Инженерные расчеты по вытяжной вентиляции. Расчет системы приточной вентиляции

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.

Чтобы дом был по настоящему комфортным, еще на стадии проектирования необходимо провести грамотный расчет вентиляции. Если во время строительства дома упустить этот важный момент, в дальнейшем придется решать целый ряд проблем: от удаления плесени в ванной комнате до переделки ремонта и установки системы воздуховодов.

При правильных расчетах и грамотном монтаже вентилирование дома осуществляется в подходящем режиме. Это означает, что воздух в жилых помещениях будет свежий, с нормальной влажностью и без неприятных запахов.

Если же наблюдается обратная картина, например, постоянная духота, плесень и грибок в ванной комнате или другие негативные явления, то нужно проверить состояние вентиляционной системы.

Запотевшие окна, плесень и грибок в ванной комнате, духота — все это явные признаки того, что жилые помещения вентилируются неправильно

Немало проблем доставляет отсутствие микрощелей, спровоцированное установкой герметичных пластиковых окон. В таком случае в дом поступает слишком мало свежего воздуха, нужно позаботиться о его притоке. Засоры и разгерметизация воздуховодов могут стать причиной серьезных проблем с удалением отработанного воздуха, который насыщен неприятными запахами, а также избыточными водяными парами.

В результате в служебных помещениях может появиться плесень и грибок, что плохо отражается на здоровье людей и может спровоцировать ряд серьезных заболеваний. Но бывает и так, что элементы вентиляционной системы работают прекрасно, однако описанные выше проблемы остаются нерешенными. Возможно, расчеты вентиляционной системы для конкретного дома или квартиры были проведены неправильно.

Негативно может отразиться на вентилировании помещений их переделка, перепланировка, появление пристроек, установка уже упомянутых ранее пластиковых окон и т.п. При таких существенных изменениях не помещает повторно произвести расчеты и модернизировать имеющуюся вентиляционную систему в соответствии с новыми данными.

Один из простых способов обнаружить проблемы с вентилированием — проверка наличия тяги. К решетке вытяжного отверстия нужно поднести зажженную спичку или лист тонкой бумаги. (Не стоит использовать для такой проверки открытый огонь, если в помещении используется газовое нагревательное оборудование.)

Слишком герметичные внутренние двери могут препятствовать нормальной циркуляции воздуха по дому, рещить проблему помогут специальные решетки или отверстия

Если пламя или бумага уверенно отклоняется в сторону вытяжки, тяга имеется, если же этого не происходит или отклонение слабое, нерегулярное, проблема с отведением отработанного воздуха становится очевидной. Причиной могут быть засоры или повреждение воздуховода в результате неумелого ремонта.

Не всегда есть возможность устранить поломку, решением проблемы часто становится монтаж дополнительных средств вытяжного вентилирования. Перед их установкой также не помешает провести необходимые расчеты.

Определить наличие или отсутствие нормальной тяги в вытяжной вентиляционной системе дома можно с помощью пламени или листа тонкой бумаги

Как рассчитать воздухообмен

Все расчеты по системам вентилирования сводятся к тому, чтобы определить объемы воздуха в помещении. В качестве такого помещения может рассматриваться как отдельная комната, так и совокупность комнат в конкретном доме или квартире. На основании этих данных, а также сведений из нормативных документов рассчитывают основные параметры вентиляционной системы, такие как сечение и количество воздуховодов, мощность вентиляторов и т.п.

Существуют специализированные расчетные методики, позволяющие просчитать не только обновление воздушных масс в помещении, но и удаление тепловой энергии, изменение влажности, выведение загрязнений и т.п. Подобные расчеты выполняются обычно для зданий промышленного, социального или какого-либо специализированного назначения.

Если есть необходимость или желание выполнить настолько подробные расчеты, лучше всего обратиться к инженеру, изучившему подобные методики. Для самостоятельных расчетов по жилым помещениям используют следующие варианты:

• по кратностям;
• по санитарно-гигиеническим нормам;
• по площади.

Все эти методики относительно просты, уяснив их суть, даже неспециалист может просчитать основные параметры своей вентиляционной системы. Проще всего воспользоваться расчетами по площади. За основу принимается следующая норма: каждый час в дом должно поступать по три кубических метра свежего воздуха на каждый квадратный метр площади. Количество людей, которые постоянно проживают в доме, при этом не учитывается.

Вентиляционная система в жилых зданиях устраивается таким образом, чтобы воздух поступал через спальню и гостиную, а удалялся из кухни и санузла

Расчет по санитарно-гигиеническим нормативам тоже относительно несложен. В этом случае для вычислений используют не площадь, а данные о количестве постоянных и временных жильцов. Для каждого постоянно проживающего необходимо обеспечить приток свежего воздуха в количестве 60 кубических метров в час. Если в помещении регулярно присутствуют временные посетители, то на каждого такого человека нужно прибавить еще по 20 кубических метров в час.

Расчет по кратностям несколько сложнее. При его выполнении учитывается назначение каждой отдельной комнаты и нормативы по кратности воздухообмена для каждой из них. Кратностью воздухообмена называют коэффициент, отражающий количество полной замены отработанного воздуха в помещении в течение одного часа. Соответствующие сведения содержатся в специальной нормативной таблице (СНиП 2.08.01-89* Жилые здания, прил. 4).

С помощью этой таблицы выполняют расчет вентиляции дома по кратностям. Соответствующие коэффициенты отражают кратность воздухообмена за единицу времени в зависимости от назначения помещения

L=N * V, где:

• N — кратность воздухообмена за час, взятая из таблицы;
• V – объём помещения, куб.м.

Объем каждого помещения вычислить очень просто, для этого нужно умножить площадь комнаты на ее высоту. Затем для каждого помещения рассчитывают объем воздухообмена в час по приведенной выше формуле. Показатель L для каждой комнаты суммируется, итоговое значение позволяет составить представление о том, сколько именно свежего воздуха должно поступать в помещение за единицу времени.

Разумеется, через вытяжную вентиляцию должно удаляться точно такое же количество отработанного воздуха. В одной и той же комнате не устанавливают и приточную, и вытяжную вентиляцию. Обычно приток воздуха осуществляется через “чистые” помещения: спальню, детскую, гостиную, кабинет и т.п.

Вытяжную вентиляцию в ванной комнате или санузле устанавливают в верхней части стены, встроенный вентилятор работает в автоматическом режиме

Удаляют же воздух из комнат служебного назначения: санузла, ванной, кухни и т.п. Это разумно, поскольку неприятные запахи, характерные для этих помещений, не распространяются по жилищу, а сразу же выводятся наружу, что делает проживание в доме более комфортным. Поэтому при расчетах берут норматив только для приточной или только для вытяжной вентиляции, как это отражено в нормативной таблице.

Если воздух не нужно подавать в конкретное помещение или удалять из него, в соответствующей графе стоит прочерк. Для некоторых помещений указано минимальное значение кратности воздухообмена. Если расчетная величина оказалась ниже минимальной, следует использовать для расчетов табличную величину.

Если проблемы с вентиляцией обнаружились уже после того, как ремонт в доме был проведен, можно установить приточные и вытяжные клапаны в стене

Разумеется, в доме могут найтись помещения, назначение которых в таблице не отображено. В таких случаях используют нормативы, принятые для жилых помещений, т.е. 3 куб.м на каждый квадратный метр комнаты. Нужно просто умножить площадь комнаты на 3, полученное значение принять за нормативную кратность воздухообмена.

Все значения кратности воздухообмена L следует округлить в сторону увеличения, чтобы они были кратными пяти. Теперь нужно посчитать сумму кратности воздухообмена L для помещений, через которые осуществляется приток воздуха. Отдельно суммируют кратность воздухообмена L тех комнат, из которых производится отведение отработанного воздуха.

Холодный наружный воздух может отрицательно сказаться на качестве отопления в доме, для таких ситуаций используют вентиляционные устройства с рекуператором

Затем следует сравнить эти два показателя. Если L по притоку оказался выше, чем L по вытяжке, то нужно увеличить показатели для тех комнат, по которым при расчетах использовались минимальные значения.

Примеры расчетов объема воздухообмена

Чтобы провести расчет для вентиляционной системы по кратностям, для начала нужно составить список всех помещений в доме, записать их площадь и высоту потолков. Например, в гипотетическом доме имеются следующие помещения:

• Спальня — 27 кв.м.;
• Гостиная — 38 кв.м.;
• Кабинет — 18 кв.м.;
• Детская — 12 кв.м.;
• Кухня — 20 кв.м.;
• Санузел — 3 кв.м.;
• Ванная — 4 кв.м.;
• Коридор — 8 кв.м.

Учитывая, что высота потолка во всех помещениях составляет три метра, вычисляем соответствующие объемы воздуха:

• Спальня — 81 куб.м.;
• Гостиная — 114 куб.м.;
• Кабинет — 54 куб.м.;
• Детская — 36 куб.м.;
• Кухня — 60 куб.м.;
• Санузел — 9 куб.м.;
• Ванная — 12 куб.м.;
• Коридор — 24 куб.м.

Теперь, используя приведенную выше таблицу, нужно произвести расчёты вентиляции помещения с учетом кратности воздухообмена, увеличив каждый показатель до значения, кратного пяти:

• Спальня — 81 куб.м. * 1 = 85 куб.м.;
• Гостиная — 38 кв.м. * 3 = 115 куб.м.;
• Кабинет — 54 куб.м. * 1 = 55 куб.м.;
• Детская — 36 куб.м. * 1 = 40 куб.м.;
• Кухня — 60 куб.м. — не менее 90 куб.м.;
• Санузел — 9 куб.м. не менее 50 куб.м;
• Ванная — 12 куб.м. не менее 25 куб.м.

Сведения о нормативах для коридора в таблице отсутствуют, поэтому в расчете данные по этому небольшому помещению не учтены. Для гостиницы выполнен расчет по площади с учетом норматива три куб. метра на каждый метр площади. Теперь нужно отдельно суммировать сведения по помещениям, в которых осуществляется приток воздуха, и отдельно — комнаты, где установлены вытяжные вентиляционные устройства.

Всего: 295 куб.м\ч.

• Кухня — 60 куб.м. — не менее 90 куб.м/ч;

Всего: 165 куб.м/ч.

Теперь следует сравнить полученные суммы. Очевидно, что необходимый приток превышает вытяжку на 130 куб.м/ч (295 куб.м/ч-165 куб.м/ч). Чтобы устранить эту разницу, нужно увеличить объемы воздухообмена по вытяжке, например, увеличив показатели по кухне. После правок результаты расчета будут выглядеть следующим образом:

Объем воздухообмена по притоку:

• Спальня — 81 куб.м. * 1 = 85 куб.м/ч.;
• Гостиная — 38 кв.м. * 3 = 115 куб.м/ч;
• Кабинет — 54 куб.м. * 1 = 55 куб.м/ч;
• Детская — 36 куб.м. * 1 = 40 куб.м/ч;

Всего: 295 куб.м\ч.

Объем воздухообмена по вытяжке:

• Кухня — 60 куб.м. — 220 куб.м/ч;
• Санузел — 9 куб.м. не менее 50 куб.м/ч;
• Ванная — 12 куб.м. не менее 25 куб.м/ч.

Всего: 295 куб.м/ч.

Объемы по притоку и вытяжке равны, что соответствует требованиям при расчетах воздухообмена по кратностям.

Расчет воздухообмена в соответствии с санитарными нормами выполнить значительно проще. Допустим, что в доме, рассмотренном выше, постоянно проживают два человека и еще двое пребывают в помещении нерегулярно. Расчет выполняется отдельно для каждого помещения в соответствии с нормой 60 куб.м\чел для постоянных жильцов и 20 куб.м\час для временных посетителей:

• Спальня — 2 чел * 60 = 120 куб.м\час;
• Кабинет — 1 чел. * 60 = 60 куб.м\час;
• Гостиная 2 чел * 60 + 2 чел * 20 = 160 куб.м\час;
• Детская 1 чел. * 60 = 60 куб.м\час.

Всего по притоку — 400 куб.м\час.

Для количества постоянных и временных обитателей дома не существует каких-то строгих правил, эти цифры определяются исходя из реальной ситуации и здравого смысла. Вытяжку рассчитывают по нормам, изложенным в таблице, приведенной выше, и увеличивают до суммарного показателя по притоку:

• Кухня — 60 куб.м. — 300 куб.м/ч;
• Санузел — 9 куб.м. не менее 50 куб.м/ч;

Всего по вытяжке: 400 куб.м/ч.

Увеличен воздухообмен для кухни и ванной комнаты. Недостаточный объем по вытяжке можно разделить между всеми помещениями, в которых установлена вытяжная вентиляция, или увеличить этот показатель только для одного помещения, как это было сделано при расчете по кратностям.

В соответствии с санитарными нормами воздухообмен рассчитывают подобным образом. Допустим, площадь дома составляет 130 кв.м. Тогда воздухообмен по притоку должен составлять 130 кв.м * 3 куб.м\час = 390 куб.м\час. Остается распределить этот объем на помещения по вытяжке, например, таким образом:

• Кухня — 60 куб.м. — 290 куб.м/ч;
• Санузел — 9 куб.м. не менее 50 куб.м/ч;
• Ванная — 12 куб.м. не менее 50 куб.м/ч.

Всего по вытяжке: 390 куб.м/ч.

Баланс воздухообмена — один из основных показателей при проектировании вентиляционных систем. Дальнейшие расчеты выполняются на основе этих сведений.

Как подобрать сечение воздуховода

Система вентилирования, как известно, может быть канальной или бесканальной. В первом случае нужно правильно подобрать сечение каналов. Если принято решение устанавливать конструкции с прямоугольным сечением, то соотношение его длины и ширины должно приближаться к 3:1.

Длина и ширина сечения канальных воздуховодов с прямоугольной конфигурацией должны соотноситься как три к одному, чтобы уменьшить количество шума

Скорость перемещения воздушных масс по основной магистрали должна составлять около пяти метров в час, а на ответвлениях — до трех метров в час. Это обеспечит работу системы с минимальным количеством шума. Скорость движения воздуха во многом зависит от площади сечения воздуховода.

Чтобы подобрать размеры конструкции, можно использовать специальные расчетные таблицы. В такой таблице нужно выбрать слева объем воздухообмена, например, 400 куб.м\ч, а сверху выбрать значение скорости — пять метров в час. Затем нужно найти пересечение горизонтальной линии по воздухообмену с вертикальной линией по скорости.

С помощью этой диаграммы вычисляют сечение воздуховодов для канальной вентиляционной системы. Скорость движения в магистральном канале не должна превышать 5 км/ч

От этого места пересечения проводят линию вниз до кривой, по которой можно определить подходящее сечение. Для прямоугольного воздуховода это будет значение площади, а для круглого — диаметр в миллиметрах. Сначала делают расчеты для магистрального воздуховода, а затем — для ответвлений.

Таким образом расчеты делают, если в доме планируется только один вытяжной канал. Если же предполагается установить несколько вытяжных каналов, то общий объем воздуховода по вытяжке нужно разделить на количество каналов, а затем провести расчеты по изложенному принципу.

Эта таблица позволяет подобрать сечение воздуховода для канальной вентиляции с учетом объемов и скорости перемещения воздушных масс

Кроме того, существуют специализированные калькуляционные программы, с помощью которых можно выполнить подобные расчеты. Для квартир и жилых домов такие программы могут быть даже удобнее, поскольку дают более точный результат.

Видео по расчету вентиляции

Полезные сведения по принципам работы системы вентилирования содержатся в этом видеоролике:

Вместе с отработанным воздухом жилище покидает и тепло. Здесь наглядно продемонстрированы расчеты тепловых потерь, связанных с работой системы вентиляции:

Правильный расчет вентиляции — основа ее благополучного функционирования и залог благоприятного микроклимата в доме или квартире. Знание основных параметров, на которых базируются такие вычисления, позволит не только правильно спроектировать систему вентилирования во время строительства, но и откорректировать ее состояние, если обстоятельства изменятся.

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.

Перед приобретением оборудования необходимо произвести расчет и проектирование систем вентиляции. При подборе оборудования для вентиляционной системы стоит учесть следующие характеристики:

• Эффективность и производительность по воздуху;
• Мощность калорифера;
• Рабочее давление вентилятора;
• Скорость воздушного потока и диаметр воздуховодов;
• Максимальный показатель шума;

Расчет и составление проекта вентиляционной системы необходимо начинать с вычисления необходимой производительности воздуха (кубометр/час). Для того чтобы правильно рассчитать мощность нужен подробный план здания или помещения по каждому этажу с экспликацией, указывающей тип помещения и его назначение, а также площадь. Приступают к подсчету с измерения нужной кратности обмена воздуха, показывающей количество раз смены воздуха в помещении за час. Так для помещения общей площадью 100 м2 высота потолков в котором 3 м (объем 300 м3) однократный обмен воздуха - 300 кубометров в час. Необходимая кратность воздухообмена обуславливается типом использования помещения (жилое, административное, промышленное), числом пребывающих там людей, мощности отопительной техники и иных приборов, выделяющих тепло, и указывается в СНиП. Обычно для жилых помещений хватает однократного обмена воздуха, для офисных зданий оптимален двух - трехкратный воздухообмен.

1. Считаем кратность обмена воздуха:

L=n* S*H, значения

n - норма кратности обмена воздуха: для бытовых помещений n = 1, для административных n = 2,5;
S - общая площадь, квадратные метры;
H - высота потолка, метры;

2. Расчет обмена воздуха по числу людей:
L = N * L норм, значения
L - необходимая производительность системы приточной вентиляции, кубометры в час;
N - число человек в помещении;
L норм - величина потребления воздуха одним человеком:
а) Минимальная физическая активность - 20 м3/ч;
б) Средняя - 40 м3/ч;
в) Интенсивная - 60 м3/ч.

Вычислив требуемый обмен воздуха, начинаем подбор вентиляционного оборудования подходящей производительности. Необходимо помнить, что из-за сопротивления сети воздуховодов снижается эффективность работы. Взаимосвязь производительности от показателя полного давления легко узнать по вентиляционным характеристикам, указывающимся в техническом описании. К примеру: сеть воздуховодов протяженностью 30 м с единственной решеткой вентиляции производит уменьшение показателя давления примерно 200 Па.

Стандартные показатели мощности вентиляционной системы:

• Для жилых помещений - от 100 до 500 м3/ч;
• Для частных домов и коттеджей - от 1000 до 2000 м3/ч;
• Для административных помещений - от 1000 до 10000 м3/ч.

Калорифер при необходимости подогревает наружный холодный воздух в системе приточной вентиляции. Мощность калорифера считают по таким данным как: производительность вентиляции, необходимой температуры воздуха в помещении и минимумом температуры уличного воздуха. Второй и третий показатели устанавливаются СНиП. Температура воздуха в помещении не должна опускаться ниже отметки в +18 °С. Наиболее низкая температура воздуха для Московского региона считается -26 °С. Следовательно, калорифер на максимальной мощности должен подогревать воздушный поток на 44 °С. Морозы в Московском регионе как правило бывают редко и быстро проходят, в системах приточной вентиляции возможна установка калориферов, обладающих мощностью менее рассчитаной. В системе должен быть регулятор скорости вентилятора.

При подсчете производительности калорифера важно учитывать:
1. Однофазное или трехфазное напряжение электричества (220 В) или (380 В). Если показатель мощности калорифера более 5 кВт требуется трехфазное питание.

2. Максимальное энергопотребление. Электричество, расходуемое калорифером, можно рассчитать по формуле:
I = P/U, в которой
I - максимальный расход электроэнергии, А;

U - напряжение электросети (220 В - одна фаза, 660 В - три фазы);

Температуру, на которую калорифер данной производительности может обогреть приточный воздушный поток, возможно рассчитать по формуле:
ΔT = 2,98 *P /L, в которой
ΔT - дельта температур входящего и выходящего воздуха в системе приточной вентиляции,°С;
Р - производительность калорифера, Вт;
L - мощность вентиляционной системы, м3/ч.

Стандартные показатели мощности калорифера - 1 - 5 кВт для жилых помещений, от 5 до 50 кВт для административных. При невозможности эксплуатации электрического калорифера, оптимальна установка водяного калорифера, использующего в качестве теплоносителя воду из центральной или индивидуальной отопительной системы.

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.