурного режима: удаление нагретого в процессе производства воздуха (тепло выделяется от работающих механизмов, нагреваемого сырья, веществ, вступающих в химические реакции);
• наполнение помещения воздухом с улицы, при этом проводится его фильтрация;
• нагрев или охлаждение втягиваемого воздуха;
• увлажнение воздуха внутри производственного помещения и втягиваемого с улицы.

Виды загрязнений воздуха

Перед тем, как приступить к расчетным работам, необходимо выяснить, какие источники загрязнения имеются. В настоящее время на производстве встречаются следующие типы вредных выделений:

• излишки теплоты от работающего оборудования, нагреваемых веществ и прочее;
• испарения, пары и газы, содержащие вредные вещества;
• выделение взрывоопасных газов;
• избыток влажности;
• выделения от людей.

Как правило, на современных производствах присутствуют различные типы загрязнений, например, работающее оборудование и химикаты. И ни одно из производств не может обойтись без выделений от людей, так как в процессе деятельности человек дышит, с него осыпаются мельчайшие частицы кожи и так далее.

Расчет необходимо выполнять по каждому из видов загрязнений. При этом их не суммируют, а принимают за конечный наибольший результат вычислений. Например, если больше всего необходимо воздуха для удаления химического загрязнения воздуха, то именно этот расчет и будет принят для вычисления необходимого объема общеобменной вентиляции и мощностей вытяжки.

Выполнение расчетов

Как видно из всего вышесказанного, вентиляция выполняет множество различных функций. Обеспечить качественное очищение воздуха может только достаточное количество устройств. Поэтому при установке необходимо рассчитать необходимые мощности устанавливаемой вытяжки. Не стоит забывать и о том, что для различных целей используют разные типы вентиляционных систем.

Расчет местной вытяжки

Если на производстве происходят выбросы вредных веществ, то их необходимо улавливать непосредственно на максимально близком расстоянии от источника загрязнения. Это сделает их удаление более результативным. Как правило, источниками выброса становятся различные технологические емкости, также загрязнять атмосферу может работающее оборудование. Чтобы улавливать выделяемые вредные вещества используют локальные вытяжные устройства – отсосы. Обычно они имеют вид зонта и устанавливаются над источником паров или газов. В некоторых случаях такие установки идут в комплекте с оборудованием, в других – мощности и размеры рассчитывают. Выполнить их несложно, если знать правильную формулу расчета и иметь некоторые исходные данные.

Чтобы сделать расчет необходимо провести некоторые замеры и выяснить следующие параметры:

• размер источника выброса, длину сторон, сечение, если он имеет прямоугольную или квадратную форму (параметры a x b) ;
• если источник загрязнения имеет круглую форму, необходимо знать его диаметр (параметр d);
• скорость движения воздуха в зоне, где происходит выброс (параметр vв);
• скорость всасывания в районе системы вытяжки (зонта) (параметр vз);
• планируемая или имеющаяся высота установки вытяжки над источником загрязнения (параметр z). При этом нужно помнить, что чем ближе расположена вытяжка к источнику выброса, тем эффективнее улавливаются загрязняющие вещества. Поэтому зонт нужно располагать максимально низко над емкостью или оборудованием.

Формулы расчета для прямоугольных вытяжек выглядят следующим образом:

A = a + 0.8z , где A – это сторона вентиляционного устройства, a – сторона источника загрязнения, z – расстояние от источника выброса до вытяжки.

B = b + 0.8z , где B – это сторона вентиляционного устройства, b – сторона источника загрязнения, z – расстояние от источника выброса до вытяжки.

Если вытяжная установка будет иметь круглую форму, то рассчитывается ее диаметр. Тогда формула будет выглядеть следующим образом:

D = d + 0.8z , где D – диаметр вытяжки, d– диаметр источника загрязнения, z– расстояние от источника выброса до вытяжки.

Вытяжное устройство делается в форме конуса, причем угол должен быть не больше 60 градусов. В противном случае эффективность вентиляционной системы снизится, так как по краям образуются зоны, где застаивается и воздух. Если в помещении показатели скорости воздуха более 0,4 м/с, то конус необходимо оборудовать специальными откидными фартуками, чтобы предотвратить рассеивание выделяемых веществ и защитить их от внешнего воздействия.

Знать габаритные размеры вытяжки необходимо, так как от этих параметров будет зависеть качество воздухообмена. Определить количество вытяжного воздуха можно по следующей формуле: L = 3600vз х Sз , где под L понимается расход воздуха (м 3 /ч), vз – скорость воздуха в вытяжном устройстве (для определения данного параметра используется специальная таблица), Sз – площадь проема вентиляционной установки.

Если зонт имеет прямоугольную или квадратную форму, то его площадь вычисляется по формуле S =A*B , где A и B – стороны фигуры. Если вытяжное устройство имеет форму круга, то его размер вычисляется по формуле S=0,785D , где D – диаметр зонта.

Полученные результаты должны учитываться при проектировке и расчете общеобменной вентиляции.

Расчет общеобменной приточно-вытяжной вентиляции

Когда рассчитаны необходимее объемы и параметры местной вытяжки, а также объемы и виды загрязнений, можно приступать к вычислению необходимого объема воздухообмена в производственном помещении.

Самый простой вариант, когда при работе отсутствуют вредные выделения различных типов, а есть только те загрязняющие вещества, которые выделяют люди. Оптимальное количество чистого воздуха обеспечит нормальные условия работы, соблюдение санитарных норм, а также необходимую чистоту технологического процесса.

Чтобы высчитать необходимый объем воздуха для работающих людей, используют следующую формулу: L = N*m , где L – необходимое количество воздуха (м 3 /ч), N – количество работающих людей на производственном участке или в конкретном помещении, m — расход воздуха для дыхания 1 человека за час.

Удельный расход воздуха на 1 человека в час является фиксированной величиной, обозначенной в специальных СНиПах. В нормах указано, что объем смеси на 1 человека составляет 30 м 3 /ч, если помещение проветривается, если таковая возможность отсутствует, то норма становится вдвое больше и достигает 60 м 3 /ч.

Сложнее обстоит дело в том случае, если на участке имеются различные источники выброса вредных веществ, особенно, если их много и они рассредоточены на большой площади. В этом случае локальные вытяжки не смогут в полной мере избавиться от вредных веществ. Поэтому на производстве часто прибегают к следующему приему.

Выбросы рассеивают, а затем удаляют с помощью общеобменной приточно-вытяжной вентиляции. На все вредные вещества установлены свои ПДК (предельно допустимые концентрации), с их значениями можно ознакомиться в специальной литературе, а также нормативных документах.

L = Mв / (yпом – yп) , где L – необходимое количество свежего воздуха, Mв – масса выделяемого вредного вещества (мг/ч), упом – удельная концентрация вещества (мг/м 3), уп – концентраци яэтого вещества в воздухе, поступающем через вентиляционную систему.

Если выделяется несколько видов загрязняющих веществ, то необходимо рассчитать необходимое количество чистой воздушной смеси для каждого из них, а потом суммировать их. В результате получится общий объем воздуха, который должен поступать в производственное помещение, чтобы обеспечить выполнение санитарных требований и нормальные условия труда.

Расчет вентиляции – дело сложное, требующее большой точности и специальных знаний. Поэтому для самостоятельных вычислений можно воспользоваться онлайн-сервисами. Если на производстве приходится работать с опасными и взрывчатыми веществами, лучше доверить расчет вентиляции профессионалам.

В соответствии с действующими на территории Российской Федерации санитарными нормами и правилами организации помещений, как бытового, так и производственного назначения, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата. Нормы вентиляции регулируют такие показатели, как температура воздуха, относительная влажность, скорость движения воздуха в помещении и интенсивность теплового излучения. Одним из средств для обеспечения оптимальных характеристик микроклимата является вентиляция. В настоящее время организовывать систему воздухообмена «на глаз» или «примерно» будет в корне неправильно и даже вредно для здоровья. При обустройстве системы вентиляции, расчет выступает залогом правильного ее функционирования.

В жилых домах и квартирах воздухообмен зачастую обеспечивается за счет естественной вентиляции. Такая вентиляция может быть реализована двумя способами - бесканальным и канальным. В первом случае воздухообмен осуществляется при проветривании помещения и естественной инфильтрации воздушных масс через щели дверей и окон, и поры стен. Расчет вентиляции помещения в этом случае произвести невозможно, такой способ носит название неорганизованного, имеет низкую эффективность и сопровождается значительными потерями тепла.

Второй способ заключается в размещении в стенах и перекрытиях каналов воздуховодов, через которые осуществляется воздухообмен. В большинстве многоквартирных домов, построенных в 1930-1980гг, оборудована вытяжная канальная система вентиляции с естественным побуждением. Расчет вытяжной вентиляции сводится к определению геометрических параметров воздуховодов, которые бы обеспечивали доступ необходимого количества воздуха в соответствии с ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

В большинстве помещений общественного пользования и производственных зданиях только организация вентиляции с механическим побуждением движения воздуха может обеспечить достаточный воздухообмен.

Расчет производственной вентиляции можно доверить исключительно квалифицированному специалисту. Инженер проектировщик вентиляции произведет необходимые вычисления, составит проект и утвердит его в соответствующих организациях. Им же будет оформлена и документация по вентиляции.

Проектирование вентиляции и кондиционирования ориентировано на задачу, поставленную клиентом. Для того чтобы выбрать оборудование для системы воздухообмена с оптимальными характеристиками, отвечающее поставленным условиям, при помощи специализированных компьютерных программ выполняют следующие расчеты.

Определение производительности по воздуху

Производительность по воздуху рассчитывается двумя способами: по кратности воздухообмена и по количеству людей . При расчете производительности вентиляции, кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа меняется воздух в помещении с заданной площадью.

Производительность по кратности воздухообмена (L , м³/ч) рассчитывают по формуле:
L = n * S * H
где
n - кратность воздухообмена для определенного типа помещения. В соответствии со СНиП для жилых квартир принимают n=1; для общественных помещений (офисов, магазинов, кинотеатров) и производственных цехов n=2;
S - площадь помещения, м²;
H - высота заданного помещения, м.

Производительность по количеству людей (L , м³/ч):
L = N * Lнорм
где
N - предполагаемое количество людей в помещении;
Lнорм — нормируемый расход воздуха на одного человека, м³/ч. Эту величину регламентируют СНиП. Для человека, который находится в состоянии покоя (имеются в виду жилые квартиры и дома);
Lнорм составляет 20 м³/ч. Для людей, которые находятся на работе в офисе Lнорм=40 м³/ч, а для выполняющих физическую нагрузку, Lнорм=60 м³/ч.

Большее из двух полученных значений принимают за производительность приточно-вытяжной установки или вентилятора. При выборе этого типа оборудования делают поправку на потери производительности, которые возникают в сети воздуховодов за счет аэродинамического сопротивления.

Определение мощности калорифера

Нормы проектирования вентиляции предполагают, что в холодное время года воздух, поступающий в помещение, должен прогреваться не менее чем до +18 градусов Цельсия. Для подогрева воздуха приточно вытяжная вентиляция использует калорифер. Критерием выбора нагревателя выступает его мощность, которая зависит от производительности вентиляции, температуры на выходе воздуховода (обычно принимается +18 град) и наиболее низкой температуры воздуха в холодное время года (для средней полосы России -26 град).

Различные модели калорифера можно подключать к сети с 3-х или 2-х фазным питанием. В жилых помещениях обычно используют 2-х фазную сеть, а для производственных зданий рекомендуется использовать 3-х фазную, поскольку в этом случае меньше значение рабочей силы тока. 3-х фазная сеть используется в тех случаях, когда мощность калорифера превышает 5 кВт. Для жилых помещений используют калориферы мощностью от 1 до 5 кВт, а для общественных и производственных, соответственно, требуется большая мощность. Когда производится расчет вентиляции отопления, мощность калорифера должна быть достаточной, чтобы обеспечивать нагрев воздуха не менее чем до +44 град.

Расчет сети воздуховодов

Для помещений, где будет установлена канальная вентиляция, расчет воздуховодов состоит в определении необходимого рабочего давления вентилятора с учетом потерь, скорости воздушного потока и допустимого уровня шума.

Давление воздушного потока создается вентилятором и определяется его техническими характеристиками. Эта величина зависит от геометрических параметров воздуховода (круглое или прямоугольное сечение), его длины, количества поворотов сети, переходов, распределителей. Чем больше производительность, которую обеспечивает приточная вентиляция, а, соответственно, и рабочее давление, тем больше скорость воздуха в воздуховоде. Однако при возрастании скорости воздушного потока увеличивается уровень шума. Уменьшить скорость и уровень шума можно, применяя воздуховоды большего диаметра, что не всегда возможно в жилых помещениях. Для комфортного самочувствия человека скорость воздуха в помещении должна быть в пределах от 2,5 до 4 м/с и уровень шума 25 Дб.

Составить пример расчета вентиляции можно, лишь имея параметры помещения и техническое задание. Оказать помощь в выполнении предварительных расчетов, дать квалифицированную консультацию, а также оформить соответствующие документы могут специализированные фирмы, которые зачастую осуществляют также проектирование и монтаж вентиляции.

Установка вентиляции совершенно необходима в любых помещениях, будь то квартира, частный дом, сарай, гараж или склад. Схема ее создания обговаривается еще на этапе проектирования здания. Дом, в котором нет вентиляции, особенно жилой, будет некомфортным, а вскоре и непригодным для проживания, поскольку там будет всегда сыро и душно, в углах начнет появляться плесень, деревянные элементы постройки прогниют, и она в конечном итоге разрушится гораздо быстрее положенного. В этой статье мы поговорим о том, как рассчитать вентиляцию в помещении.

Зачем нужна вентиляция

Некоторые полагают, что можно совершенно спокойно обойтись без вентиляции – жили же наши предки как-то еще до изобретения всяких новомодных систем. И если летом в таком доме можно постоянно открывать окна для проветривания, то зимой вы в полной мере ощутите всю «прелесть» жизни по старинке – на окнах, дверях и стенах начнет появляться конденсат, который в случае сильных морозов превратится в красивую ледяную корку, по углам начнут расти сады черной и зеленой плесени, а если сильно повезет, через год-другой соберете урожай грибов… Стоит ли говорить, что такой дом простоит очень недолго, а жизнь в нем будет постоянным испытанием для нервов и здоровья.

При постоянном недостаточном притоке свежего воздуха легкие человека начинают хуже работать – появляются заболевания, которые могут быстро стать хроническими. Ребенок, растущий в доме без вентиляции, может заработать серьезные проблемы со здоровьем на всю жизнь.

Продолжает «парад» постоянная запыленность и закопченность – если в комнату не поступает свежий воздух, то все, что в ней варится, жарится, пылится, чистится, оседает на стенах и мебели толстым слоем налета. На кухонном потолке уже через полгода можно будет заметить обширное желтоватое пятно над плитой – это жирные испарения осели и впитались в штукатурку, ибо деваться им больше некуда. В ванной на потолке и по углам также появятся красноречивые свидетельства отсутствия вентиляции в виде плесневых пятен из-за постоянной влажности.

И, наконец, следует брать во внимание, что хотя бы раз в год в доме кто-нибудь болеет – микробы от кашля и чихания моментально разлетаются по помещению, оседая на мебели, обоях, шторах, ковре. Больничные палаты проветривают несколько раз в день не просто так, а теперь представьте, в какой обстановке вы окажетесь после года жизни в квартире, где не бывает регулярных притоков воздуха. Надеемся, мы привели весомые аргументы в пользу необходимости системы вентиляции жилых помещений и теперь можно перейти от слов к делу.

Проверяем работу вентиляции

Бывает так, что некоторые из вышеперечисленных «симптомов» проявляются даже в вентилируемых домах. Это может означать что система работает слабо или перестала функционировать по какой-либо причине. Чтобы проверить, работает ли вентиляция, зажгите спичку или зажигалку и поднесите пламя к вентиляционному отверстию – если огонь наклонился в сторону решетки, прикрывающей отверстие, значит тяга есть, и все работает. Если же изменений не последовало – вентиляционный канал либо перекрыт, либо забит листьями. В случае с квартирами такое очень часто случается, если соседи делали перепланировку и перекрыли воздуховод.

Бывает и такое, что тяга присутствует, но с перерывами, и при этом она может приносить с собой запахи от соседей сверху или снизу. В этом случае потребуется оснастить вентиляционное отверстие обратным клапаном, либо установить автоматические жалюзи, закрывающиеся при обратной тяге.

Виды вентиляционных систем

Все системы вентиляции можно условно разделить на категории в зависимости от функциональной нагрузки, способу перемещения воздушных масс и тому, что приводит их в движение.

В зависимости от функционального назначения бывают следующие вентиляционные системы:

1. Приточная – свежий воздух с улицы постоянно поступает внутрь помещения.
2. Вытяжная – воздух выводится из дома по вентиляционным каналам.
3. Рециркуляционная – системы выводит отработанный воздух и одновременно «закачивает» в дом свежий.

Если задуматься над принципами работы вышеперечисленных систем, то напрашивается вопрос: «А за счет чего воздух движется, чтобы покинуть или проникнуть в помещение?». Для этого используют сортировку вентиляционных систем по характеру пробуждения воздушных масс. Эти источники могут быть естественными и механическими (искусственными).

В системах с естественной вентиляцией воздух движется за счет перепадов давления. Вы сразу поймете, о чем речь, если вспомните вентиляционные отверстия на кухне и в ванной, которые есть в каждом многоэтажном доме – теплый воздух и пар (душ, стирка, приготовление еды) попадает в это отверстие и вытягивается наружу за счет давления и гравитационных сил.

В системах с механическими источниками пробуждения воздух приводится в движение при помощи вытяжных вентиляторов, которые забирают его из помещения, действуя по принципу обычной кухонной вытяжки.

Итак, когда воздушные массы обрели способность перемещаться, им следует обеспечить безопасный и направленный выход (вход). В связи с этим была разработана еще одна классификация по способу движения воздушных потоков – канальная и безканальная. С канальной системой все более ли менее понятно – воздух течет по специальным отводам, а при безканальной он покидает помещение или проникает в него через приоткрытые оконные проемы, двери, щели и т.д.

Расчет вентиляционной системы

Чтобы обеспечить качественное вентилирование дома, мало лишь выбрать любую понравившуюся систему – необходимо выяснить, какой объем воздуха будет выводиться из помещений, и сколько свежего воздуха надо поставлять с улицы. Говоря иначе, следует узнать оптимальный воздухообмен дома, и уже исходя из этих данных подбирать систему вентиляции, покупать вентиляторы определенной мощности, каналы и т.д.

Есть множество способов расчета вентиляции помещения, например, на удаление излишков теплого воздуха или испарений, разбавление загрязнений и прочее. Однако все они требуют профессиональных знаний и опыта. Нам же необходим такой метод, которым мог бы воспользоваться каждый хозяин или хозяйка. Начать следует со знакомства со специальными нормативными документами, которые разработаны для каждого государства или региона (ГОСТ, СанПин, ДБН, СНиП). В них вы найдете информацию о требованиях к вентиляционным системам для любых помещений, о необходимом оборудовании, его мощностях и расположении. По большому счету, там есть все, что необходимо знать для выбора системы.

Но архитектурные особенности зданий диктуют свои условия, и исходя из них инженеры составляют проект вентиляции, ориентируясь на нормы, указанные в государственных документах. Ниже мы приведем пример подобного расчета вентиляции для жилого дома, пользуясь самыми простыми способами: по кратностям, санитарным нормам и общей площади.

Расчет по кратностям

Этот расчет довольно сложный, но все же осуществимый. В таблице ниже указаны нормы вентиляции помещений, необходимые для произведения расчетов.

Перед этим стоит объяснить, что такое кратность. Это величина, показывающая, сколько раз за 1 ч воздух в доме заменился свежим. Кратность зависит от специфики здания и его площади. Для примера рассмотрим однократный воздухообмен – это значит, что за час из помещения было выведено и одновременно поступило количество воздуха, равное объему самого этого здания. В 2-х нижних колонках таблицы вы найдете требования к вентилированию по притоку и вытяжке воздуха.

Расчет производится по формуле: L=n*V (кубометров/час), где n – это кратность (посмотреть в таблице), а V – объем комнаты.

Чтобы просчитать вентиляцию для всего дома, состоящего из нескольких помещений, рассматривайте из «без стен», то есть как одно помещение с общим воздушным объемом. Для этого узнайте объем каждой комнаты умножив длину, высоту и ширину стен, а затем воспользуйтесь вышеуказанной формулой.

Стоит отметить, что для большинства комнат можно делать только приток или вытяжку, но для пространств с повышенной влажностью (кухня, санузел) потребуется организовать рециркуляционную систему. Если в таблице стоит прочерк, значит комната не нуждается в вентилировании. В итоге у вас должно сойтись уравнение объема притока и объема вытяжки. Если этого не произошло, число воздухообмена в этих помещениях можно увеличить до необходимого показателя.

Если в таблице не указана какая-либо комната, рассчитайте для нее норму вентиляции жилых помещений по данным 3 куба воздуха в час на 1 кв. м, то есть по формуле: L=S*3, где S является площадью комнаты.

Все значения L должны быть кратны числу 5, поэтому при необходимости округляйте их до пяти в большую сторону. Рассчитайте L для всех комнат по отдельности сначала для притока воздуха, затем – для вытяжки, сложите показатели и сравните общие L притока и L вытяжки – они должны быть равны. Если значением притока получилось больше вытяжки, то чтобы соблюсти баланс увеличьте воздухообмен для тех комнат, где воздухообмен был минимально допустимым.

Рассчитаем вентиляцию по кратностям для дома с квадратурой 140 кв. м с такими комнатами:

• кухня площадью 20 кв. м (S1);
• спальня на 24 кв. м (S2);
• рабочий кабинет – 16 кв. м (S3);
• гостиная – 40 кв. м (S4);
• прихожая – 8 кв. м (S5);
• туалет – 2 кв. м (S6);
• ванная – 4 кв. м (S7).

Высота потолков при этом равна 3,5 м. В доме проживает молодая пара без детей.

Необходимо вычислить объемы комнат, умножив квадратуру на высоту потолков. В итоге получаем кухню = 70 кубометров, спальню = 84, кабинет = 56, гостиную = 140, прихожую = 28, туалет = 7 и ванную = 14 кубометров.

В первой таблице нет кратности для гостиной, поэтому для нее можно высчитать норму, исходя из того, что на 1 кв. м помещения требуется 3 кубометра воздуха в час. Умножаем площадь гостиной на 3 и получаем 120 кубометров в час.

Теперь осталось сложить воздухообмены всех комнат для притока и отдельно для вытяжки и сравнить эти показатели. Получилось, что приток составил 265 кубометров, а вытяжка – 165, поэтому ее необходимо увеличить. Прибавьте значения вытяжки для тех комнат, где требуется более сильная вентиляция или там, где значения были минимально допустимые – в санузле и кухне.

В туалете и ванной лучше устанавливать лишь вытяжку, а в спальне, гостиной и рабочем кабинете – только приток. Эта мера позволит предотвратить застаивание неприятных запахов.

Расчет по санитарным нормам

Чтобы рассчитать воздухообмен в административно-бытовом или общественном здании по санитарным нормам, потребуется знать примерное количество человек, постоянно находящихся в помещении. Согласно нормам человеку, постоянно находящемуся в помещении, в час необходимо не менее 60 кубометров свежего воздуха, временному посетителю хватит и 20 кубометров.

Рассчитаем воздухообмен для того же дома. Если вспомнить нормы на 1 человека, получится формула (для спальни): L=2(человека)*60 кубометров. Чтобы рассчитать воздухообмен для кабинета, следует учитывать одного постоянного и одного временного человека: L=1*60+1*20. В гостиной молодая пара иногда встречается с двумя-тремя друзьями или родителями, поэтому для этой комнаты следует также учитывать временных посетителей.

Если рассчитать воздухообмен для всех помещений, взяв данные из первой таблицы, то станет очевидно, что объем свежего воздуха гораздо больше объема отработанного, а посему данные вытяжки следует увеличить, прибавив 195 кубометров/час, чтобы создать баланс. Увеличивать рекомендуется равномерно, распределяя по всем помещениям, но можно подать и в одну комнату, наиболее нуждающуюся в вентилировании, например, в кухню или ванную. То есть к показателю объема в кухне следует прибавить 195, и получится 285 кубометров в час.

Отработанный воздух из остальных больших комнат будет двигаться в кухню и выходить через отверстие посредством естественной тяги или засасываться вытяжными вентиляторами. Очень важно обеспечить такое движение воздушных масс, чтобы в квартире не застаивались запахи и влага.

Расчет по площади

Произведи расчеты, имеем следующую картину: L вытяжки 3=114*3=342 кубометра/ч

Подведение итогов

Из всех вышепредложенных примеров видно, что значение воздухообмена в каждом из вариантов разное, но все они считаются корректными. Каким из них руководствоваться – решать вам, но расчет по площади и кратностям обойдется более дешевле, чем по санитарным нормам. Он же гарантирует более комфортные условия для жизни, поэтому зачастую решающим фактором в выборе вентиляционной системы является финансовое положение заказчика.

Подбор воздуховода

Когда с расчетами покончено, можно приступать к выбору схемы вентиляции помещений, то есть продумывать план, делать чертежи и выбирать оборудование. Сегодня для вентиляционных систем используют прямоугольные и круглые воздуховоды. Если вы выбираете прямоугольный воздуховод, следите, чтобы соотношение сторон не превышало 3:1, иначе вентиляция будет постоянно шуметь, а давление в ней будет недостаточно высокое (не будет тяги).

Также при выборе необходимо учитывать, что нормальная скорость в магистрали должна достигать около 5 м/с (в ответвлениях примерно 3 м/с). Чтобы определить необходимые размеры сечения, воспользуйтесь диаграммой ниже – на ней изображена зависимость размера сечения от расхода воздуха и скорости его движения. Горизонталями отмечен расход воздуха, вертикалями – скорость, косыми линиями – соответствующие размеры воздуховода.

Подберите нужное сечение ответвлений магистрали, которые будут идти к каждой комнате и самой магистрали вентиляции, чтобы воздух подавался с расходом 360 кубометров в час (как в примере с нашим домом).

Если вы будете организовывать естественную вытяжку, то скорость течения воздуха в магистрали согласно нормам должна составлять не больше 1 м/ч. Расчет вытяжной вентиляции помещения должен происходит с учетом нормируемой скорости воздуха не больше 5 м/с для магистрали и 3 м/с – для ответвлений.

Надеемся, эта статья поможет вам правильно рассчитать вентиляцию воздуха в помещении и сделать свой дом комфортным. Грамотно произведенные расчеты позволят вам сэкономить не только на обустройстве вентиляционной системы, но и на капитальном ремонте в далеком будущем.

__________________________________________________

Воздухообмен в зданиях может совершаться как за счёт естественного , так и за счётискусственного перемещения воздуха с помощью специальных механических устройств. В первом случае вентиляцию называютестественная вентиляция (аэрация) , во втором случае –механическая вентиляция .

По назначению вентиляцию различают:

вытяжную;

приточную;

приточно-вытяжную.

Вытяжная вентиляция с помощью технических средств обеспечивает вытяжку из помещения не соответствующего по составу или состоянию санитарным нормам воздуха в окружающую среду, а приток чистого наружного воздуха происходит через естественные приточные проёмы (двери, окна и т.п.).Приточная вентиляция напротив обеспечивает с помощью технических средств только приток в помещение чистого наружного воздуха, а удаление воздуха производственного помещения осуществляется через естественные вытяжные проёмы (окна, двери, фонари, трубы, шахты и т.п.).

По характеру работы вентиляцию разделяют:

общеобменная, обеспечивающая обмен воздуха во всём объёме помещения;

местная, осуществляющая смену воздуха на локальном участке помещения.

Естественная вентиляция находит широкое применение из-за её очевидных преимуществ: не требуется дополнительных эксплуатационных расходов на обслуживание технических устройств, плату за расход электрической энергии при работе двигателей механических вентиляторов и др.

Естественный воздухообмен в помещении происходит под действием разности температур воздуха внутри и снаружи здания, а также за счёт наличия разности давлений от действия ветра на здание.

Поток воздуха, встречая на своём пути препятствие (например, стену здания) теряет свою скорость. За счёт этого перед препятствием на наветренной стороне здания создаётся повышенное давление, воздух частично поднимается вверх и частично обтекает здание с двух сторон. На обратной заветренной стороне здания обтекающая его струя здания за счёт потери скорости создаёт разрежение. Эта разница давлений с разных сторон здания при обтекании его ветром носит название ветрового напора и является одной из составляющих естественного воздухообмена в помещениях.

В отличие от этого разность давлений, возникающая за счёт разности величин масс тёплого (более лёгкого) и холодного (более тяжёлого) воздуха, называют тепловым напором.

Внутри помещения воздух нагревается при соприкосновении с нагревательными элементами отопления, а в производственных помещениях за счёт соприкосновения с технологическим оборудованием и выделения тепла от нагревательных печей, работающих машин и станков. Согласно закону Гей-Люссака (французский учёный Ж.Л. Гей-Люссак, 1778-1850) относительное изменение объёма массы идеального газа при постоянном давлении прямо пропорционально изменению температуры:

где V – объём газа при температуре t ;

V 0 – объём той же массы газа при 0 0 С;

 V – коэффициент объёмного расширения газа, равный 1/273,15 0 С.

При нагревании газа на 1 0 С объём его согласно этому закону увеличивается на 1/273,15 часть первоначальной величины, следовательно, плотность и масса ограниченного объёма соответственно уменьшается. При охлаждении происходит обратное явление. Эта же закономерность верна и для смеси газов (сухой воздух).

Нагретый воздух поднимается в верхнюю часть помещения и вытесняется через имеющиеся там вытяжные проёмы (фрамуги окна, вытяжные шахты, трубы и т.п.) более тяжёлым холодным воздухом, входящим через приточные проёмы (открытые двери, окна и т.п.) в нижней части здания. За счёт этого процесса и возникает вектор давления, называемый тепловым напором.

Исходными данными при расчёте естественной вентиляции являются нормы температуры и влажности воздуха в помещениях, кратности обменов воздуха, ПДК ядовитых газов, паров, КПН пыли.

Первым этапом расчёта вентиляции является определение необходимого воздухообмена (производительности вентиляции) в помещении L , измеряемого в м 3 /ч.

Необходимый воздухообмен определяют в зависимости от назначения вентиляции:

для очистки воздуха от вредных веществ, выделяемых в результате производственного процесса:

(1.8)

где К В – количество выделяемых вредных веществ в помещении, мг/ч;

К Д – ПДК вредных веществ или КПН пыли в воздухе рабочей зоны по санитарным нормам, мг/м 3 ;

К Н – предельно допустимые выбросы вредных веществ в окружающую среду, мг/м 3 .

для помещений с избыточными тепловыделениями производственного процесса, для охлаждения:

(1.9)

где Q ИЗБ – избыточное выделение теплоты, Дж/ч;

t У , t ПР – соответственно температуры удаляемого и приточного воздуха, К (0 С);

 ПР – плотность приточного воздуха, кг/м 3 ;

с – удельная теплоёмкость, Дж/кгК.

для помещений с избыточными выделениями влаги:

(1.10)

где G – масса водяного пара, выделяющегося в помещение, г/ч;

d У , d ПР – соответственно допустимое влагосодержание воздуха рабочей зоны при нормируемой температуре, относительной влажности и влагосодержание приточного воздуха, г/кг.

для бытовых и административных помещений иногда санитарными нормами предусмотрено нормирование кратности обмена воздуха за 1 час К О , в этом случае:

(1.11)

где V – объём вентилируемого помещения, м 3 .

Вторым этапом расчёта вентиляции является определение площади приточных и вытяжных проёмов.

Исходя из уравнения гидрогазодинамики о неразрывности при установившемся течении несжимаемой жидкости в трубе, производительность естественной вентиляции можно определить из соотношений:

где L ПР , L B – соответственно производительность приточной и вытяжной вентиляции, м 3 /ч;

 - коэффициент, определяющий степень открытия приточных или вытяжных проёмов;

F ПР , F В – соответственно суммарная площадь приточных и вытяжных проёмов, м 2 ;

V ПР , V В – соответственно скорость воздуха в приточных и вытяжных проёмах, м/с.

Первоначально определяют скорость воздуха в проёмах.

Скорость воздуха в проёмеV определяется на основании соотношения для скоростного напора, полученного из уравнения Бернулли (швейцарский учёный Д. Бернулли, 1700 – 1782):

(1.13)

где Н – скоростной напор, определяется суммойтеплового иветрового напоров, кг/м 2 ;

g – ускорение силы тяжести, м/с 2 ;

 СР – средняя плотность воздуха, кг/м 3 .

При переходе от скоростного напора Н (кг/м 2) к разнице давлений Р (Па) необходимо иметь в виду соотношение:

Рис. 1.6. Схема естественной вентиляции помещения

Тепловой напорН Т определяется из выражения:

(1.14)

где h – высота по вертикали между осями приточных и вытяжных проёмов, м;

 ПР , В – плотность соответственно приточного и вытяжного воздуха, кг/м 3 .

Часть теплового напора в здании определяет скорость в приточных проёмах, а другая часть – в вытяжных. В безветрие при равенстве площадей приточных и вытяжных проёмов и правильной (равной по высоте) конфигурации здания (рис. 1.6), когда плоскость равных давлений внутри здания (нейтральная зона) расположена в средней части по высоте помещения, в формулу (1.13) можно подставлять величину

При разной площади приточных и вытяжных проёмов, когда дисбаланс делается для увеличения, например, удаляемого объёма воздуха из помещения по сравнению с приточным объёмом воздуха, плоскость равных давлений (нейтральная зона) изменит своё расположение по отношению к средней части помещения по высоте. В этом случае расположение нейтральной зоны можно найти из соотношений:

(1.15)

где h – высота помещения между осями приточных и вытяжных проёмов, м;

h ВВ , h ВН – соответственно расстояния вверх и вниз от зоны равных давлений, м.

В соотношение (1.14) в качестве высоты по вертикали при определении вытяжного теплового напора и приточного теплового напора соответственно подставляется h ВВ и h ВН .

Расчёт вентиляции с учётом ветрового напора значительно усложняется, так как зависит не только от «розы ветров», т.е. направлений векторов средних многолетних за год (сезон) скоростей ветра для данной местности, по отношению к расположению здания, но и от аэродинамических свойств самого здания.

Ветровой напорН В (кг/м 2) в приближённых расчётах может быть определён из соотношения:

(1.16)

где Р В – ветровое давление, Па;

V B - скорость ветра, м/с;

 - средняя плотность воздуха, кг/м 3 ;

к А – аэродинамический коэффициент здания:

с наветренной стороны к А = 0,7…0,85;

с заветренной стороны к А = 0,3…0,45.

После определения скорости воздуха в проёмах переходят к третьему этапу расчёта естественной вентиляции – расчёту суммарной площади приточных и вытяжных проёмов по соотношениям (1.11), (1.12).

В случаях, когда в производственных помещениях необходимо создание больших воздухообменов, требуется специальная организация воздухообмена и управление им.

Естественная, организованная и управляемая, вентиляция называется аэрацией .

Основными элементами естественной, организованной и управляемой, вентиляции (аэрации) являются:

створные переплёты (створки), которые применяют с верхней, средней и нижней осью вращения, если направление воздуха не имеет значения, то применяют створки с верхней или средней осью вращения (рис. 1.7); когда поток воздуха необходимо направить вверх, применяют створки с нижней осью вращения;

фонари – специальные конструкции кровли здания, значительно повышающие высоту вытяжных проёмов, что в значительной мере усиливает действие теплового и ветрового потока (рис. 1.8);

вытяжные шахты и трубы используют с целью повышения высоты вытяжных проёмов при отсутствии фонарей (рис. 1.8);

дефлекторы устанавливают на кровле на вытяжных трубах и шахтах, они усиливают тепловой и ветровой напор (рис. 1.9).

При расчёте механической вентиляции первый этап по определению необходимых воздухообменов в помещении совпадает с расчётом естественной вентиляции (аэрации) в соответствии с соотношениями (1.8)…(1.11).

Рис. 1.7. Схема расположения створных переплётов

Рис. 1.8. Схемы поперечных сечений зданий

1 – типовое, 2 – имеющее кровлю с фонарём, 3 – имеющее трубу (шахту) с дефлектором

Рис.1.9. Основные габаритные размеры дефлектора ЦАГИ

Второй этап расчёта механической вентиляции (рис.1.10, 1.11) состоит в прокладке по плану здания вытяжных и приточных воздуховодов круглого или прямоугольного сечения. Это связано с тем, что вентиляторы и двигатели к ним располагаются за небольшим исключением (потолочные вентиляторы и т.п.) в отдельных помещениях. В этом случае для подачи воздуха из окружающего пространства до вентилятора и от вентилятора до производственного помещения (приточная вентиляция) требуется устройство воздуховодов. Так же и для вытяжной вентиляции. Второй этап состоит из расчёта потерь давления в воздуховодах и требуемого полного давления, необходимого для создания механическими вентиляторами.

Потери давления в воздуховоде определяются гидростатическими и аэродинамическими потерями, которые можно определить из соотношения:

(1.17)

где R i – гидростатические потери давления вi – том участке воздуховода круглого или прямоугольного сечения длинойl i (определяется по справочной литературе), Па/м;

– аэродинамические (скоростные) потери давления, Па;

 i – аэродинамический коэффициент местного сопротив-ленияi – того участка воздуховода;

V i – скорость воздуха вi – том участке воздуховода, м/с.

Рис. 1.10. Принципиальная схема вытяжной механической вентиляции

1 – местные отсосы; 2 – отводы; 3 – общий всасывающий воздуховод; 4 – очиститель воздуха; 5 – отстойник; 6 – вентилятор; 7 – электрический двигатель вентилятора; 8 – нагнетательный воздуховод; 9 – вентиляционная труба.

Рис. 1.11. Принципиальная схема приточной механической вентиляции

1 – воздухоприёмник; 2 – воздушный фильтр; 3 – нагреватель (калорифер); 4 – увлажнитель; 5 – обходной канал; 6 – вентилятор; 7 – электрический двигатель; 8 – воздуховод; 9 – приточные насадки.

Коэффициенты местного сопротивления при различных конструктивных элементах воздуховодов (местные отсосы, отводы, заборные патрубки, повороты воздуховода, фильтры, аппараты термовлажностной обработки воздуха, сужений, расширений, разветвлений, приточных устройств) определяются из аэродинамических испытаний и приводятся в справочной литературе.

Требуемое давление на выходе воздуховода (приточного или вытяжного) Р Н определяется из соотношений (1.11), (1.12) и (1.13). Исходя из необходимого расчётного воздухообмена, площади приточных или вытяжных насадок воздуховода, определяется скорость воздуха на приток или вытяжку, а по скорости воздухаV – необходимый напор или давлениеН Н .

Полное давление Р , представляющее собой сумму требуемого давления на выходе воздуховода и потерь давления в воздуховоде, можно определить из соотношения:

(1.18)

Третий этап расчёта механической вентиляции состоит из выбора номера вентилятора и расчёта мощности и выбора двигателя к нему. Вентиляторы подразделяются по номерам в зависимости от возможной производительности L ПР в м 3 /ч. При выборе вентилятора (вентиляторов) его (их) производительность должна быть больше необходимого воздухообмена помещенияL :

(1.19)

Мощность двигателя (двигателей) к вентилятору (вентиляторам) N , кВт определяется из соотношения:

(1.20)

где L – необходимый воздухообмен или потребная производи-тельность вентилятора (вентиляторов), м 3 /ч;

P – полное давление, Па;

 В – КПД вентилятора;

 П – КПД двигателя.

К местным механическим приточным и вытяжным вентиляционным установкам относят все виды устройств организации притока или вытяжки воздуха на рабочие места или другие локальные участки (воздушные души, воздушные завесы, вентиляция сварочных постов и т.п.). С помощью механической вентиляции можно осуществлятьобщеобменную приточную, вытяжную и приточно-вытяжную вентиляцию.

Приточно-вытяжная механическая вентиляция осуществляет и приток, и вытяжку воздуха из производственного помещения. В случае расположения цехов с вредными выделениями и без них в одном здании баланс воздухообмена на приток и вытяжку специально нарушают таким образом, чтобы в цехах без вредных выделений преобладал приток воздуха, а в цехах с вредными выделениями – вытяжка. В этом случае вредные выделения не будут попадать в цехи (помещения) без вредных выделений.

Механическая вентиляция в отличие от аэрации позволяет подвергать приточный воздух предварительной обработке: очистке, нагреву или охлаждению, увлажнению. При удалении воздуха из помещения устройства механической вентиляции позволяют уловить вредные вещества и очистить от них воздух перед выбросом в атмосферу. В последние годы для экономии энергетических ресурсов (тепла) находят применение вентиляционные системы с рекуперацией воздуха, т.е. удаляемый воздух подвергается очистке и кондиционированию (от слова кондиция – качество, термин ранее применялся только при характеристике качества тканей) и возвращается обратно в производственное помещение.

Автоматические приточно-вытяжные вентиляционные установки, которые служат для создания и автоматического регулирования заранее заданных параметров искусственного климата (температуры воздуха, чистоты, подвижности и влажности воздуха) получили название установок кондиционирования воздуха.

Вентиляция выполняет важную роль, обеспечивая не только приток свежего воздуха, но и своевременное удаление отработанного углекислого газа. Практика свидетельствует, что естественная система воздухоотводов, запроектированная в квартирах старого жилищного фонда, не справляется с возложенными на нее обязанностями, поэтому здесь часто требуется качественная модернизация всей системы.

Почему важен правильный расчет?

К монтажу системы воздухооборота следует подходить очень внимательно, поскольку малейшая неточность может привести к значительному снижению эффективности работы всей системы. Правильный расчет приточно-вытяжной вентиляции позволяет учесть все важные технические составляющие, а также параметры помещения, гарантирует трехкратный воздухообмен в помещении. Не следует думать, что для правильного расчета необходимо обладать выдающимися знаниями, вполне достаточно знать главные формулы и те элементы, которые влияют на функционирование вентиляции.

Наиболее востребованной системой вентиляции является жилая, которая оборудуется в частных домах, квартирах, летних кухнях, . Приточно-вытяжная система циркуляции воздуха в помещении включает в себя:

• Воздушный клапан
• Заборную решетку
• Фильтры очистки
• Калорифер
• Вентиляторы
• Воздухоотводы, патрубки.

Вся конструкция монтируется с учетом проектных данных, а также в местах, которые являются для этого наиболее подходящими, то есть в верхней части помещения.

Пример расчета вентиляционной системы жилого помещения

Многих интересует вопрос, как рассчитать приточную вентиляцию грамотно, чтобы эффективность от ее функционирования была максимальная. Для этого важно знать несколько формул, которые помогут определить параметры требуемой вентиляции. Следует знать, что вентиляция жилого помещения должна обеспечивать не только трехкратный воздухообмен по наружному воздуху, но и его температуру.

Существует норма предельно допустимых концентраций в наружном воздухе различных веществ, включая углекислый газ:

• для города – 800-1000 мг/м.куб.
• для сельской местности – 650 мг/м.куб.

Это показатель нужен для определения главного расчетного расхода воздуха в квартире, а также тепла:

Q вент = с р * ρ н * L вент * (t н — t в)

• Q вент — расход воздуха в зависимости от концентрации в нем вредных веществ
• ρ н — плотность наружного воздуха
• с р — теплоемкость воздуха (рассчитывается по формуле с р = 1,005 кДж/кг∙С;)
• t н и t в – расчетные значения для температуры воздуха (снаружи и внутри) квартиры при расчетных условиях.

Важно!
Если , то условная температура входящего потока при расчете принимается за значение +15°С, а формула остается такой же.

Зная данную формулу, каждый сможет произвести самостоятельный расчет приточно-вытяжной вентиляции для бытовых условий, не прибегая к помощи специалиста. После этого остается только приобрести все необходимые материалы и приступить к непосредственному монтажу.

Снижаем энергозатраты с помощью рекуператора

На протяжении долгого времени главной проблемой принудительной циркуляции воздуха было быстрое охлаждение помещения в зимний период из-за попадания в него холодного воздуха. Сегодня эта проблема успешно решается с помощью калориферов, нагревающих поступающие внутрь воздушные массы. Помимо этого существуют калориферы, работающие за счет циркуляции горячей воды (водяные), однако они чаще всего используются в помещениях большой площади.

Современный расчет приточной вентиляции часто включает в себя и рекуператоры, представляющие собой эффективные устройства, использующие тепло удаляемого воздуха для нагрева входящего потока. Рекуператоры делятся на несколько типов:

• Пластинчатые
• роторные
• Водяные
• Крышные

Каждый из них имеет свои особенные преимущества, но в целом любой способен снизить энергозатраты на отопление вентилируемого помещения до 65%.

Продумывая вентиляцию помещения вне зависимости от его типа и назначения важно все внимательно рассчитать.

Важно!
Если несмотря на все свои старания, вы сомневаетесь в полученных расчетных данных, следует все же вызвать специалиста, который сможет уверено просчитать мощность вентиляторов, диаметры входящего и исходящего воздуховодов, тип калорифера или рекуператора.

Следует помнить, что система вентиляции должна быть запроектирована и выполнена таким образом, чтобы создавать в помещении самые комфортные условия для проживания и работы.