Как рассчитывается вентиляция в помещении

Что нужно знать про воздухообмен: нормы и советы, как их соблюсти

Качество работы вентиляции и общий уровень комфорта жилища зависят от того, насколько соблюдаются нормы воздухообмена в помещении.

Воздухообмен является важной характеристикой системы вентиляции. Он определяет, сколько раз воздух в помещении заменяется за определенный промежуток времени. Нормативные документы указывают производительность системы или кратность воздухообмена в помещениях, выраженную в кубометрах в час. То есть, это количество воздуха, которое покидает и поступает в помещение за час.

Анализ помещения и постановка задачи для системы

Для проверки работоспособности вытяжного вентиляционного канала квартиры, который расположен в ванной комнате и на кухне, можно использовать лист бумаги или свечу.

Для определения необходимого количества и производительности приточных устройств в комнате можно воспользоваться двумя вариантами, выбор которых зависит от сложности всей системы.

Вариант № 1. Профессиональный онлайн-калькулятор для инженеров. Этот способ характеризуется сложными терминами и формулировками и рекомендуется для сложных планировок с различными требованиями к воздухообмену. Для его использования необходимы знания и опыт в данной области.

Вариант № 2. Самостоятельный расчет, соответствующий требованиям СНиП. Вентиляция обычной квартиры или небольшого дома является простой задачей, поэтому ее расчет может быть выполнен любым домашним мастером.

Для самостоятельной реализации проекта необходимо учесть пять показателей.

Определение диаметра воздуховода. Расчет диаметра воздуховода основывается на сложных данных СНиП, учете количества людей, функций помещения в разное время суток и других факторов. Однако, на практике можно выделить три популярных диаметра (сечения) канала — 100, 125 и 150 мм. В соответствии с этим:

• Диаметр 100 мм подходит для постоянного непрерывного воздухообмена в течение суток при низкой мощности вентиляторов;
• Диаметр 125 мм подходит для периодической вентиляции во время пребывания людей в помещении (например, с 18.00 до 8.00) с низкой и средней мощностью;
• Диаметр 150 мм подходит для быстрой вентиляции 1-2 раза в сутки для помещений с нерегулярным или редким пребыванием людей.

Таким образом, диаметр воздуховода в нашем случае зависит от требований к помещению, а не от мощности устройств.

Эффективность работы вентилятора. Измеряется в объеме воздуха, который он способен пропустить за час. Согласно требованиям СНиП 41–01–2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», необходимо обеспечивать воздухообмен не менее 3 м 3 в 1 час на каждый квадратный метр жилой площади. Другими словами, вентиляционная система должна способна пропустить через себя весь объем воздуха в помещении за 1 час. Важно учесть, что приточная вентиляция может обеспечивать приток воздуха от 5 до 40 м 3 /час, в зависимости от выбранного режима работы.

Расчет воздуховодов и фасонных изделий с помощью калькулятора

Профессионально спроектированная система вентиляции должна работать бесшумно и незаметно. Основными факторами, которые могут снизить уровень комфорта при использовании таких систем, являются шум и подача холодного воздуха.

За обогрев приходящего воздуха отвечает правильный расчет калорифера вентиляции, а в более новых системах — рекуператор. Уровень шума от работы вентиляции, при условии профессионального монтажа, зависит от расчета скорости воздуха в воздуховоде с помощью онлайн-калькулятора.

Максимально допустимая скорость воздуха в системе определяется в зависимости от типа трубы. Для основного воздуховода — 6 м/с, для отводного — 4 м/с.

Однако разделение воздуховодов на основные и отводные может быть общим и частным. Расчет вентиляции для частного дома показывает, что основным может быть воздуховод диаметром 40 см, но нормы скорости воздуха указаны для основного воздуховода диаметром от 60 см. Поэтому для снижения уровня шума рекомендуется сравнивать конкретные условия на объекте с общими требованиями СНиП.

Формула коэффициента воздухообмена

Для обеспечения безопасных условий проживания и работы в помещениях, где требуется поддерживать определенный уровень воздухообмена, необходимо использовать формулу кратности воздухообмена. Она является важным инструментом, основанным на принципе замены загрязненного воздуха свежим, приточным воздухом, с учетом объема помещения и скорости замещения.

Эта формула особенно полезна при токсичных производственных процессах, где необходимо учитывать количество выбросов в воздух загрязняющих веществ. В таких случаях расход приточного воздуха рассчитывается с учетом количества выброшенных газообразных загрязнителей и их допустимой концентрации в уличном воздухе.

Формула для расчета кратности воздухообмена в таких условиях имеет следующий вид:

V – расход приточного воздуха;

Z – общее количество выброшенных газообразных загрязнителей;

Допустимая концентрация выбрасываемых веществ в уличном воздухе обозначается как c dop.

Концентрация этих веществ в приточном воздухе обозначается как c z.

Поправочный коэффициент, учитывающий особенности конкретных условий, обозначается как φ.

Значение поправочного коэффициента зависит от ряда факторов, таких как температура воздуха, влажность, скорость передвижения воздуха в помещении и другие. Обычно значение для φ составляет от 1,2 до 1,4.

Данная формула позволяет определить оптимальный расход приточного воздуха, достаточный для поддержания безопасного уровня концентрации опасных веществ в помещении. Корректное применение этой формулы помогает создать безопасные и комфортные условия жизни и работы в помещении, а также уменьшает риск производственных аварий и нарушения нормативов по воздухообмену, что может привести к штрафным санкциям.

Расчёт системы приточной и вытяжной вентиляции

Для расчёта приточно-вытяжной вентиляции необходимо провести расчёт каждой системы отдельно. В дальнейшем, эти две системы могут быть объединены в одну приточно-вытяжную установку.

Применение приточно-вытяжных установок обычно осуществляется для общеобменных систем вентиляции. Учитывая, что приток воздуха преобладает над вытяжкой, в таких установках расход приточного воздуха будет больше, чем вытяжного. Кроме того, аэродинамическое сопротивление приточной системы всегда выше, чем у вытяжной из-за наличия секций фильтрации, нагрева и иногда охлаждения. Поэтому вытяжные вентиляторы обычно имеют меньшую мощность по сравнению с приточными.

Окончательно, путем выполнения расчета приточно-вытяжной вентиляции, можно сэкономить энергию, предусмотрев использование рекуператора тепла. Это устройство передает тепло от вытяжного воздуха к приточному. В зимнее время рекуператор способен значительно нагреть приточный воздух за счет вытяжного воздуха и, следовательно, существенно снизить мощность нагревателя.

Например, в приточной системе вентиляции требуется нагреть 1000 м3/ч воздуха с температурой -26°C до +20°C. Мощность нагревателя составит 0,335·1000·(20-(-26)) = 15,3 кВт.

Предположим, что рекуператор смог нагреть приточный воздух до температуры +7°C. Тогда нагревателю останется только догреть его до желаемых +20°C. Мощность такого нагревателя составит 0,335·1000·(20-7)=4,3 кВт. Таким образом, использование рекуператора позволило снизить энергозатраты системы на 11 кВт или на 72%.

Естественная вентиляция. 1 — вытяжная решетка, 2 — открытое окно, 3 — вытяжная шахта.

Расчет естественной вентиляции позволяет определить размер вытяжной шахты и, при необходимости, высоту подъема этой шахты. В процессе расчета определяется доступное гравитационное давление (тяга), выбирается размер, вычисляются аэродинамические потери и проверяется условие, чтобы потери не превышали тягу.

Доступное гравитационное давление определяется по формуле:

Мощность калорифера

Калорифер используется в системе приточной вентиляции для подогрева наружного воздуха в холодное время года. Мощность калорифера рассчитывается исходя из производительности системы вентиляции, требуемой температурой воздуха на выходе системы и минимальной температурой наружного воздуха. Два последних параметра определяются СНиП. Температура воздуха, поступающего в жилое помещение, должна быть не ниже +18°C. Минимальная температура наружного воздуха зависит от климатической зоны и для Москвы равна -26°C (рассчитывается как средняя температура самой холодной пятидневки самого холодного месяца в 13 часов). Таким образом, при включении калорифера на полную мощность он должен нагревать поток воздуха на 44°C. Поскольку сильные морозы в Москве непродолжительны, в приточных системах можно устанавливать калориферы, имеющие мощность меньше расчетной. При этом приточная система должна иметь регулятор производительности для уменьшения скорости вентилятора в холодное время года.
При расчете мощности калорифера необходимо учитывать следующие ограничения:

Возможность использования электропитания с напряжением 220 В или 380 В. Если мощность калорифера превышает 5 кВт, требуется подключение по трём фазам, но в любом случае трёхфазное питание предпочтительнее, так как в этом случае рабочий ток будет меньше.

Максимально допустимый ток потребления можно вычислить по формуле:

I = P / U, где I — максимальный потребляемый ток в амперах; Р — мощность калорифера в ваттах; U — напряжение питания:

• 220 В — для однофазного питания; 660 В (3 × 220В) — для трехфазного питания

ΔT = 2,98 * P / L, где ΔT — разность температур воздуха на входе и выходе системы приточной вентиляции в градусах Цельсия; Р — мощность калорифера в ваттах; L — производительность вентиляции в метрах кубических в час.

Типичные значения расчетной мощности калорифера составляют от 1 до 5 кВт для квартир и от 5 до 50 кВт для офисов.

Если невозможно использовать электрический калорифер с расчетной мощностью, рекомендуется установить калорифер, который использует воду из центральной или автономной системы отопления в качестве источника тепла (водяной калорифер).

Используйте онлайн-калькулятор для расчета системы вентиляции

Следующим шагом в расчете вентиляции является проектирование воздухораспределительной сети, которая состоит из следующих компонентов: воздуховоды, распределители воздуха, фасонные изделия (переходники, повороты, разветвители.)

Сначала происходит разработка схемы вентиляционных воздуховодов, по которой осуществляется расчет уровня шума, напора в сети и скорости потока воздуха. Напор в сети напрямую зависит от мощности используемого вентилятора и рассчитывается с учетом диаметров воздуховодов, количества переходов с одного диаметра на другой и количества поворотов. Напор в сети должен увеличиваться с увеличением длины воздуховодов и количества поворотов и переходов.

Расчет количества диффузоров

Методика расчета количества диффузоров

N = L / ( 2820 * V * d * d ), где

N — количество диффузоров, шт;
L — расход воздуха, м 3 /час;
V — скорость движения воздуха, м/сек;
d — диаметр диффузора, м.

Расчет количества решеток

Методика расчета количества решеток

N = L / ( 3600 * V * S ), где

N— количество решеток;
L — расход воздуха, м 3 /час;
V — скорость движения воздуха, м/сек;
S — площадь живого сечения решетки, м2.

При проектировании систем вентиляции необходимо находить оптимальное соотношение между мощностью вентилятора, уровнем шума и диаметром воздуховодов. Для расчета мощности калорифера учитывается необходимая температура в помещении и нижний уровень температуры воздуха снаружи.

Расчет мощности калорифера

Р = T * L * Сv / 1000, где:

Р — мощность прибора, кВт;
T — разница температур на выходе и входе системы, °С;
L — производительность м?/ч.
Cv — объемная теплоемкость воздуха = 0,336 Вт·ч/м?/°С.
Напряжение питания может быть однофазным 220 В или трехфазным 380 В. При мощности более 5 кВт желательно использование трехфазного подключения.