Благоприятный микроклимат в помещении - важное условие жизнедеятельности человека. Его в совокупности определяют температура, влажность и подвижность воздуха. Отклонения параметров негативно сказываются на здоровье и самочувствии, вызывают перегрев или переохлаждение тела. Недостаток кислорода приводит к гипоксии мозга и других органов.
Расчет и нормативы
Расчет вентиляции помещения производят при проектировании объекта согласно СНиП 13330.2012, 41-01-2003, 2.08.01-89. Но возникают случаи, когда ее работа неэффективна. Если проверка тяги бумажными полосками или пламенем зажигалки не выявила нарушение проходимости вентканалов, значит, вытяжная вентиляция не справляется со своими функциями по причине неправильно подобранного сечения.
Для чего нужна вентиляция
Задача вентиляции - обеспечить необходимый воздухообмен в помещении, создать оптимальные или приемлемые условия для длительного пребывания человека.
Исследования установили, что 80% времени люди проводят в помещениях. За один час в спокойном состоянии человек выделяет в окружающую среду 100 кКал. Теплоотдача происходит конвекцией, излучением и испарением. При недостаточно подвижном воздухе перенос энергии с поверхности кожи в пространство замедляется. В результате страдают многие функции организма, возникает ряд заболеваний.
Отсутствие или недостаточная вентиляция, особенно в помещениях с повышенной влажностью, приводит к застойным явлениям. Они сопровождаются нашествием трудновыводимых плесневых грибков, неприятными запахами и постоянной сыростью. Влага неблагоприятно отражается на строительных конструкциях, приводит к гниению деревянных и коррозии металлических элементов.
При избыточной тяге увеличивается выход воздушных масс в атмосферу, что зимой приводит к потере большого количества тепла. Растут затраты на отопление дома.
Качество и чистота воздуха - основной фактор, который определяет эффективность вентиляции. Загрязняющие испарения от строительных материалов, мебели, пыль и углекислый газ должны своевременно удаляться из помещения.
Существует обратная ситуация, когда воздух в доме или квартире гораздо чище, чем на улице. Выхлопные газы на оживленной трассе, дым или копоть, ядовитые загрязнения промышленных предприятий способны отравить атмосферу внутри помещений. Например, в центре большого города содержание угарного газа в 4-6 раз, диоксида азота в 3-40 раз, сернистого газа в 2-10 раз выше, чем в сельской местности.
Расчет вентиляции производят, чтобы определить вид системы воздухообмена, ее параметры, при которых будут сочетаться энергоэфективность жилья и благоприятный микроклимат в помещениях.
Параметры микроклимата для расчета
Нормативы согласно ГОСТ 30494-2011 определяют оптимальные и допустимые параметры качества воздуха в соответствии с назначением помещений. Они классифицируются стандартами на первую и вторую категорию. Это места, где люди отдыхают в положении лежа или сидя, занимаются учебой, умственным трудом.
В зависимости от периода года и назначения помещения установлены оптимальная и допустимая температура 17-27°С, относительная влажность 30-60% и скорость воздуха 0,15-0,30 м/с.
В жилых помещениях при расчете вентиляции определяют необходимый воздухообмен с применением удельных норм, в производственных - по допустимой концентрации загрязняющих веществ. При этом количество углекислого газа в воздухе не должно превышать 400-600 см³/м³.
На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу внутренней перепланировки . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».
Виды вентиляционных систем по способу создания тяги
Движение воздушных масс возникает в результате разницы давления между слоями воздуха. Чем больше градиент, тем сильнее побуждающая сила. Для ее создания применяют естественную, принудительную или комбинированную систему вентиляции, где используются приточные, вытяжные или рециркуляционные (смешанные) способы удаления воздуха. В промышленных и общественных зданиях предусмотрены аварийная и противодымная вентиляции.
Естественное вентилирование
Естественная вентиляция помещений происходит согласно физическим законам - за счет разницы температур и давлений между наружным и внутренним воздухом. Еще во времена Римской империи инженеры устанавливали в домах знати подобия шахт, которые служили для проветривания.
В комплекс естественной вентиляции входят наружные и внутренние проемы, фрамуги, форточки, стеновые и оконные клапаны, вытяжные шахты, вентканалы, дефлекторы.
Качество вентилирования зависит от объема проходящих воздушных масс и траектории их движения. Самым благоприятным является вариант, когда окна и двери расположены в противоположных концах комнаты. В этом случае при циркуляции воздуха происходит полноценная его замена по всему помещению.
Вытяжные каналы размещают в помещениях с наибольшим уровнем загрязнения, неприятных запахов и влажности - кухнях, санузлах. Приточный воздух поступает из других комнат и выдавливает отработанный на улицу.
Чтобы вытяжка работала в нужном режиме, ее верх должен находиться выше крыши дома на 0,5-1 м. Это создает необходимую разницу давлений для перемещения воздуха.
Естественная вентиляция бесшумна, не потребляет электроэнергии, не требует больших вложений на устройство. Воздушные массы, проникающие извне, не приобретают дополнительных свойств - не подогреваются, не очищаются и не увлажняются.
Рециркуляция воздуха ограничивается пределами одной квартиры. Из соседних помещений подсоса быть не должно.
Принудительная вентиляция стала использоваться с середины 19 века. Сначала большие вентиляторы применяли на рудниках, в трюмах кораблей, сушильных цехах. С появлением электрических двигателей в проветривании помещений произошла революция. Появились регулируемые приборы не только для промышленных, но и для бытовых нужд.
Теперь наружному воздуху при прохождении через систему принудительного вентилирования сообщают дополнительные ценные качества - его очищают, увлажняют или осушают, ионизируют, подогревают или охлаждают.
Вентиляторы и эжекторы перемещают большие объемы воздушных масс на значительных площадях. В систему входят электродвигатели, пылеуловители, нагреватели, шумоглушители, приборы контроля и автоматики. Их встраивают в воздуховодные каналы.
Видео описание
Подробнее о расчете вентиляции с рекуператором рассказывают в этом видео:
Расчет естественной вентиляции жилых помещений
Расчет заключается в определении расхода приточного воздуха L в холодный и теплый период года. Зная эту величину, можно подобрать площадь сечения воздуховодов.
Дом или квартиру рассматривают как единый воздушный объем, где циркуляция газов происходит через открытые двери или подрезанное на 2 см от пола полотно.
Приток происходит сквозь негерметичные окна, наружные ограждения и путем проветривания, удаление - через вытяжные вентканалы.
Объем находят по трем методикам - кратности, санитарным нормам и площади. Из полученных значений выбирают наибольшее. Перед тем, как рассчитать вентиляцию, определяют назначение и характеристики всех помещений.
Основная формула для первого расчета:
L=nхV, м³/ч, где
- V - объем комнаты (произведение высоты на площадь),
- n - кратность, определяемая по СНиП 2.08.01-89 в зависимости от расчетной температуры в помещении в зимний период.
По второй методике объем рассчитывают исходя из удельной нормы на человека, регламентируемой СНиП 41-01-2003. Учитывают количество постоянно проживающих людей, наличие газовой плиты и санузла. По таб.М1 расход 60 м³/чел в час.
Третий способ - по площади.
- А - площадь помещения, м²,
- k - нормативный расход на м².
Расчет системы вентиляции: пример
Трехкомнатный дом общей площадью 80 м². Высота помещений 2,7 м. Проживает три человека.
- Гостиная 25 м²,
- спальня 15 м²,
- спальня 17 м²,
- санузел - 1,4² м²,
- ванна - 2,6 м²,
- кухня 14 м² с четырехкомфорной плитой,
- коридор 5 м².
Отдельно находят расход по притоку и вытяжке, чтобы объем входящего воздуха был равен удаляемому.
- гостиная L=25х3=75м³/ч, кратность по СниП.
- спальни L=32х1=32 м³/ч.
Общий расход по притоку:
L общ=Lгост.+Lспал.=75+32=107 м³/ч.
- санузел L= 50 м³/час (таб.СНиП 41-01-2003),
- ванна L= 25 м³/час.
- кухня L=90 м³/час.
Коридор по притоку не нормируется.
По вытяжке:
L=Lкух.+Lсануз.+ L ванны=90+50+25=165 м³/ч.
Приточный расход меньше вытяжки. Для дальнейших расчетов принимается наибольшая величина L=165 м³/ч.
По санитарным нормам расчет проводят исходя из количества жильцов. Удельный расход на одного человека составляет 60 м³.
L общ.=60х3=180м/ч.
С учетом временных посетителей, для которых установленный расход воздуха 20м/ч, можно принять L=200 м³/ч.
По площади расход определяют с учетом нормативной скорости воздухообмена 3м²/час на 1 м² жилого помещения.
L=57х3=171 м³/ч.
По результатам расчетов расход по санитарным нормам 200 м³/ч, кратности 165 м³/ч, по площади 171 м³/ч. Хотя все варианты правильны, при первом для проживающих условия будут комфортнее.
Итог
Зная воздушный баланс жилого дома, подбирают размер сечения воздуховодов. Чаще всего используют прямоугольные каналы с соотношением сторон 3:1 или круглые.
<
Для удобного расчета сечения можно воспользоваться онлайн калькулятором или диаграммой, где учитываются скорость и расход воздуха.
При вентиляции с естественным побуждением скорость в магистральных и ответвляющихся воздуховодах принимают равной 1 м/ч. В принудительной системе 5 и 3 м/ч соответственно.
При требуемом воздухообмене 200 м/ч достаточно выполнить естественную систему вентиляции. При больших объемах перемещаемого воздуха применяют смешанную рециркуляцию. В каналах монтируют рассчитанные по производительности приборы, которые обеспечат необходимые параметры микроклимата.
Если вентиляция в доме или квартире не справляется со своими задачами, то это чревато очень серьёзными последствиями. Да, проблемы в работе этой системы проявляются на так быстро и чувствительно, как, скажем неполадки с отоплением, и не все хозяева уделяют им адекватное внимание. Но результаты могут быть весьма печальными. Это - спертый переувлажненный воздух в помещениях, то есть идеальная среда для развития болезнетворных микроорганизмов. Это - запотевшие окна и сырые стены, на которых вскорости могут появиться очаги плесени. Наконец, это - попросту снижение комфорта из-за распространяющихся от санузла, ванной, кухни в жилую зону запахов.
Чтобы избежать застойных явлений, в помещениях в течение отрезка времени должен происходить обмен воздуха с определённой кратностью. Приток осуществляется через жилую зону квартиры или дома, вытяжка – через кухню, ванную, санузел. Именно для этого там и располагаются окна (отдушины) вытяжных вентиляционных каналов. Нередко хозяева жилья, затевающие ремонт, спрашивают, можно ли заделать эти отдушины или уменьшить их в размерах, чтобы, например, установить на стенах те или иные предметы мебели. Так вот - полностью перекрывать их однозначно нельзя, а перенос или изменение в размерах возможны, но не только с условием, что будет обеспечена необходимая производительность, то есть способность пропустить требуемый объем воздуха. А как это определить? Надеемся, читателю помогут предлагаемые калькуляторы расчета площади сечения вытяжной отдушины вентиляции.
Калькуляторы будут сопровождаться необходимыми пояснениями по проведению вычислений.
Расчет нормального воздухообмена для эффективной вентиляции квартиры или дома
Итак, при нормальной работе вентиляции в течение часа воздух в помещениях должен постоянно меняться. Действующими руководящими документами (СНиП и СанПиН) установлены нормы притока свежего воздуха в каждое из помещений жилой зоны квартиры, а также минимальные объемы его вытяжки через каналы, расположенные на кухне, в ванной в санузле, иногда – и в некоторых других специальных помещениях.
| Тип помещения | Минимальные нормы воздухообмена (кратность в час или кубометров в час) | |
|---|---|---|
| ПРИТОК | ВЫТЯЖКА | |
| Требования по Своду Правил СП 55.13330.2011 к СНиП 31-02-2001 «Одноквартирные жилые дома» | ||
| Жилые помещения с постоянным пребыванием людей | Не менее однократного обмена объема в течение часа | - |
| Кухня | - | 60 м³/час |
| Ванная, туалет | - | 25 м³/час |
| Остальные помещения | Не менее 0,2 объема в течение часа | |
| Требования по Своду Правил СП 60.13330.2012 к СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» | ||
| Минимальный расход наружного воздуха на одного человека: жилые помещения с постоянным пребыванием людей, в условиях естественного проветривания: | ||
| При общей жилой площади более 20 м² на человека | 30 м³/час, но при этом не менее 0,35 от общего объема воздухообмена квартиры в час | |
| При общей жилой площади менее 20 м² на человека | 3 м³/час на каждый 1 м² площади помещения | |
| Требования по Своду Правил СП 54.13330.2011 к СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные»
|
||
| Спальная, детская, гостиная | Однократный обмен объема в час | |
| Кабинет, библиотека | 0,5 от объема в час | |
| Бельевая, кладовка, гардеробная | 0,2 от объема в час | |
| Домашний спортзал, биллиардная | 80 м³/час | |
| Кухня с электрической плитой | 60 м³/час | |
| Помещения с газовым оборудованием | Однократный обмен + 100 м³/час на газовую плиту | |
| Помещение с твёрдотопливным котлом или печью | Однократный обмен + 100 м³/час на котел или печь | |
| Домашняя прачечная, сушилка, гладильная | 90 м³/час | |
| Душевая, ванная, туалет или совмещенный санузел | 25 м³/час | |
| Домашняя сауна | 10 м³/час на каждого человека | |
Пытливый читатель наверняка заметит, что нормативы по разным документам несколько отличаются. Причем, в одном случае нормы устанавливаются исключительно по размерам (объему) помещения, а другом – по количеству людей постоянно пребывающих в этом помещении. (Под понятием постоянного пребывания имеется в виду нахождение в комнате 2 часа и более).
Поэтому при проведении расчетов вычисления минимального объема воздухообмена желательно проводить по всем доступным нормативам. А затем – выбрать результат с максимальным показателем – тогда ошибки точно не будет.
Провести быстро и точно расчет притока воздуха для всех помещений квартиры или дома поможет первый предлагаемый калькулятор.
Калькулятор расчета требуемых объемов притока воздуха для нормальной вентиляции
Проектирование вентиляции жилого, общественного или производственного здания проходит в несколько этапов. Воздухообмен определяется исходя из нормативных данных, используемого оборудования и индивидуальных пожеланий заказчика. Объем проекта зависит от типа здания: одноэтажный жилой дом или квартира рассчитываются быстро, с минимальным количеством формул, а для производственного объекта требуется серьёзная работа. Методика расчета вентиляции строго регламентирована, а исходные данные прописаны в СНиП, ГОСТ и СП.
Подбор оптимальной по мощности и стоимости системы воздухообмена проходит пошагово. Порядок проектирования очень важен, так как от его соблюдения зависит эффективность работы конечного продукта:
- Определение типа вентсистемы. Проектировщик анализирует исходные данные. Если требуется проветрить небольшое жилое помещение, то выбор падает на приточно-вытяжную систему с естественным побуждением. Этого будет достаточно, когда расход воздуха небольшой, вредных примесей нет. Если требуется рассчитать большой венткомплекс для завода или общественного здания, то предпочтение отдаётся механической вентиляции с функцией подогрева/охлаждения приточки, а если понадобится, то и с расчётом по вредностям.
- Анализ выбросов. Сюда входит: тепловая энергия от осветительных приборов и станков; испарения от станков; выбросы (газы, химикаты, тяжёлые металлы).
- Расчет воздухообмена. Задача систем вентилирования – удаление из помещения избытков тепла, влаги, примесей с равновесной или чуть отличающейся подачей свежего воздуха. Для этого определяется кратность воздухообмена, согласно которой подбирается оборудование.
- Подбор оборудования. Производится по полученным параметрам: требуемый объем воздуха на приточку/вытяжку; температура и влажность внутри помещения; наличие вредных выбросов, подбираются вентустановки или готовые мультикомплексы. Самый важный из параметров – объём воздуха, необходимый для поддержания проектной кратности. Фильтры, калориферы, рекуператоры, кондиционеры и гидравлические насосы идут как дополнительные устройства сети, обеспечивающие качество воздуха.
Расчёт выбросов
Объём воздухообмена и интенсивность работы системы зависят от двух этих параметров:
- Нормы, требования и рекомендации, прописанные в СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», а также другой, более узкоспециализированной нормативной документации.
- Фактические выбросы. Рассчитываются по специальным формулам для каждого источника, и приведены в таблице:
|
Тепловыделения, Дж |
||
| Двигатель электрический | N – мощность двигателя по номиналу, Вт;
K1 – загрузочный коэффициент 0,7-0,9 k2η - коэффициент работы в одно время 0,5-1. |
|
| Приборы освещения | ||
| Человек | n – расчётное число людей для этого помещения;
q – количество теплоты, которое выделяет организм одного человека. Зависит от температуры воздуха и интенсивности работы. |
|
| Поверхность бассейна | 
|
V – скорость движение воздуха над водной поверхностью, м/с;
Т – температура воды, 0 С F – площадь водного зеркала, м2 |
|
Влаговыделение, кг/ч |
||
| Водная поверхность, например бассейн | Р - коэффициент массоотдачи;
F-площадь поверхности испарения, м 2 ; Рн1, Рн2 - парциальные давления насыщенного водяного пара при определенной температуре воды и воздуха в помещении, Па; РБ – давление барометрическое. Па. |
|
| Мокрый пол | F - площадь мокрой поверхности пола, м 2 ;
t с, t м – температуры воздушных масс, замеренные по сухому/мокрому термометру, 0 С. |
|
Используя данные, полученные в результате вычисления вредных выделений, проектировщик продолжает рассчитывать параметры вентиляционной системы.
Вычисление воздухообмена
Специалисты используют две основные схемы:
- По укрупненным показателям. В данной методике не предусматриваются вредные выбросы, такие как тепло и вода. Условно назовем его «Способ №1».
- Метод с учётом избытков тепла и влаги. Условное название «Способ №2».
Способ №1
Единица измерения - м 3 /ч (кубические метры в час). Применяют две упрощенные формулы:
L=K ×V(м 3 /ч); L=Z ×n (м 3 /ч), где
K – кратность воздухообмена. Отношение объёма приточки за одни час, к общему воздуху в помещении, крат в час;
V – объём помещения, м 3 ;
Z – значение удельного обмена воздуха за единицу верчения,
n – количество единиц измерения.
Подбор вентрешёток осуществляется по специальной таблице. При подборе также учитывается средняя скорость прохождение потока воздуха по каналу.
Способ №2
При расчёте учитывается ассимиляция тепла и влаги. Если в производственном или общественном здании избыток тепла, то используется формула:
где ΣQ - сумма тепловыделений от всех источников, Вт;
с – тепловая ёмкость воздуха, 1 кДж/(кг*К);
tyx – температура воздуха, направленного на вытяжку,°С;
tnp - температура воздуха, направленного на приточку,°С;
Температура воздуха, направленного на вытяжку:
где tp.3 – нормативная тем-ра в рабочей зоне, 0 С;
ψ- коэффициент увеличение температуры, зависящий от высоты измерения, равный 0,5-1,5 0 С/м;
Н – длина плеча от пола до середины вытяжки, м.
Когда технологический процесс предполагает выделение большого объема влаги, то используется другая формула:
где G – объём влаги, кг/ч;
dyx и dnp – содержание воды на один килограмм сухого воздуха приточки и вытяжки.
Существует несколько случаев, более подробно описанных в нормативной документации, когда требуемые воздухообмен определяется по кратности:
k – кратность смены воздуха в помещении, раз в час;
V - объём помещения, м 3 .
Расчёт сечения
Площадь поперечного сечения воздуховода измеряется в м 2 . Её можно посчитать по формуле:
где v – скорость воздушных масс внутри канала, м/с.
Различается для основных воздуховодов 6-12 м/с и боковых придатков не более 8 м/с. Квадратура влияет на пропускную способность канала, нагрузку на него, а также уровень шума и способ монтажа.
Расчёт потерь давления
Стенки воздуховода не гладкие, и внутренняя полость не заполнена вакуумом, поэтому часть энергии воздушных масс при движении теряется на преодоления этих сопротивлений. Величина потери рассчитывается по формуле:
где ג – сопротивление трению, определяется, как:
Формулы, приведенные выше, являются правильными для каналов круглого сечения. Если воздуховод квадратный или прямоугольный, то существует формула приведения к эквиваленту диаметра:
где a,b – размеры сторон канала, м.
Мощность напора и двигателя
Напор воздуха от лопастей H должен полностью компенсировать потери давления P, при этом создавая расчётное динамическое P д на выходе.
Мощность электрического двигателя вентилятора:
Подбор калорифера
Часто отопление интегрируется в систему вентиляции. Для этого используются калориферы, а также метод рециркуляции. Выбор устройства осуществляется по двум параметрам:
- Q в – предельный расход тепловой энергии, Вт/ч;
- F k – определение поверхности нагрева для калорифера.
Расчёт гравитационного давления
Применяется только для естественной системы вентилирования. С его помощью определяется её производительность без механического побуждения.
Подбор оборудования
По полученным данным о воздухообмене, форме и размере сечение воздуховодов и решёток, количестве энергии для обогрева подбирается основное оборудование, а также фитинги, дефлектор, переходники и другие сопутствующие детали. Вентиляторы подбираются с запасом мощности под пиковые периоды работы, воздуховоды с учетом агрессивности среды и объёмов вентилирования, а калориферы и рекуператоры - исходя из тепловых запросов системы.
Ошибки при проектировании
На этапе создания проекта нередко встречаются ошибки и недоработки. Это может быть , обратная или недостаточная тяга, задувание (верхние этажи многоэтажных жилых домов) и другие проблемы. Часть из них можно решить и после завершения монтажа, с помощью дополнительных установок.
Яркий пример низкоквалифицированного расчета - недостаточная тяга на вытяжке из производственного помещения без особо вредных выбросов. Допустим, вентканал заканчивается круглой шахтой, возвышающейся над крышей на 2 000 – 2 500 мм. Поднимать её выше не всегда возможно и целесообразно, и в подобных случаях используется принцип факельного выброса. В верхней части круглой вентшахты устанавливается наконечник с меньшим диаметром рабочего отверстия. Создаётся искусственное сужение сечения, которое влияет на скорость выброса газа в атмосферу - она многократно увеличивается.
Методика расчёта вентиляции позволяет получить качественную внутреннюю среду, правильно оценив негативные факторы, её ухудшающие. В компании «Мега.ру» работают профессиональные проектировщики инженерных систем любой сложности. Мы оказываем услуги на территории Москвы и соседних областей. Также компания успешно занимается удалённым сотрудничеством. Все способы связи указаны на странице , обращайтесь.
- Производительность системы, обслуживающей до 4-х помещений.
- Размеры воздуховодов и воздухораспределительных решеток.
- Сопротивление воздухопроводной сети.
- Мощность калорифера и ориентировочные затраты на электроэнергию (при использовании электрического калорифера).
Если нужно подобрать модель с увлажнением, охлаждением или рекуперацией - воспользуйтесь калькулятором на сайте Breezart.
Пример расчета вентиляции с помощью калькулятора
На этом примере мы покажем, как рассчитать приточную вентиляцию для 3-х комнатной квартиры, в которой живет семья из трех человек (двое взрослых и ребенок). Днем к ним иногда приезжают родственники, поэтому в гостиной может длительное время находиться до 5 человек. Высота потолков квартиры — 2,8 метра. Параметры помещений:
Нормы расхода для спальни и детской зададим в соответствии с рекомендациями СНиП — по 60 м³/ч на человека. Для гостиной ограничимся 30 м³/ч, поскольку большое количество людей в этой комнате бывает нечасто. По СНиП такой расход воздуха допустим для помещений с естественным проветриванием (для проветривания можно открыть окно). Если бы мы и для гостиной задали расход воздуха 60 м³/ч на человека, то требуемая производительность для этого помещения составила бы 300 м³/ч. Стоимость электроэнергии для нагрева такого количества воздуха оказалась бы очень высокой, поэтому мы пошли на компромисс между комфортом и экономичностью. Для расчета воздухообмена по кратности для всех помещений выберем комфортный двукратный воздухообмен.
Магистральный воздуховод будет прямоугольным жестким, ответвления — гибкими шумоизолированными (такое сочетание типов воздуховодов не самое распространенное, но мы выбрали его в демонстрационных целях). Для дополнительной очистки приточного воздуха будет установлен угольно-пылевой фильтр тонкой очистки класса EU5 (расчет сопротивления сети будем вести при загрязненных фильтрах). Скорости воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума на решетках оставим равными рекомендуемым значениям, которые заданы по умолчанию.
Расчет начнем с составления схемы воздухораспределительной сети. Эта схема позволит нам определить длину воздуховодов и количество поворотов, которые могут быть как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости (нам нужно посчитать все повороты под прямым углом). Итак, наша схема:
Сопротивление воздухораспределительной сети равно сопротивлению самого длинного участка. Этот участок можно разделить на две части: магистральный воздуховод и самое длинное ответвление. Если у вас есть два ответвления примерно одинаковой длины, то нужно определить, какое из них имеет большее сопротивление. Для этого можно принять, что сопротивление одного поворота равно сопротивлению 2,5 метров воздуховода, тогда наибольшее сопротивление будет иметь ответвление, у которого значение (2,5* кол-во поворотов + длина воздуховода) максимально. Выделять из трассы две части необходимо для того, чтобы можно было задать разный тип воздуховодов и разную скорость воздуха для магистрального участка и ответвлений.
В нашей системе на всех ответвлениях установлены балансировочные дроссель-клапаны, позволяющие настроить расходы воздуха в каждом помещении в соответствии с проектом. Их сопротивление (в открытом состоянии) уже учтено, поскольку это стандартный элемент вентиляционной системы.
Длина магистрального воздуховода (от воздухозаборной решетки до ответвления в помещение № 1) — 15 метров, на этом участке есть 4 поворота под прямым углом. Длину приточной установки и воздушного фильтра можно не учитывать (их сопротивление будет учтено отдельно), а сопротивление шумоглушителя можно принять равным сопротивлению воздуховода той же длины, то есть просто посчитать его частью магистрального воздуховода. Длина самого длинного ответвления составляет 7 метров, на нем есть 3 поворота под прямым углом (один — в месте ответвления, один — в воздуховоде и один — в адаптере). Таким образом, мы задали все необходимые исходные данные и теперь можем приступать к расчетам (скриншот). Результаты расчета сведены в таблицы:
Результаты расчета по помещениямРезультаты расчета общих параметров
| Тип вентсистемы | Обычная | VAV |
| Производительность | 365 м³/ч | 243 м³/ч |
| Площадь сечения магистрального воздуховода | 253 см² | 169 см² |
| Рекомендуемые размеры магистрального воздуховода | 160x160 мм 90x315 мм 125x250 мм |
125x140 мм 90x200 мм 140x140 мм |
| Сопротивление воздухопроводной сети | 219 Па | 228 Па |
| Мощность калорифера | 5.40 кВт | 3.59 кВт |
| Рекомендуемая приточная установка | Breezart 550 Lux (в конфигурации на 550 м³/ч) |
Breezart 550 Lux (VAV) |
| Максимальная производительность рекомендованной ПУ |
438 м³/ч | 433 м³/ч |
| Мощность электрич. калорифера ПУ | 4.8 кВт | 4.8 кВт |
| Среднемесячные затраты на электроэнергию | 2698 рублей | 1619 рублей |
Расчет воздухопроводной сети
- Для каждого помещения (подраздел 1.2) рассчитывается производительность, определяется сечение воздуховода и подбирается подходящий воздуховод стандартного диаметра. По каталогу Арктос определяются размеры распределительных решеток с заданным уровнем шума (используются данные для серий АМН, АДН, АМР, АДР). Вы можете использовать и другие решетки с такими же размерами — в этом случае возможно незначительное изменение уровня шума и сопротивления сети. В нашем случае решетки для всех помещений оказались одинаковыми, поскольку при уровне шума в 25 дБ(А) допустимый расход воздуха через них составляет 180 м³/ч (решеток меньшего размера в этих сериях нет).
- Сумма расходов воздуха по всем трем помещениям дает нам общую производительность системы (подраздел 1.3). При использовании VAV-системы производительность системы будет на треть ниже за счет раздельной регулировки расхода воздуха в каждом помещении. Далее рассчитывается сечение магистрального воздуховода (в правой колонке — для VAV системы) и подбираются подходящие по размерам воздуховоды прямоугольного сечения (обычно дается несколько вариантов с разным соотношением размеров сторон). В конце раздела рассчитывается сопротивление воздухопроводной сети, которое получилось весьма большим — это связано с использованием в вентсистеме фильтра тонкой очистки, который имеет высокое сопротивление.
- Мы получили все необходимые данные для комплектации воздухораспределительной сети, за исключением размера магистрального воздуховода между ответвлениями 1 и 3 (в калькуляторе этот параметр не рассчитывается, поскольку конфигурация сети заранее неизвестна). Однако площадь сечение этого участка можно легко рассчитать вручную: из площади сечения магистрального воздуховода нужно вычесть площадь сечения ответвления №3. Получив площадь сечения воздуховода, его размер можно определить по .
Расчет мощности калорифера и выбор приточной установки
Рекомендуемая модель Breezart 550 Lux имеет программно настраиваемые параметры (производительность и мощность калорифера), поэтому в скобках указана производительность, которая должна быть выбрана при настройке ПУ. Можно заметить, что максимально возможная мощность калорифера этой ПУ на 11% ниже расчетного значения. Недостаток мощность будет заметен только при температуре наружного воздуха ниже -22°С, а это бывает не часто. В таких случаях приточная установка будет автоматически переключаться на меньшую скорость для поддержания заданной температуры на выходе (функция «Комфорт»).
В результатах расчета помимо требуемой производительности системы вентиляции указывается максимальная производительность ПУ при заданном сопротивлении сети. Если эта производительность оказывается заметно выше требуемого значения, можно воспользоваться возможностью программного ограничения максимальной производительности, которая доступна для всех вентустановок Breezart. Для VAV-системы максимальная производительность указывается для справки, поскольку регулировка ее производительности производится автоматически в процессе работы системы.
Расчет стоимости эксплуатации
В этом разделе рассчитывается стоимость электроэнергии, затрачиваемой на нагрев воздуха в холодный период года. Затраты для VAV-системы зависят от ее конфигурации и режима работы, поэтому принимаются равными среднему значению: 60% от затрат обычной системы вентиляции. В нашем случае можно сэкономить снижая расход воздуха ночью в гостиной, а днем — в спальне.
|
|
|
|
Хотя для расчетов вентиляции существует множество программ, многие параметры все еще определяются по старинке, с помощью формул. Расчет нагрузки на вентиляцию, площади, мощности и параметров отдельных элементов производят после составления схемы и распределения оборудования.
Это сложная задача, которая под силу лишь профессионалам. Но если необходимо подсчитать площадь некоторых элементов вентиляции или сечение воздуховодов для небольшого коттеджа, реально справиться самостоятельно.
Расчет воздухообмена
Если в помещении нет ядовитых выделений или их объем находится в допустимых пределах, воздухообмен или нагрузка на вентиляцию рассчитывается по формуле:
R = n * R 1,
здесь R1 – потребность в воздухе одного сотрудника, в куб.м\час, n – количество постоянных сотрудников в помещении.
Если объем помещения на одного сотрудника составляет больше 40 кубометров и работает естественная вентиляция, не нужно рассчитывать воздухообмен.
Для помещений бытового, санитарного и подсобного назначения расчет вентиляции по вредностям производится на основании утвержденных норм кратности воздухообмена:
- для административных зданий (вытяжка) – 1,5;
- холлы (подача) – 2;
- конференц-залы до 100 человек вместимостью (по подаче и вытяжке) – 3;
- комнаты отдыха: приток 5, вытяжка 4.
Для производственных помещений, в которых постоянно или периодически в воздух выделяются опасные вещества, расчет вентиляции производится по вредностям.
Воздухообмен по вредностям (парам и газам) определяют по формуле:
Q = K \(k 2- k 1),
здесь К – количество пара или газа, появляющееся в здании, в мг\ч, k2 – содержание пара или газа в оттоке, обычно величина равна ПДК, k1 – содержание газа или пара в приточке.
Разрешается концентрация вредностей в приточке до 1\3 от ПДК.
Для помещений с выделением избыточного тепла воздухообмен рассчитывается по формуле:
Q = G изб\ c (tyx – tn ),
здесь Gизб – избыточное тепло, вытягиваемое наружу, измеряется в Вт, с – удельная теплоемкость по массе, с=1 кДж, tyx – температура удаляемого из помещения воздуха, tn – температура приточки.
Расчет тепловой нагрузки
Расчет тепловой нагрузки на вентиляцию осуществляется по формуле:
Q в= V н * k * p * C р(t вн – t нро),
в формуле расчета тепловой нагрузки на вентиляцию Vн – внешний объем строения в кубометрах, k – кратность воздухообмена, tвн – температура в здании средняя, в градусах Цельсия, tнро – температура воздуха снаружи, используемая при расчетах отопления, в градусах Цельсия, р – плотность воздуха, в кг\кубометр, Ср – теплоемкость воздуха, в кДж\кубометр Цельсия.
Если температура воздуха ниже tнро снижается кратность обмена воздуха, а показатель расхода тепла считается равной Qв , постоянной величиной.
Если при расчете тепловой нагрузки на вентиляцию невозможно уменьшить кратность воздухообмена, расход тепла рассчитывают по температуре отопления.
Расход тепла на вентиляцию
Удельный годовой расход тепла на вентиляцию рассчитывается так:
Q= * b * (1-E),
в формуле для расчета расхода тепла на вентиляцию Qo – общие теплопотери строения за сезон отопления, Qb – поступления тепла бытовые, Qs – поступления тепла снаружи (солнце), n – коэффициент тепловой инерции стен и перекрытий, E – понижающий коэффициент. Для индивидуальных отопительных систем 0,15 , для центральных 0,1 , b – коэффициент теплопотерь:
- 1,11 – для башенных строений;
- 1,13 – для строений многосекционных и многоподъездных;
- 1,07 – для строений с теплыми чердаками и подвалами.
Расчет диаметра воздуховодов
Диаметры и сечения воздуховодов вентиляции рассчитывают после того, как составлена общая схема системы. При расчетах диаметров воздуховодов вентиляции учитывают следующие показатели:
- Объем воздуха (приточного или вытяжного), который должен пройти через трубу за заданный промежуток времени, куб.м\ч;
- Скорость движения воздуха. Если при расчетах вентиляционных труб скорость движения потока занижена, установят воздуховоды слишком большого сечения, что влечет дополнительные расходы. Завышенная скорость приводит к появлению вибраций, усилению аэродинамического гула и повышению мощности оборудования. Скорость движения на притоке 1,5 – 8 м\сек, она меняется в зависимости от участка;
- Материал вентиляционной трубы. При расчете диаметра этот показатель влияет на сопротивление стенок. Например, наиболее высокое сопротивление оказывает черная сталь с шероховатыми стенками. Поэтому расчетный диаметр воздуховода вентиляции придется немного увеличить по сравнению с нормами для пластика или нержавейки.
Таблица 1 . Оптимальная скорость воздушного потока в трубах вентиляции.
Когда известна пропускная способность будущих воздуховодов, можно рассчитать сечение воздуховода вентиляции:
S = R \3600 v ,
здесь v – скорость движения воздушного потока, в м\с, R – расход воздуха, кубометры\ч.
Число 3600 – временной коэффициент.
здесь: D – диаметр вентиляционной трубы, м.
Расчет площади элементов вентиляции
Расчет площади вентиляции необходим в том случае, когда элементы изготавливаются из листового металла и нужно определить количество и стоимость материала.
Площадь вентиляции рассчитывают электронные калькуляторы или специальные программы, их во множестве можно найти в интернете.
Мы приведем несколько табличных значений наиболее популярных элементов вентиляции.
| Диаметр, мм | Длина, м | |||
| 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | |
| 100 | 0,3 | 0,5 | 0,6 | 0,8 |
| 125 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1 |
| 160 | 0,5 | 0,8 | 1 | 1,3 |
| 200 | 0,6 | 0,9 | 1,3 | 1,6 |
| 250 | 0,8 | 1,2 | 1,6 | 2 |
| 280 | 0,9 | 1,3 | 1,8 | 2,2 |
| 315 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 |
Таблица 2 . Площадь прямых воздуховодов круглого сечения.
Значение площади в м. кв. на пересечении горизонтальной и вертикальной строчки.
| Диаметр, мм | Угол, град | ||||
| 15 | 30 | 45 | 60 | 90 | |
| 100 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,06 | 0,08 |
| 125 | 0,05 | 0,06 | 0,08 | 0,09 | 0,12 |
| 160 | 0,07 | 0,09 | 0,11 | 0,13 | 0,18 |
| 200 | 0,1 | 0,13 | 0,16 | 0,19 | 0,26 |
| 250 | 0,13 | 0,18 | 0,23 | 0,28 | 0,39 |
| 280 | 0,15 | 0,22 | 0,28 | 0,35 | 0,47 |
| 315 | 0,18 | 0,26 | 0,34 | 0,42 | 0,59 |
Таблица 3 . Расчет площади отводов и полуотводов круглого сечения.
Расчет диффузоров и решеток
Диффузоры используются для подачи или удаления воздуха из помещения. От правильности расчета количества и расположения диффузоров вентиляции зависит чистота и температура воздуха в каждом уголке помещения. Если установить диффузоров больше, увеличится давление в системе, а скорость падает.
Количество диффузоров вентиляции рассчитывается так:
N = R \(2820 * v * D * D ),
здесь R – пропускная способность, в куб.м\час, v – скорость воздуха, м\с, D – диаметр одного диффузора в метрах.
Количество вентиляционных решеток можно рассчитать по формуле:
N = R \(3600 * v * S ),
здесь R – расход воздуха в куб.м\час, v – скорость воздуха в системе, м\с, S – площадь сечения одной решетки, кв.м.
Расчет канального нагревателя
Расчет калорифера вентиляции электрического типа производится так:
P = v * 0,36 * ∆ T
здесь v – объем пропускаемого через калорифер воздуха в куб.м.\час, ∆T – разница между температурой воздуха снаружи и внутри, которую необходимо обеспечить калориферу.
Этот показатель варьирует в пределах 10 – 20, точная цифра устанавливается клиентом.
Расчет нагревателя для вентиляции начинается с вычисления фронтальной площади сечения:
Аф= R * p \3600 * Vp ,
здесь R – объем расхода приточки, куб.м.\ч, p – плотность атмосферного воздуха, кг\куб.м, Vp – массовая скорость воздуха на участке.
Размер сечения необходим для определения габаритов нагревателя вентиляции. Если по расчету площадь сечения получается чересчур большой, необходимо рассмотреть вариант из каскада теплобменников с суммарной расчетной площадью.
Показатель массовой скорости определяется через фронтальную площадь теплообменников:
Vp = R * p \3600 * A ф.факт
Для дальнейшего расчета калорифера вентиляции определяем нужное для согрева потока воздуха количества теплоты:
Q =0,278 * W * c (T п- T у),
здесь W – расход теплого воздуха, кг\час, Тп – температура приточного воздуха, градусы Цельсия, Ту – температура уличного воздуха, градусы Цельсия, c – удельная теплоемкость воздуха, постоянная величина 1,005.
Так как в приточных системах вентиляторы размещаются перед теплообменником, расход теплого воздуха вычисляем так:
W = R * p
Рассчитывая калорифер вентиляции, следует определить поверхность нагрева:
Апн=1,2 Q \ k (T с.т- T с.в),
здесь k – коэффициент отдачи калорифером тепла, Tс.т – средняя температура теплоносителя, в градусах Цельсия, Tс.в – средняя температура приточки, 1,2 – коэффициент остывания.
Расчет вытесняющей вентиляции
При вытесняющей вентиляции в помещении оборудуются рассчитанные восходящие потоки воздуха в местах повышенного выделения тепла. Снизу подается прохладный чистый воздух, который постепенно поднимается и в верхней части помещения удаляется наружу вместе с избытком тепла или влаги.
При грамотном расчете вытесняющая вентиляция намного эффективнее перемешивающей в помещениях следующих типов:
- залы для посетителей в заведениях общепита;
- конференц-залы;
- любые залы с высокими потолками;
- ученические аудитории.
Рассчитанная вентиляция вытесняет менее эффективно если:
- потолки ниже 2м 30 см;
- главная проблема помещения – повышенное выделение тепла;
- необходимо понизить температуру в помещениях с низкими потолками;
- в зале мощные завихрения воздуха;
- температура вредностей ниже, температуры воздуха в помещении.
Вытесняющая вентиляция рассчитывается исходя из того, что тепловая нагрузка на помещение составляет 65 – 70 Вт\кв.м, при расходе до 50 л на кубометр воздуха в час. Когда тепловые нагрузки выше, а расход ниже, необходимо организовывать перемешивающую систему, комбинированную с охлаждением сверху.
