Расчет вентиляции: что нужно знать
Расчет вентиляции необходим для определения оптимального вида системы воздухообмена, ее параметров, которые смогут обеспечить сочетание энергоэффективности объекта и благоприятного микроклимата.
В соответствии со СНиП 13330.2012, 41-01-2003 расчет вентиляции осуществляют еще на стадии проектирования объекта. Другое дело, что не всегда созданная при строительстве объекта вентиляция оказывается эффективной.
Самый простой способ — проверка тяги с помощью пламени зажигалки или бумажных полосок. Если такая проверка не позволила сделать вывод о нарушении проходимости вентиляционных каналов, значит проблема в неправильно подобранном сечении.
Если вентиляция уже в доме есть, но она не способна обеспечить оптимальные условия, можно использовать дополнительное оборудование, например, бризеры. Современные модели бризеров характеризуются низким уровнем шума, высокой производительностью, имеют многоступенчатую систему фильтрации воздуха. Если же вы пока находитесь на этапе проектирования вентиляции, рекомендуем максимально внимательно подойти к расчетам, чтобы впоследствии не пришлось совершенствовать смонтированную систему.
Санитарные требования нормативных документов
Нормативы ГОСТ 30494-2011 определяют допустимые и оптимальные параметры качества воздушных масс с учетом назначения помещений.
В зависимости от назначения помещения и сезона определяются допустимая и оптимальная температура воздуха (от +17 до +27 °С), относительная влажность (от 30 до 60%), желаемая скорость воздуха (от 0,15 до 0,30 м/с). Кроме того, санитарные нормы регламентируют максимально допустимый уровень шума, чистоту воздуха, минимальный расход на одного человека свежего воздуха.
При расчете вентиляции в жилых помещениях используют удельные нормы для определения оптимального воздухообмена. Расчет вентиляционной системы на производстве осуществляется с учетом допустимой концентрации загрязняющих воздух веществ. Если на производстве качество и количество продукции определяется не производительностью сотрудников, а точностью режима технологии, в помещении поддерживаются параметры воздуха, подходящие для производственного процесса. Если же производительность определяют сотрудники в помещении, акцент смещается на создание благоприятных, комфортных условий для персонала.
Выписка из ГОСТ 30494-2011
Таблица 1 — Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий и общежитий
Период года | Наименование помещения | Температура воздуха, °С | Результирующая температура, °С | Относительная влажность, % | Скорость движения воздуха, м/с | ||||
оптимальная | допустимая | оптимальная | допустимая | оптимальная | допустимая, не более | оптимальная, не более | допустимая, не более | ||
Холодный | 20-22 | 18-24(20-24) | 19-20 | 17-23(19-23) | 45-30 | 60 | 0,15 | 0,2 | |
21-23 | 20-24(22-24) | 20-22 | 19-23(21-23) | 45-30 | 60 | 0,15 | 0,2 | ||
19-21 | 18-26 | 18-20 | 17-25 | Не нормируется | Не нормируется | 0,15 | 0,2 | ||
19-21 | 18-26 | 18-20 | 17-25 | Не нормируется | Не нормируется | 0,15 | 0,2 | ||
24-26 | 18-26 | 23-27 | 17-26 | Не нормируется | Не нормируется | 0,15 | 0,2 | ||
20-22 | 18-24 | 19-21 | 17-23 | 45-30 | 60 | 0,15 | 0,2 | ||
18-20 | 16-22 | 17-19 | 15-21 | 45-30 | 60 | Не нормируется | Не нормируется | ||
16-18 | 14-20 | 15-17 | 13-19 | Не нормируется | Не нормируется | Не нормируется | Не нормируется | ||
16-18 | 12-22 | 15-17 | 11-21 | Не нормируется | Не нормируется | Не нормируется | Не нормируется | ||
Теплый | 22-25 | 20-28 | 22-24 | 18-27 | 60-30 | 65 | 0,2 | 0,3 |
Примечание — Значения в скобках относятся к домам для престарелых и инвалидов.
Виды вентиляционных систем
Все системы вентиляции можно условно разделить на категории в зависимости от функциональной нагрузки, способу перемещения воздушных масс и тому, что приводит их в движение.
- Приточная – свежий воздух с улицы постоянно поступает внутрь помещения.
- Вытяжная – воздух выводится из дома по вентиляционным каналам.
- Рециркуляционная – системы выводит отработанный воздух и одновременно «закачивает» в дом свежий.
Если задуматься над принципами работы вышеперечисленных систем, то напрашивается вопрос: «А за счет чего воздух движется, чтобы покинуть или проникнуть в помещение?». Для этого используют сортировку вентиляционных систем по характеру пробуждения воздушных масс. Эти источники могут быть естественными и механическими (искусственными).
В системах с естественной вентиляцией воздух движется за счет перепадов давления. Вы сразу поймете, о чем речь, если вспомните вентиляционные отверстия на кухне и в ванной, которые есть в каждом многоэтажном доме – теплый воздух и пар (душ, стирка, приготовление еды) попадает в это отверстие и вытягивается наружу за счет давления и гравитационных сил.
В системах с механическими источниками пробуждения воздух приводится в движение при помощи вытяжных вентиляторов, которые забирают его из помещения, действуя по принципу обычной кухонной вытяжки.
Итак, когда воздушные массы обрели способность перемещаться, им следует обеспечить безопасный и направленный выход (вход). В связи с этим была разработана еще одна классификация по способу движения воздушных потоков – канальная и безканальная. С канальной системой все более ли менее понятно – воздух течет по специальным отводам, а при безканальной он покидает помещение или проникает в него через приоткрытые оконные проемы, двери, щели и т.д.
Нормы воздухообмена
Нормы воздухообмена представляют собой таблицы с указанием различных типов помещений и кратности воздухообмена по притоку и вытяжке, которые должны быть обеспечены в данном помещении. Ранее они приводились в СНиП, и от проектировщика требовалось определение кратности воздухообмена по СНиП. Сегодня нормы воздухообмена в помещениях приводятся в Сводах Правил (СП) и прочих нормативных документах, действующих на территории РФ.
Ниже приведена выдержка из таблицы 12 СП 44.13330.2011 «Административные и бытовые здания», где указаны нормы кратностей воздухообмена для различных помещений в административных зданиях. Фактически, это таблица кратности воздухообмена.
| Помещения | Кратность воздухообмена | |
| приток | вытяжка | |
| 1 Вестибюли | 2 | — |
| 3 Гардеробные уличной одежды | — | 1 |
| 10 Помещения для отдыха, обогрева или охлаждения | 2 (но не менее 30 м3/ч на 1 чел.) | 3 |
| 11 Помещения для личной гигиены женщин | 2 | 2 |
| 12 Помещения для ремонта спецодежды | 2 | 3 |
| 13 Помещения для ремонта обуви | 2 | 3 |
Как следует из таблицы, например, в вестибюли следует подавать 2 объёма помещения в час. При площади вестибюля 40 м2 и высоте потолков 3 метра получим, что приток должен составлять 2·40·3 = 240 м3/ч.
А в помещениях для ремонта спецодежды нормы воздухообмена предписывают 2-кратный приток и 3-кратную вытяжку. Допустим, площадь помещения составляет 15 м2, высота потолков 3 метра. Тогда расход приточного воздуха должен составлять 2·15·3 = 90 м3/ч, а расход вытяжного воздуха — 3·15·3 = 135 м3/ч. Именно эти числа далее попадают в таблицу воздухообмена.
Рекомендованные нормы скорости воздухообмена
Во время составления проекта здания выполняют расчет каждого отдельного участка. На производстве это цеха, в жилых домах – квартиры, в частном доме – поэтажные блоки или отдельные комнаты.
Перед установкой системы вентиляции известно, каковы маршруты и размеры главных магистралей, какой геометрии необходимы вентиляционные каналы, какой размер труб является оптимальным.
Не стоит удивляться габаритным размерам воздуховодов в заведениях общественного питания или других учреждениях – они рассчитаны на вывод большого количества использованного воздуха
Расчеты, связанные с передвижением воздушных потоков внутри жилых и производственных зданий, относят к разряду наиболее сложных, поэтому заниматься ими обязаны опытные квалифицированные специалисты.
Рекомендованная скорость воздуха в воздуховодах обозначена в СНиП — нормативной государственной документации, и при проектировании или сдаче объектов ориентируются именно на нее.
В таблице указаны параметры, которых следует придерживаться при устройстве вентиляционной системы. Числами указана скорость перемещения воздушных масс по местам установки каналов и решеток в общепринятых единицах – м/с
Считается, что внутри помещений скорость воздуха не должна превышать показатель 0,3 м/с.
Исключения составляют временные технические обстоятельства (например, ремонтные работы, установка строительной техники и др.), во время которых параметры могу превышать нормативы максимум на 30 %.
В больших по объему помещениях (гаражах, производственных цехах, складах, ангарах) часто вместо одной вентиляционной системы действуют две.
Нагрузка делится пополам, следовательно, и скорость воздуха подбирают так, чтобы она обеспечивала по 50 % общего расчетного объема перемещения воздуха (удаления загрязненного или подачи чистого).
При возникновении форс-мажорных обстоятельств возникает необходимость в резкой смене скорости воздуха или полной приостановке работы вентиляционной системы.
Например, по требованиям пожарной безопасности скорость движения воздуха снижают до минимума в целях предотвращения распространения по соседним помещениям огня и дыма во время возгорания.
С этой целью в воздуховодах и на переходных участках монтируют отсекатели и клапаны.
Административные и бытовые здания
Как уже упоминалось, показатели кратности имеют различные значения для разных зданий, при этом в части случаев эксплуатация систем обеспечения ротации воздушных масс, предусматривает использование естественной вентиляции и в холодное время года. При этом, в части используемых помещений, например душевых и уборных вытяжная система вентиляции должна работать более интенсивно, чем система подачи свежего кислорода в комнатах общего назначения. Так, параметры ежечасно удаляемого из помещений душевых воздуха с паром должна исходить из расчета 75 м³/ч из расчета на 1 сетку, а при организации удаления загрязненного воздуха из уборных из расчета 25 м³/ч на 1 писсуар и 50 м³/ч на 1 унитаз.
Таблица кратности для торговых помещений.
При обеспечении смены воздуха в кафе организация системы вентиляции и кондиционирования должна обеспечить кратность замены воздуха в приточной системе на уровне 3 ед/ч, для системы вытяжки этот показатель должен составлять 2 ед/час. Расчет системы полной замены воздуха в торговом зале зависит от типа используемой вентиляции. Так, если при наличии вентиляции приточно-вытяжного типа кратность замены воздуха определяется расчетным путем для всех типов торговых залов, то при обустройстве сооружения вытяжкой, не обеспечивающей приток воздуха, кратность воздухообмена должна составлять 1,5 ед/ч.
Таблица кратности для помещений кафе
При использовании помещений, обладающих большим количеством пара, влаги, тепла или газа, расчет воздухообмена может вестись исходя из имеющегося избытка. Для того, чтобы рассчитать воздухообмен по теплоизбыткам используется формула (4):
где Qпом – количество выделяемой в помещение теплоты;
ρ – плотность воздуха;
c — теплоемкость воздуха;
t вывод — температура воздуха, удаляемого при помощи вентиляции;
t подав — температура воздуха, подаваемого в помещение.
Организация системы обмена воздуха в котельной исходит из типа используемого котла и должна обеспечивать 1-3 кратную замену всего объема кислорода в течение часа.
Потери давления на прямых участках
Для расчёта производительности вентиляционного оборудования можно просто сложить требуемое количество воздушных масс и подобрать модель, которая подходит по этим параметрам. Однако в паспорте на изделие не учтена сеть воздуховодов. Поэтому при подключении его в систему производительность значительно упадёт в зависимости от параметра сопротивления в трубопроводе. Чтобы определить падение давления в системе, необходимо уточнить его снижение на ровных участках, поворотных и соединительных элементах. Падение давления на ровных участках определяется по формуле:
Р = R × L + Еi × V2 × Y / 2, где
- R – удельное потери напора, вызванные силой трения во время перемещения воздуха, Па/м;
- L – длина прямого участка воздуховода, м;
- ω –скорость движения воздуха, м/с
- Y– плотность воздушных масс, кг/м³;
- Еi– сумма потерь напора на местные сопротивления (отводы, переходы, решетки и т.п.), данные можно взять из справочника.
Прямолинейный участок вентиляции
