Расчет системы вентиляции квартиры. Делаем расчет приточно вытяжной вентиляции правильно на примере бытовой системы

Комментариев:

• Вредные выделения, влияющие на микроклимат помещений
  • Вычисление по укрупненным показателям
• Описание методов вычисления

Микроклимат помещений здания любого назначения должен соответствовать санитарно-гигиеническим нормам для обеспечения оптимального или допустимого режима работы или жизнедеятельности людей. Параметры микроклимата преимущественно обеспечивают системы приточной вентиляции, а ее расчет сводится к определению количества приточного воздуха.

Вредные выделения, влияющие на микроклимат помещений

Состав и количество вредностей, выделяемых в помещения, зависит от функционального назначения здания и происходящих в нем технологических процессов. В жилых и общественных зданиях имеют место только выделения от жизнедеятельности людей, в то время как в производственных помещениях состав вредностей может быть каким угодно, все зависит от технологического процесса. Все вредности подразделяются на несколько видов:

1. Вредности от жизнедеятельности человека (выделения влаги, углекислоты, тепла).
2. Выделение вредных паров или аэрозолей различных веществ во время технологического процесса. Высокая концентрация этих веществ оказывает пагубное влияние на здоровье работающих в комнате людей.
3. В производственных зданиях нередки технологические процессы с повышенным выделением водяных паров, что вызывает высокую влажность и выпадение конденсата на холодных поверхностях. Такие условия для работы не соответствуют санитарным нормам.
4. Выделения тепла от разогретого технологического оборудования или продукции. Излишки теплоты, воздействующие на здоровье человека в течение рабочей смены, также оказывают на него негативное влияние.

Для гражданских зданий расчет выполняется, как правило, по вредностям, указанным в п.1. В зданиях промышленного назначения требуется рассчитать количество приточного воздуха, необходимого для уменьшения концентрации каждого из видов вредных выделений, а принять значение по самому большему из результатов.

Вернуться к оглавлению

Вычисление по укрупненным показателям

Укрупненные показатели для расчета отражают расход приточного воздуха на одну единицу объема помещения, одного человека или один источник вредных выделений. Параметры микроклимата в помещениях гражданских зданий регламентируются санитарными нормами и требованиями. Для каждого вида здания существуют свои нормативы, в них указаны значения кратности воздухообмена для комнат различного назначения. В этом случае расчет производится по формуле:

• V – объем помещения, м3;
• k – кратность воздухообмена в 1 час.

Кратность – это число, которое показывает, сколько раз за один час воздух в помещении будет полностью обновлен. При значении 1 количество воздуха будет равняться объему комнаты. В остальных случаях, которые не учитывают эти нормативы, существуют показатели оптимального количества приточного воздуха на 1 человека. Эти нормативы прописаны в СНиП 41-01-2003 и составляют для проветриваемых помещений 30 м3/ч на одного человека, а для непроветриваемых – 60 м3/ч. Тогда для расчета используется формула:

• L – необходимое количество наружного воздуха для притока, м3/ч;
• N – количество людей, постоянно находящихся в помещении, чел;
• m – количество притока на 1 человека в час.

Вычисление по этой формуле также приемлемо в случае, если другие виды вредных выделений в пространство комнаты производственного назначения очень незначительны. Когда имеется один или несколько одинаковых источников, от которых исходят вредные пары или аэрозоли, метод подсчета по укрупненным показателям применим при условии, что известно количество наружного воздуха, потребное для каждого из них. Тогда значение m будет показывать величину притока на 1 источник, а параметр N в формуле означать их количество.

Вернуться к оглавлению

Описание методов вычисления

При наличии в промышленном здании множества источников, которые во время технологического процесса испускают пары вредных веществ, требуется провести по каждому из этих веществ. Для этого выясняют, какие именно вещества выделяются и в каком количестве, после чего можно посчитать в пределах одной комнаты их концентрацию на 1 м3 и сравнить ее со значением предельно допустимой концентрации (ПДК) для каждого вида веществ. Эти значения установлены нормативной документацией. В случае превышения ПДК высчитывают количество притока, которое должны обеспечить вентиляционные системы. Для этого используют формулу:

L = MB / yдоп – y0, где:

• L – необходимая величина притока, м3/ч;
• MB – интенсивность выделения вредного вещества за единицу времени, мг/ч;
• yдоп – концентрация этого вещества в воздухе помещения, мг/м3;
• y0 – его концентрация в приточном воздухе, мг/м3.

Считают величину притока для каждого вредного выделения, после чего принимают для вентиляции наибольший из результатов.

Для нейтрализации излишков теплоты используют следующую формулу для определения величины притока:

L = Lмо +

В этой формуле параметры:

• Lмо – объем вытяжки из рабочей или обслуживаемой зоны (рабочая зона занимает пространство на высоту 2 м от нулевой отметки чистых полов) местными отсосами или на технологические нужды, м3/ч;
• Q – количество тепла от технологического оборудования или разогретой продукции, Вт;
• tмо – температура воздушной смеси, которую удаляют системы местных отсосов из рабочей зоны, ⁰С;
• tпом – температура воздушной смеси, удаляемой из оставшейся части комнаты над рабочей зоной вытяжной вентиляцией, ⁰С;
• tп – температура обработанного приточного воздуха, ⁰С;
• С – теплоемкость воздушной смеси, принимается 1,2 кДж (м3⁰С).

Излишнее тепло от технологических процессов удаляют с помощью вытяжной системы и, как правило, используют повторно (утилизация).

Система вентиляции городских квартир и загородных домов практически аналогична. Единственным отличием является то, что требования к шумоизоляции в загородных домах несколько выше, потому что шум, создаваемый вентиляционной системой, отчетливо слышен на фоне сельской тишины и умиротворения.

Расчет любой системы вентиляции необходимо начинать с вычисления ее производительности. Перед тем, как рассчитать воздухообмен, необходимо узнать площадь здания и его назначение, а также количество людей, находящихся в нем на протяжении длительного времени.

Для жилых помещений нормальная кратность воздухообмена равна единице, а для рабочих это значение должно быть минимум в два раза выше. Данная величина показывает количество полных смен воздушных масс в помещении за час.

Как рассчитать воздухообмен – приведем основные формулы

Требования к вентиляции помещений гласят, что в жилых комнатах, где отсутствует естественное проветривание, расход воздуха на одного человека должен быть не меньше 60 м³/ч. При расчете следует учитывать только тех людей, которые находятся в помещении в течение длительного времени.

Чтобы рассчитать требуемый расход, необходимо вычислить значения производительности воздухообмена по кратности и по количеству человек. Рассчитывать воздухообмен по количеству человек нужно по формуле L = N x L norm , где

• N – количество человек;
• Lnorm – расход воздуха на человека (60 м³/ч).

Кратность воздухообмена рассчитывается по формуле L = S x H x n , где

• L – необходимая производительность вентиляционной системы;
• S – площадь вентилируемого помещения;
• H – высота вентилируемого помещения;
• n – кратность воздухообмена согласно нормам (1-2 для жилых, 2-3 для рабочих комнат)

Произведя необходимые расчеты и выбрав большее из этих значений, можно получить величину требуемого воздухообмена помещения. Сложив значения требуемого воздухообмена всех помещений, можно получить общую производительность вентиляционной системы конкретного здания.

Требования к вентиляции помещений и особенности «чистых» комнат

Таблица воздухообмена нормирует данные значения для определенных типов зданий:

• для жилых помещений: 100-500 м³/ч
• для загородных домов: 500-2000 м³/ч
• для рабочих помещений: 1000-10000 м³/ч

После того, как определена общая производительность системы вентиляции здания, можно начинать проектирование воздухораспределительной системы, которую составляют воздуховоды, дроссель-клапаны, распределители. Схема воздуховодов составляется таким образом, чтобы чистый поток подавался только в те помещения, где длительное время находятся люди.

После этого он попадает в коридор, а оттуда на кухню и в санузлы, где удаляется через систему вытяжной вентиляции. Такая система не дает распространяться загрязненным воздушным массам и неприятным запахам по всему помещению.

Вентиляция чистых помещений распределяет воздух по особой системе. Чистые и охлажденные воздушные массы подаются через систему распределителей, которые находятся над рабочей зоной, а удаляются с помощью напольных вытяжных отверстий.

Таким образом, загрязненный воздух прижимается к поверхности пола массой более тяжелых прибывающих воздушных потоков и удаляется через систему вытяжек. Помещения, в которых необходимо поддержание в атмосфере определенного количества частиц (пыль, аэрозольные частицы, микроорганизмы) называются чистыми.

Комментариев:

• Главные параметры вытяжной вентиляции
• Пошаговая инструкция по определению производительности системы
• Определение мощности воздухонагревателя
• Рабочее давление и сечение воздуховода
• Расход электроэнергии на вентиляцию
• Как сделать вентиляцию более экономной

Главным назначением вытяжной вентиляции является устранение отработанного воздуха из обслуживаемого помещения. Вытяжная вентиляция, как правило, работает в комплексе с приточной, которая, в свою очередь, отвечает за подачу чистого воздуха.

Для того чтобы в помещении был благоприятный и здоровый микроклимат, нужно составить грамотный проект системы воздухообмена, выполнить соответствующий расчет и сделать монтаж необходимых агрегатов по всем правилам. Планируя , нужно помнить о том, что от нее зависит состояние всего здания и здоровье людей, которые в нем находятся.

Малейшие ошибки приводят к тому, что вентиляция перестает справляться со своей функцией так, как нужно, в комнатах появляется грибок, отделка и стройматериалы разрушаются, а люди начинают болеть. Поэтому важность правильного расчета вентиляции нельзя недооценивать ни в коем случае.

Главные параметры вытяжной вентиляции

В зависимости от того, какие функции выполняет вентиляционная система, существующие установки принято делить на:

1. Вытяжные. Необходимы для забора отработанного воздуха и его отведения из помещения.
2. Приточные. Обеспечивают подачу свежего чистого воздуха с улицы.
3. Приточно-вытяжные. Одновременно удаляют старый затхлый воздух и подают новый в комнату.

Вытяжные установки преимущественно используются на производстве, в офисах, складских и прочих подобных помещениях. Недостатком вытяжной вентиляции является то, что без одновременного устройства приточной системы она будет работать очень плохо.

В случае если из помещения будет вытягиваться больше воздуха, чем поступает, образуются сквозняки. Поэтому приточно-вытяжная система является наиболее эффективной. Она обеспечивает максимально комфортные условия и в жилых помещениях, и в помещениях промышленного и рабочего типа.

Современные системы комплектуются различными дополнительными устройствами, которые очищают воздух, нагревают или охлаждают его, увлажняют и равномерно распространяют по помещениям. Старый же воздух безо всяких затруднений выводится через вытяжку.

Прежде чем приступать к обустройству вентиляционной системы, нужно со всей серьезностью подойти к процессу ее расчета. Непосредственно расчет вентиляции направлен на определение главных параметров основных узлов системы. Лишь определив наиболее подходящие характеристики, вы можете сделать такую вентиляцию, которая будет в полной мере выполнять все поставленные перед ней задачи.

По ходу расчета вентиляции определяются такие параметры, как:

1. Расход.
2. Рабочее давление.
3. Мощность калорифера.
4. Площадь сечения воздуховодов.

При желании можно дополнительно выполнить расчет расхода электроэнергии на работу и обслуживание системы.

Вернуться к оглавлению

Пошаговая инструкция по определению производительности системы

Расчет вентиляции начинается с определения ее главного параметра – производительности. Размерная единица производительности вентиляции – м³/ч. Для того чтобы расчет расхода воздуха был выполнен правильно, вам нужно знать следующую информацию:

1. Высоту помещений и их площадь.
2. Главное назначение каждой комнаты.
3. Среднее количество человек, которые будут одновременно пребывать в комнате.

Чтобы произвести расчет, понадобятся следующие приспособления:

1. Рулетка для измерений.
2. Бумага и карандаш для записей.
3. Калькулятор для вычислений.

Чтобы выполнить расчет, нужно узнать такой параметр, как кратность обмена воздуха за единицу времени. Данное значение устанавливается СНиПом в соответствии с типом помещения. Для жилых, промышленных и административных помещений параметр будет различаться. Также нужно учитывать такие моменты, как количество отопительных приборов и их мощность, среднее число людей.

Для помещений бытового назначения кратность воздухообмена, использующаяся в процессе расчета, составляет 1. При выполнении расчета вентиляции для административных помещений используйте значение воздухообмена, равное 2-3 – в зависимости от конкретных условий. Непосредственно кратность обмена воздуха указывает на то, что, к примеру, в бытовом помещении воздух будет полностью обновляться 1 раз за 1 час, чего более чем достаточно в большинстве случаев.

Расчет производительности требует наличия таких данных, как величина обмена воздуха по кратности и количеству людей. Необходимо будет взять самое большое значение и, уже отталкиваясь от него, подобрать подходящую мощность вытяжной вентиляции. Расчет кратности воздухообмена выполняется по простой формуле. Достаточно умножить площадь помещения на высоту потолка и значение кратности (1 для бытовых, 2 для административных и т.д.).

Чтобы выполнить расчет обмена воздуха по числу людей, проводится умножение количества воздуха, которое потребляет 1 человек, на число людей в помещении. Что касается объема потребляемого воздуха, то в среднем при минимальной физической активности 1 человек потребляет 20 м³/ч, при средней активности этот показатель поднимается до 40 м³/ч, а при высокой составляет уже 60 м³/ч.

Чтобы было понятнее, можно привести пример расчета для обыкновенной спальни, имеющей площадь, равную 14 м². В спальне находится 2 человека. Потолок имеет высоту 2,5 м. Вполне стандартные условия для простой городской квартиры. В первом случае расчет покажет, что обмен воздуха равняется 14х2,5х1=35 м³/ч. При выполнении расчета по второй схеме вы увидите, что он равен уже 2х20=40 м³/ч. Нужно, как уже отмечалось, брать большее значение. Поэтому конкретно в данном примере расчет будет выполняться по числу людей.

По этим же формулам рассчитывается расход кислорода для всех остальных помещений. В завершение останется сложить все значения, получить общую производительность и выбрать вентиляционное оборудование на основании этих данных.

Стандартные значения производительности систем вентиляции составляют:

1. От 100 до 500 м³/ч для обычных жилых квартир.
2. От 1000 до 2000 м³/ч для частных домов.
3. От 1000 до 10000 м³/ч для помещений промышленного назначения.

Вернуться к оглавлению

Определение мощности воздухонагревателя

Чтобы расчет вентиляционной системы был выполнен в соответствии со всеми правилами, необходимо обязательно учитывать мощность воздухонагревателя. Это делается в том случае, если в комплексе с вытяжной вентиляцией будет организована приточная. Устанавливается калорифер для того, чтобы поступающий с улицы воздух подогревался и поступал в комнату уже теплым. Актуально в холодную погоду.

Расчет мощности воздухонагревателя определяется с учетом такого значения, как расход воздуха, необходимая температура на выходе и минимальная температура поступающего воздуха. Последние 2 значения утверждены в СНиП. В соответствии с этим нормативным документом, температура воздуха на выходе калорифера должна составлять не меньше 18°. Минимальную температуру внешнего воздуха следует уточнять в соответствии с регионом проживания.

В состав современных вентиляционных систем включаются регуляторы производительности. Такие приспособления созданы специально для того, чтобы можно было снижать скорость циркуляции воздуха. В холодное время это позволит уменьшить количество энергии, потребляемой воздухонагревателем.

Для определения температуры, на которую устройство сможет нагреть воздух, используется несложная формула. Согласно ей, нужно взять значение мощности агрегата, разделить его на расход воздуха, а затем умножить полученное значение на 2,98.

К примеру, если расход воздуха на объекте составляет 200 м³/ч, а калорифер имеет мощность, равную 3 кВт, то, подставив эти значения в приведенную формулу, вы получите, что прибор нагреет воздух максимум на 44°. То есть если в зимнее время на улице будет -20°, то выбранный воздухонагреватель сможет подогреть кислород до 44-20=24°.

Вернуться к оглавлению

Рабочее давление и сечение воздуховода

Расчет вентиляции предполагает обязательное определение таких параметров, как рабочее давление и сечение воздуховодов. Эффективная и полноценная система включает в свой состав распределители воздуха, воздуховоды и фасонные изделия. При определении рабочего давления нужно учитывать такие показатели:

1. Форма вентиляционных труб и их сечение.
2. Параметры вентилятора.
3. Число переходов.

Расчет подходящего диаметра можно выполнять с использованием следующих соотношений:

1. Для здания жилого типа на 1 м пространства будет достаточно трубы с площадью сечения, равной 5,4 см².
2. Для частных гаражей – труба сечением 17,6 см² на 1 м² площади.

С сечением трубы напрямую связан такой параметр, как скорость воздушного потока: в большинстве случаев подбирают скорость в пределах 2,4-4,2 м/с.

Таким образом, выполняя расчет вентиляции, будь то вытяжная, приточная или приточно-вытяжная система, нужно учитывать ряд важнейших параметров. От правильности этого этапа зависит эффективность всей системы, поэтому будьте внимательны и терпеливы. При желании можно дополнительно определить расход электроэнергии на работу устраиваемой системы.

Без правильно устроенной вентиляции невозможно комфортное проживание в доме.

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.

Разновидности систем вентиляции

Вентиляционные системы различаются по степени сложности их конструкции. Существуют несколько типов:

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.

На рынке представлен большой выбор специализированного оборудования, способного не только подавать «правильный» воздух, но и фильтровать его.

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.

Важным моментом является наличие в комнате камина открытого типа, потребляющего много кислорода при работе.

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.

Обычно панель управления вентиляцией выноситься в отдельный щит.

А технология «умный дом» позволяет делать то же самое при помощи мобильных устройств.

Расчеты проводятся по формуле: L = N х Ln, где:

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.

Без детального плана дома организовать корректную вентиляцию крайне сложно.

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

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.