Расчет вентиляции помещений: принципы и примеры расчёта

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 количество и сечение 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.

Несколько сложнее производится расчет по кратности воздухообмена. 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

Рассчитать количество воздуха, которое должно быть обновлено в течение часа, можно по формуле:

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 вытяжные каналы 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.

Если результат вычислений не отвечает санитарным требованиям, производится установка приточного клапана,бризера или вытяжки через стену, модернизируется существующая система или выполняется ее чистка.

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.

Какие существуют нормативы

Для того, чтобы обеспечить качественную и бесперебойную работу, необходимо обеспечить, чтобы она соответствовала принятым нормам. Существует несколько их разновидностей:

1. В соответствии с санитарно-техническими нормами.
2. На основе использования площади здания.
3. Исходя из количества людей, которые постоянно или временно находятся в определённом помещении.
4. На основе требуемой кратности, установленной нормативными документами.

Вычисления в большинстве случаев проводятся на основе существующих норм по каждому помещению. Затем полученные показатели складываются. Необходимо отдельно посчитать требуемый объём приточного воздуха и того, который вентиляционная система должна вывести наружу. Если вытяжка недостаточно сильная, её мощность необходимо увеличить. Правильно сделанный расчёт естественной вентиляции обеспечит бесперебойную работу системы.

Санитарные требования нормативных документов

Минимальное количество воздуха, подаваемое и удаляемое из комнат коттеджа вентиляционной системой, регламентируется двумя основными документами:

1. «Здания жилые многоквартирные» — СНиП 31-01-2003, пункт 9.
2. «Отопление, вентиляция и кондиционирование» — СП 60.13330.2012, обязательное Приложение «К».

В первом документе изложены санитарно-гигиенические требования к воздухообмену в жилых помещениях многоквартирных домов. На этих данных и должен базироваться расчет вентиляции. Применяется 2 типа размерности – расход воздушной массы по объему за единицу времени (м³/ч) и часовая кратность.

Справка. Кратность воздухообмена выражается цифрой, обозначающей, сколько раз в течение 1 часа полностью обновится воздушная среда помещения.

Проветривание — примитивный способ обновления кислорода в жилище

В зависимости от назначения комнаты приточно-вытяжная вентиляция должна обеспечивать следующий расход либо количество обновлений воздушной смеси (кратность):

• гостиная, детская, спальня – 1 раз в час;
• кухня с электрической плитой – 60 м³/ч;
• санузел, ванная, туалет – 25 м³/ч;
• для топочной с твердотопливным котлом и кухни с газовой плитой требуется кратность 1 плюс 100 м³/ч в период работы оборудования;
• котельная с теплогенератором, сжигающим природный газ, — трехкратное обновление плюс объем воздуха, потребного для горения;
• кладовка, гардеробная и прочие подсобные помещения – кратность 0.2;
• сушильная либо постирочная – 90 м³/ч;
• библиотека, рабочий кабинет – 0.5 раз в течение часа.

Примечание. СНиП предусматривает снижение нагрузки на общеобменную вентиляцию при неработающем оборудовании либо отсутствии людей. В жилых помещениях кратность уменьшается до 0.2, технических – до 0.5. Неизменным остается требование к комнатам, где расположены газоиспользующие установки, — ежечасное однократное обновление воздушной среды.

Выброс вредных газов за счет природной тяги — самый дешевый и простой способ обновлять воздух

В п. 9 документа подразумевается, что объем вытяжки равен величине притока. Требования СП 60.13330.2012 несколько проще и зависят от числа людей, находящихся в помещении 2 часа и более:

1. Если на 1 проживающего приходится 20 м² и более площади квартиры, в комнаты обеспечивается свежий приток в объеме 30 м³/ч на 1 чел.
2. Объем приточного воздуха считается по площади, когда на 1 жильца приходится меньше 20 квадратов. Соотношение такое: на 1 м² жилища подается 3 м³ притока.
3. Если в квартире не предусмотрено проветривание (отсутствуют форточки и открывающиеся окна), на каждого проживающего необходимо подать 60 м³/ч чистой смеси независимо от квадратуры.

Перечисленные нормативные требования двух различных документов вовсе не противоречат друг другу. Изначально производительность вентиляционной общеобменной системы рассчитывается по СНиП 31-01-2003 «Жилые здания».

Результаты сверяются с требованиями Свода Правил «Вентиляция и кондиционирование» и при необходимости корректируются. Ниже мы разберем расчетный алгоритм на примере одноэтажного дома, показанного на чертеже.

Расчет системы вентиляции исходя из площади помещения

При вычислении нормативов таким способом, необходимо сделать отдельный расчёт по каждой комнате. При этом площадь умножают на 3. Для того, чтобы вычислить расчётную мощность приточной вентиляции, нужно просуммировать результаты по всем жилым комнатам: гостиной, детской, спальне, кабинету.

Чтобы получить расчётную мощность вытяжки, потребуется сложить показатели для кухни, ванной, туалета, коридора. Обе этих величины должны быть равны. Если расчётный объём удаляемого воздуха недостаточен, необходимо усилить вытяжную вентиляцию. Один из способов — применить для этого достаточно мощные вентиляторы.

Виды вентиляционных систем

Чтобы правильно организовать обновление воздушной среды помещения, нужно выбрать оптимальный способ вентилирования либо комбинацию нескольких вариантов. Ниже на структурной схеме упрощенно показана классификация существующих вентсистем, устраиваемых на производстве.

Разъясним каждую разновидность воздухообмена подробнее:

1. К неорганизованной естественной вентиляции относится проветривание и инфильтрация – проникновение воздуха через дверные притворы и прочие щели. Организованная подача – аэрация – производится из окон посредством вытяжных дефлекторов и зенитных фонарей.
2. Вспомогательные крышные и потолочные вентиляторы повышают интенсивность обмена при естественном движении воздушных масс.
3. Механическая система подразумевает принудительную раздачу и отбор воздуха вентиляторами посредством воздуховодов. Сюда же относится аварийная вентиляция и различные местные отсосы – зонты, панели, укрытия, вытяжные лабораторные шкафы.
4. Кондиционирование – доведение воздушной среды цеха либо офиса до требуемой кондиции. Перед подачей в рабочую зону воздух очищается фильтрами, увлажняется / осушается, подогревается или охлаждается.

Нагрев / охлаждение воздуха с помощью теплообменников – калориферов

Справка. Согласно нормативной документации, к обслуживаемой (рабочей) зоне относится нижняя часть объема цеха высотой 2 метра от пола, где постоянно находятся люди.

Зачастую механическая приточная вентиляция объединяется с воздушным отоплением – зимой уличный поток нагревается до оптимальной температуры, водяные радиаторы не ставятся. Загрязненный горячий воздух направляется в рекуператор, где отдает 50—70% теплоты притоку.

Добиться максимальной эффективности работы при умеренной цене оборудования позволяет комбинация перечисленных вариантов. Пример: в сварочном цехе допускается проектировать естественную аэрацию при условии, что каждый пост оборудован принудительной местной вытяжкой.

Схема движения потоков при естественной аэрации

Естественная

Правильный расчет вентиляции естественного типа внутри помещения в частном доме или в квартире учитывает тот факт, что движение воздуха должно обеспечиваться за счет различия температуры. Принято делить естественную вентиляцию на канальный и бесканальный типы. Именно первый вариант преимущественно используется в частных постройках и в многоквартирных домах. В зависимости от замыслов конструкторов, каналы проводятся в виде шахт, в особых блоках или непосредственно внутри стен.

Говоря про принципы и методику расчета, надо заметить, что для вычислений применяется простая формула. Сначала из плотности воздуха в комнате вычитают плотность уличного воздуха. На эту разность умножают произведение ускорения свободного падения и дистанции от края приточного приема до середины вытяжного отверстия. Как неоднократно подтверждала практика, аэрация различных сооружений за счет открытия фрамуг приносит превосходные результаты. Первым шагом становится определение того, насколько велики нижние и верхние просветы, в соответствии с этими данными формируется математическая модель аэрации.

Примерно в районе средних частей верхних просветов, над плоскостью совпадающих давлений возникает избыточное напряжение. Как раз оно и имеет решающее значение для удаления загрязненного воздуха. Чтобы определить, с какой скоростью будет двигаться воздух в середине низового просвета, нужно сначала умножить расходный коэффициент на площадь этих входов. Потом на полученную цифру делят требуемый отток воздуха.

Механическая

Вентиляционные системы такого типа подразделяют на приточную, приточно-вытяжную и чисто вытяжную разновидности. Приточная конструкция используется там, где тепла много, а вредных веществ мало. Также она ценна в ситуациях, когда требуется усилить воздушный подпор, помогая локальной вентиляции улучшать состояние воздуха при выделении вредных веществ в единичных местах. Когда рассчитывается приточно-вытяжная вентиляция, ей стараются придать максимально возможную кратность. А для вытягивающей разновидности очень важно учесть, насколько плотны удаляемые пары и газы.

Определение расхода воздуха по кратности

Расход в соответствии с кратностью зависит от того, сколько раз воздух должен обновиться в заданном объёме на протяжении определённого промежутка времени. Нормативы при этом в каждом случае рассчитываются отдельно. При этом используется промежуток времени, равный одному часу. Нормативы по кратности содержатся в СНиПе «2.08.01-89 Жилые здания. Дополнение 4».

расход воздуха в помещении

Вычисления выполняются по следующей формуле.

КВ = КР х ОП

В этой формуле применяются следующие обозначения:

• КВ — количество, которое должно поступить в течение часа;
• КР — кратность;
• ОП — объём помещения, для которого проводятся вычисления.

В каждом случае кратность может быть различной. Поэтому расчёты производятся отдельно. Затем определяется суммарный объём, который должен поступить в дом или выйти наружу в течение часа. При этом они производятся отдельно для поступающего воздуха в жилых комнатах и того, который должен быть выведен наружу через кухню, ванную или санузел.

Рассчитанный объём должен поступить в помещение, при этом через вытяжку должно выйти такое же количество. Обычно приточные каналы располагают в чистых помещениях: спальне, гостиной или детской, а вытяжные — в кухне или санузле. При этом неприятные запахи из туалета или кухни не будут попадать в жилые комнаты.

Если при определении вентиляции расчётная кратность оказалась ниже, чем указано в документе, то следует внести корректировки для того, чтобы вентиляционная система соответствовала нормам. Иногда после установке системы оказывается, что сделанная система не обеспечивает нужный объём свежего воздуха. В таком случае можно сделать дополнительные отверстия.

В упомянутом нормативном документе указаны не все типы помещений. В этом случае для определения объёма поступающего воздуха считают, что на каждый квадратный метр должно в течение часа поступать три кубометра.

При использовании нормативов по кратности нужно округлять полученный объём в большую сторону до ближайшего значения, кратного пяти.

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».

Расчёт сечения

Площадь поперечного сечения воздуховода измеряется в м2. 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 Pд на выходе.

H = P + Pд.

Мощность электрического двигателя вентилятора:

Подбор калорифера

Часто отопление интегрируется в систему вентиляции. Для этого используются калориферы, разные виды рекуператоров, а также метод рециркуляции. Выбор устройства осуществляется по двум параметрам:

• Qв – предельный расход тепловой энергии, Вт/ч;
• Fk – определение поверхности нагрева для калорифера.

Расчёт гравитационного давления

Применяется только для естественной системы вентилирования. С его помощью определяется её производительность без механического побуждения.

Вычисляем диаметры вентканалов

Дальнейшие расчеты несколько сложнее, поэтому каждый этап мы сопроводим примерами вычислений. Результатом станет диаметр и высота вентиляционных шахт нашего одноэтажного здания.

Весь объем вытяжного воздуха мы распределили на 3 канала: 100 м. куб. принудительно удаляет вытяжка на кухне в период включения плиты, оставшийся 271 кубометр уходит по двум одинаковым шахтам естественным образом. Расход через 1 воздуховод получится 271 / 2 = 135.5 м³/ч. Площадь сечения трубы определяется по формуле:

• F – площадь поперечного сечения вентканала, м²;
• L – расход вытяжки через шахту, м³/ч;
• ʋ — скорость движения потока, м/с.

Справка. Скорость воздуха в каналах естественной вентиляции лежит в пределах 0.5—1.5 м/с. В качестве расчетного значения принимаем средний показатель – 1 м/с.

Как рассчитать сечение и диаметр одной трубы в примере:

1. Находим размер поперечника в квадратных метрах F = 135.5 / 3600 х 1 = 0.0378 м².
2. Из школьной формулы площади круга определяем диаметр канала D = 0.22 м. Выбираем ближайший больший воздуховод из стандартного ряда – Ø225 мм.
3. Если речь идет о заложенной внутрь стены кирпичной шахте, то под найденное сечение подойдет размер вентканала 140 х 270 мм (удачное совпадение, F = 0.0378 м. кв.).

Кирпичные шахты имеют строго фиксированные размеры — 14 х 14 и 27 х 14 см

Диаметр отводящей трубы под бытовую вытяжку считается аналогичным образом, только скорость потока, нагнетаемого вентилятором, принимается больше – 3 м/с. F = 100 / 3600 х 3 = 0.009 м² или Ø110 мм.

Подбираем высоту труб

Следующий шаг – определение силы тяги, возникающей внутри вытяжного блока при заданном перепаде высот. Параметр зовется располагаемым гравитационным давлением и выражается в Паскалях (Па). Расчетная формула:

• p – гравитационное давление в канале, Па;
• Н – перепад высот между выходом вентиляционной решетки и срезом вентканала над крышей, м;
• ρвозд – плотность воздуха помещения, принимаем 1.2 кг/м³ при домашней температуре +20 °С.

Методика расчета основана на подборе требуемой высоты. Вначале определитесь, на сколько вы готовы поднять трубы вытяжки над кровлей без ущерба внешнему виду здания, затем подставьте значение высоты в формулу.

Пример. Берем перепад высот 4 м и получаем давление тяги p = 9.81 х 4 (1.27 — 1.2) = 2.75 Па.

Теперь грядет сложнейший этап – аэродинамический расчет отводных каналов. Задача – выяснить сопротивление воздуховода потоку газов и сопоставить результат с располагаемым напором (2.75 Па). Если потеря давления окажется больше, трубу придется наращивать либо увеличивать проходной диаметр.

Аэродинамическое сопротивление воздуховода вычисляется по формуле:

• Δp – общие потери давления в шахте;
• R – удельное сопротивление трению проходящего потока, Па/м;
• Н – высота канала, м;
• ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;
• Pv – давление динамическое, Па.

Покажем на примере, как считается величина сопротивления:

1. Находим значение динамического давления по формуле Pv = 1.2 х 1² / 2 = 0.6 Па.
2.  Сопротивление от трения R находим по таблице, ориентируясь на показатели динамического напора 0.6 Па, скорости потока 1 м/с и диаметра воздухопровода 225 мм. R = 0.078 Па/м (обозначено зеленым кружочком).
3. Местные сопротивления вытяжной шахты – это жалюзийная решетка, отвод кверху 90° и зонт на конце трубы. Коэффициенты ξ этих деталей – величины постоянные, равные 1.2, 0.4 и 1.3 соответственно. Сумма ξ = 1.2 + 0.4 + 1.3 = 2.9.
4. Окончательное вычисление: Δp = 0.078 Па/м х 4 м + 2.9 х 0.6 Па = 2.05 Па.

Сравним расчетный напор, образующийся в воздухопроводе, и полученное сопротивление. Сила тяги p = 2.75 Па больше, чем потери давления (сопротивление) Δp = 2.05 Па, шахта высотой 4 метра слишком высока, строить такую бессмысленно.

Теперь укоротим вентканал до 3 м, снова произведем перерасчет:

1. Располагаемое давление p = 9.81 х 3 (1.27 — 1.2) = 2.06 Па.
2. Удельное сопротивление R и местные коэффициенты ξ остаются прежними.
3. Δp = 0.078 Па/м х 3 м + 2.9 х 0.6 Па = 1.97 Па.

Напор природной тяги 2.06 Па превышает сопротивление системы Δp = 1.97 Па, значит, шахта трехметровой высоты станет исправно работать на естественную вытяжку и обеспечит нужный расход удаляемых газов.

Важное замечание. Разница между силой тяги и сопротивлением воздуховода составила всего 2.06 — 1.97 = 0.09 Па. Чтобы вытяжка устойчиво работала в любую погоду, высоту трубы в нашем примере лучше принять с запасом – 3.5 м.

Канал вентиляции Ø225 мм можно разделить на 2 меньших трубы, но не по диаметру, а по сечению. Получаем 2 круглых вентканала 150—160 мм, как сделано на фото. Высота обеих шахт остается неизменной — 3.5 м.

Методики расчета воздухообмена

Цель вычислений — определить расход подаваемого приточного воздуха. Если на производстве используются точечные вытяжки, то удаляемое зонтами количество воздушной смеси прибавляется к полученному объему притока.

Для справки. Вытяжные устройства очень слабо влияют на движение потоков внутри здания. Сообщить им нужное направление помогают приточные струи.

Согласно СНиП, расчет вентиляции производственного помещения делается по следующим показателям:

• излишки теплоты, исходящие от нагретого оборудования и продукции;
• водяной пар, насыщающий цеховой воздух;
• вредные (токсичные) выбросы в виде газов, пыли и аэрозолей;
• число работников предприятия.

Важный момент. В подсобных и различных бытовых комнатах нормативная база также предусматривает расчет по кратности обмена. Ознакомиться с методикой и воспользоваться онлайн-калькулятором можно на этой странице.

Пример системы локальных отсосов, действующих от одного вентилятора. Предусмотрено улавливание пыли скруббером и дополнительным фильтром

В идеале расход притока считается по всем показателям. Самый больший из полученных результатов принимается для последующей разработки системы. Один нюанс: если выделяется 2 вида опасных газов, взаимодействующих друг с другом, приток рассчитывается по каждому из них, а результаты суммируются.

Считаем расход по выделениям теплоты

Прежде чем взяться за вычисления, нужно провести подготовительные работы по сбору исходных данных:

• выяснить площади всех горячих поверхностей;
• узнать температуру нагрева;
• подсчитать выделяемое количество теплоты;
• определить температуру воздушной среды в рабочей зоне и за ее пределами (выше 2 м над полами).

На практике задача решается совместно с инженером-технологом предприятия, предоставляющим сведения о производственном оборудовании, характеристиках продукции и тонкостях процесса изготовления. Зная указанные параметры, выполняйте расчет по формуле:

Расшифровка обозначений:

·         L – искомый объем воздуха, подаваемый приточными установками либо проникающий через фрамуги, м³/ч;

• Lwz – количество воздуха, забираемое из обслуживаемой зоны точечными отсосами, м³/ч;
• Q – величина тепловыделений, Вт;
• c – теплоемкость воздушной смеси, принимаем равной 1.006 кДж/(кг °C);
• Tin – температура подаваемой в цех смеси;
• Tl, Twz – температуры воздуха выше рабочей зоны и в ее пределах.

Расчет кажется громоздким, но при наличии данных выполняется без проблем. Пример: тепловой поток внутри помещения Q составляет 20000 Вт, вытяжные панели удаляют 2000 м³/ч (Lwz) температура на улице + 20 °С, внутри – плюс 30 и 25 соответственно. Считаем: L = 2000 + [3.6 х 20000 — 1.006 х 2000 (25 — 20) / 1.006 (30 — 20)] = 8157 м³/ч.

Избытки водяных паров

Следующая формула практически повторяет предыдущую, только параметры теплоты заменены обозначениями влажности:

• W – количество паров воды, поступающих от источников за единицу времени, грамм/час;
• Din – содержание влаги в притоке, г/кг;
• Dwz, Dl – влагосодержание воздушной среды рабочей зоны и верхней части помещения соответственно;
• остальные обозначения – как в предыдущей формуле.

Сложность методики заключается в получении исходных данных. Когда объект построен и производство работает, показатели влажности определить нетрудно. Другой вопрос – рассчитать выделения паров внутри цеха на стадии проектирования. Разработкой должны заниматься 2 специалиста – инженер-технолог и проектировщик вентсистем.

Выбросы пыли и вредных веществ

В данном случае важно хорошо изучить тонкости технологического процесса. Задача – составить список вредностей, определить их концентрацию и вычислить расход подаваемого чистого воздуха. Расчетная формула:

• Mpo – масса вредного вещества либо пыли, выделяемой за единицу времени, мг/час;
• Qin – содержание этого вещества в уличном воздухе, мг/м³;
• Qwz – предельно допустимая концентрация (ПДК) вредности в объеме обслуживаемой зоны, мг/м³;
• Ql – концентрация аэрозоля или пыли в оставшейся части цеха;
• расшифровка обозначений L и Lwz дана в первой формуле.

Алгоритм работы вентиляции выглядит следующим образом. В помещение направляется расчетное количество притока, разбавляющее внутренний воздух и понижающее концентрацию загрязнителей. Львиную долю вредных и летучих веществ втягивают локальные зонты, расположенные над источниками, смесь газов удаляет механическая вытяжка.

Количество работающих людей

Методика применяется для расчета притока в офисные и другие общественные здания, где отсутствуют промышленные загрязнители. Нужно выяснить количество постоянных рабочих мест (обозначается латинской буквой N) и воспользоваться формулой:

Параметр m показывает объем воздушной чистой смеси, выделяемый на 1 рабочее место. В проветриваемых офисах значение m принимается равным 30 м³/ч, полностью закрытых – 60 м³/ч.

Замечание. В расчет принимаются только постоянные рабочие места, где сотрудники пребывают не менее 2 часов в день. Число посетителей роли не играет.

Расчет зонта местной вытяжки

Задача локального отсоса – отобрать вредный газ и пыль на этапе выделения, прямо от источника. Чтобы добиться максимальной эффективности, нужно правильно подобрать размер зонта в зависимости от габаритов источника и высоты подвеса. Методику вычислений удобнее рассматривать с привязкой к чертежу отсоса.

Расшифруем буквенные обозначения на схеме:

• А, Б – искомые размеры зонта в плане;
• h – расстояние от нижней кромки втягивающего устройства до поверхности очага выброса;
• а, б – размеры перекрываемого оборудования;
• D – диаметр вентиляционного воздуховода;
• H – высота подвеса, принимается не более 1.8…2 м;
• α (альфа) – угол раскрытия зонта, в идеале не превышает 60°.

Первым делом рассчитываем габариты отсоса в плане по простым формулам:

Дальше методом подбора определяем угол раскрытия и переходим к расчету расхода всасываемого воздуха:

• F – площадь широкой части зонта, вычисляется как А х Б;
• ʋ — скорость воздушного потока в створе короба, для нетоксичных газов и пыли принимаем 0.15…0.25 м/с.

Примечание. Если необходимо отсасывать токсичные вредности, нормы требуют увеличить скорость вытяжного потока до 0.75…1.05 м/с.

Зная количество отбираемого воздуха, нетрудно подобрать канальный вентилятор требуемой производительности. Сечение и диаметр вытяжного воздуховода определяется по обратной формуле:

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 гостиной выполнен расчет по площади с учетом норматива три куб. метра на каждый метр площади.

Правильно организованная система вентиляции обеспечит достаточный воздухообмен в гостиной. При проектировании обязательно следует учитывать требования и нормы СНиПов

Теперь нужно отдельно суммировать сведения по помещениям, в которых осуществляется приток воздуха, и отдельно — комнаты, где установлены вытяжные вентиляционные устройства.

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.мч.

Объем воздухообмена по вытяжке:

• Кухня – 60 куб.м. — не менее 90 куб.м/ч;
• Санузел – 9 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч;
• Ванная – 12 куб.м. — не менее 25 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. На практике это проводится, например, заменой воздуховодов на каналы бóльшего сечения.

Правила расчета площади воздушных каналов для замены или модернизации системы вентилирования приведены здесь. Советуем ознакомиться с полезным материалом.

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.мч.

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 вентиляционной системы для кухни также чрезвычайно важен. Особенно, если там используется газовое оборудование для приготовления пищи

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.мчел для постоянных жильцов и 20 куб.мчас для временных посетителей:

• Спальня – 2 чел*60 = 120 куб.мчас;
• Кабинет – 1 чел.*60 = 60 куб.мчас;
• Гостиная 2 чел*60 + 2 чел*20 = 160 куб.мчас;
• Детская 1 чел.*60 = 60 куб.мчас.

Всегопо притоку — 400 куб.мчас.

Для количества постоянных и временных обитателей дома не существует каких-то строгих правил, эти цифры определяются исходя из реальной ситуации и здравого смысла.

Достаточный объем воздуха, своевременно поступающий в ванную комнату, и также своевременная эвакуация отработанного позволяет предотвратить образование затхлого воздуха и появление плесневелых грибов

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;
• Ванная – 12 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.мчас = 390 куб.мчас.

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.

Вытяжной

Чтобы рассчитать параметры вытяжных вентиляционных систем, требуется сначала обратить внимание на СНиП. В соответствии с этим документом, если активность одного человека мала, потребность в воздухе составит 20 м3 за час. При средней активности этот показатель вырастает до 40, а при высокой – даже до 60 куб. м. Что касается кратности обмена, в спальных помещениях она составляет единицу. Для санитарных узлов вводится коэффициент 3, то же значение принимается для кухни.

Пусть требуется рассчитать потребность в вытяжке воздуха для комнаты площадью 20 кв. м., при этом в доме обитают двое жильцов. Если принять стандартную высоту комнаты, то по общей формуле получают объем 50 м3. При средней кратности 2 получается результат 100 куб. м. за час. Если же исходить из среднего уровня активности, можно предположить, что потребность составит 80 м3. Но, как и принято в обычной ситуации, применяют наивысший показатель, последовательно вычисляя параметры для всех комнат и затем суммируя их.

Учитывая особенности реального российского климата, даже в самых теплых регионах нельзя обойтись без прогрева воздуха. Строительные нормы предусматривают, что температура в помещениях, где даже периодически бывают люди, не должна быть ниже 18 градусов. Потому необходимая мощность нагревательных приборов определяется с отсчетом от наиболее низкой температуры уличного воздуха, который приходится подогревать. Пусть расходуется 180 м3 воздуха за 60 минут, а нагреватель имеет мощность 2000 Вт.

Разделив этот показатель на часовой поток и на незыблемый коэффициент 2,98, получают 33 градуса. А значит, предельно допустимый для такой конфигурации мороз составляет -15 градусов. Если температура опустится ниже, вентиляция не справится со своей задачей. Для расчета вентиляции по тепловыделениям и по теплоизбыткам используется ряд особых показателей.

В формулу L=3,6*Q/ (c*р* (tyx-tnp) после знака равенства последовательно подставляются:

• излишек тепла (в ваттах);
• тепловая емкость воздуха (по умолчанию принимается равной 1,005 кДж/ (кг*°С);
• удельная масса воздуха 1,2 кг на 1 куб. м;
• температура воздуха, который требуется отводить из помещений, расположенных за рамками основной зоны;
• температура первоначально поступающего извне воздуха.

Подсчитывая давление и связанную с ним скорость перемещения масс воздуха, надо принять во внимание, какова площадь сечения каналов.

Дополнительно анализируют:

• геометрию каналов;
• суммарную силу вентиляторов;
• число переходов

Приточной

Аэродинамический расчет приточной вентиляции производится путем умножения объема вентилируемого пространства на кратность обмена воздушной массы.

Пусть данные таковы:

• квартира 48 кв. м;
• высота потолков 2 м;
• нужно 2 раза за час обеспечить полную смену всего содержащегося воздуха.

Тогда требуется поддержать подачу 192 куб. м. воздуха за каждые 60 минут. Укрупненные расчеты проводятся не только для единицы объема, но и для каждого жильца, а также для источников выделений. Как обычно, кратность определяется сообразно специфике помещения. В проветриваемых пространствах на 1 жильца должно приходиться 30 куб. м. Если проветривание не производится, этот показатель составит 60 куб. м.

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.

Физкультурно оздоровительные учреждения

При занятиях в спортивном зале кратность обмена воздуха играет важную роль, поскольку во время физических нагрузок необходимо обеспечить поступление свежего кислорода в легкие каждого из посетителей с учетом достаточно больших объемов зала. Таким образом, требования оговаривают необходимость обеспечения поступления в спортзал при наличии посетителей 80 м3/ч воздуха.

Расчет кратности воздухообмена для бассейна исходит из количества находящихся в нем людей и должен составлять 20 м³/ч в расчете на 1 человека. В то же время, учитывая специфику нахождения в сауне, в бане, необходимо обеспечить смену 10 м³ воздуха в течение каждого часа. При этом учитывая большие объемы вырабатываемого насыщенного пара, можно вести расчет воздухообмена по влаговыделениям.

Учреждения здравоохранения

Наибольшие значения показатель кратности воздухообмена в учреждениях, относящихся к системе здравоохранения, имеет для палат, в которых производится стационарное лечение пациентов с обнаруженными патологиями инфекционного (160 м³/ч) и неинфекционного (80 м³/ч) происхождения.

Согласно нормативам большая часть других помещений, включая кабинеты врачей и процедурные комнаты должна иметь кратность вытяжки при естественном типе организации воздухообмена, равную 1-2 ед/ч.

Отдельным пунктом следует упомянуть организацию системы вентиляции операционных кабинетов. В них согласно современным требованиям должна использоваться 3 кратная система очистки воздуха, при этом работающие устройства должны обеспечивать минимальный приток 1200 м³ воздуха в час.

Сравнение расчетов

Из всех вышепредложенных примеров видно, что значение воздухообмена в каждом из вариантов разное. 

 (∑ Lвыт1=280 м3/час < ∑ Lвыт3=340 м3/час < ∑ Lвыт2=438 м3/час).

 Все три варианта являются правильными согласно норм.

 Однако, первый третий более простые и дешевые в реализации, а второй немного дороже, но создает более комфортные условия для человека.

Как правило, при проектировании выбор варианта расчета зависит от желания заказчика, точнее от его бюджета.

Виды воздухообмена, применяемые на производстве

В зависимости от способа воздействия воздухообмен в производственном помещении может быть представлен:

• устройством приточного типа;
• устройством вытяжного типа;
• устройством комбинированного типа.

Первый вариант заключается в естественном поступлении свежих воздушных масс в объемах, которые являются достаточными для целевой работоспособности производственных площадей.

Чаще всего такая система представлена канальными вентиляторами, способными обеспечивать принудительный доступ воздуха и естественный вынос загрязненных воздушных масс за пределы помещения.

Особенностью вентилирования вытяжного типа является удаление отработанного воздуха и замена его чистыми воздушными массами, поступающими в неорганизованном виде, посредством дверей, окон и стеновых проемов. Это основной вариант вентилирования на крупных производствах с вредными веществами, повышенной влажностью, а также высокотемпературными режимами. Самым простым устройством является установка, представленная электродвигателем и вентилятором, а также при необходимости дополненная фильтрующей системой или разветвленным воздуховодом.

Комбинированный вариант вентилирования удачно сочетает в себе поступление свежего воздуха с выведением отработанных воздушных масс посредством вытеснения или перемешивания. Второй способ заключается в установке на верхней части помещения высокоскоростных диффузоров на принудительное поступление уличного свежего воздуха и диффузионных клапанов на вывод отработанных воздушных масс. Процесс вытеснения основан на монтаже в нижней части помещения нескольких распределителей с низкой скоростью, способных обеспечивать принудительный приток чистого воздуха.

Производственное помещение, оборудованное вентиляцией

Основные элементы аэрации естественного, организованного и управляемого типа чаще всего представлены:

• Створными переплетами на вращательной оси верхнего, среднего и нижнего типа. Нижнее осевое вращение створок применяется при необходимости направить воздушный поток вверх.
• Фонарями в виде специальных конструкций кровельной части строения. Такие устройства в значительной степени повышают показатели высоты вытяжного проёма, а также направлены на усиление тепловых и ветровых потоков.
• Шахтными и трубными вытяжками, повышающими высоту вытяжного проёма, если конструкцией не предусмотрено наличие фонарей.
• Дефлекторами, повышающими показатели теплового и ветрового напора, и устанавливаемыми на вытяжных кровельных трубах или шахтах.

По характеру функционирования, вентиляция может быть представлена:

• общим обменным оборудованием, обеспечивающим полноценный воздухообмен в помещении;
• местными устройствами, осуществляющими замену воздушных масс в конкретной части помещения.

Посредством вентилирования механического типа может осуществляться общая обменная вентиляция приточного, вытяжного и комбинированного типа.

При необходимости, используются дополнительные функции вентиляционной системы, которые могут быть представлены кондиционированием, фильтрацией, подогревом или охлаждением, увлажнением или осушением, а также ионизацией воздуха.

Как выполняется расчет?

На сегодняшний день существует несколько способов, позволяющих выполнить самостоятельный расчет воздушного обмена в разных по назначению помещениях.

Наиболее простыми способами является обустройство:

• на параметрах общей площади помещения;
• в соответствии с санитарными и гигиеническими нормами;
• согласно кратностям.

При наличии источников локального выброса вредных или загрязняющих веществ, рекомендуется устанавливать улавливающие и удаляющие установки в виде зонтичных отсосов.

Некоторыми производителями, выпускающими сложное оборудование, приборы изначально комплектуются отсосами, которые достаточно только подвести к воздуховодам.

Во всех остальных случаях требуется выполнить самостоятельные расчёты и правильно подобрать вентилирующее оборудование для производственного помещения.

Расчёты осуществляются в соответствии с размерами источников загрязнения (a*b) или его диаметром (d), при учёте скорости воздушного движения (ϑв) и всасывания (ϑ3), а также уровня размещения устройства (z).

• расчёт габаритов: A=a+0.8z, B=b+0.8z, при наличии круглых отсосов D=d+0.8z
• расчет объёма удаляемых воздушных масс: L=3600ϑхSз

Если нет уверенности в собственных силах, целесообразно доверить выполнение расчётов и подбор вентиляционной системы специалистам.

Каркасные дома часто выполняют из материалов, которые плохо пропускают воздух. Вентиляция в каркасном доме должна быть выполнена грамотно, чтобы жильцам было комфортно.

По способу перемещения воздушных масс

Естественная — происходит за счет разности температур потоков, которые попадают в здание путем открытия дверей, окон и отверстий.
Механическая — комплекс решений по установке вентиляционного оборудования с возможностью регулирования, а также поддержания оптимального климата.

В зависимости от направления потока

Приточная установка — обеспечивает приток с улицы, состоит из вентилятора, фильтров, нагревательного элемента и шумоглушителя.

Вытяжная вентиляция — предназначена для принудительного удаления загрязненных воздушных масс из помещения. Важно, чтобы токсичные ядовитые пары и газы проходили этапы фильтрации перед выбросом в атмосферу во избежание загрязнения окружающей среды.

Приточно-вытяжная вентиляция осуществляет приток и отвод в комплексе. Обеспечивает поддержание санитарно-гигиенических требований.

В зависимости от обслуживаемой зоны

Общеобменная — обеспечивают необходимый воздухообмен по всей территории здания.

Местное вентилирование — подача и локализация загрязненных масс в определенных местах (точках).

При расчете вентиляции целесообразно предусмотреть приточно-вытяжные устройства с механическим побуждением, она обеспечивает:

• Подача потока с улицы с его предварительной очисткой, осушением и увлажнением;
• Движение потоков по всей территории здания;
• Устранение различных видов загрязнений, образованных в ходе технологического процесса, и их выброс с предварительной очисткой в атмосферу;
• Не зависит от внешних факторов, погодных условий.

Алгоритм проектирования

Организация воздухообмена внутри общественного здания либо на производстве выполняется в несколько этапов:

1. Сбор исходных данных — характеристики сооружения, число работников и тяжесть труда, разновидности и количество образующихся вредностей, локализация мест выделения. Очень полезно вникнуть в суть технологического процесса.
2. Выбор вентиляционной системы цеха или офиса, разработка схем. К проектным решениям выдвигается 3 основных требования – эффективность, соответствие нормам СНиП (СанПин) и экономическая обоснованность.
3. Расчет воздухообмена – определение объема приточного и вытяжного воздуха для каждого помещения.
4. Аэродинамический расчет воздуховодов (если они есть), подбор и расстановка вентиляционного оборудования. Уточнение схем подачи притока и удаления загрязненного воздуха.
5. Монтаж вентиляции согласно проекту, запуск, дальнейшая эксплуатация и обслуживание.

Примечание. Для лучшего понимания процесса список работ сильно упрощен. На всех стадиях разработки документации требуются различные согласования, уточнения и дополнительные обследования. Инженер – проектировщик постоянно работает в связке с технологами предприятия.

Расчет требуемого воздухообмена

Расчета воздухообмена с учетом отсутствия выброса различных веществ определяют на основании следующих данных:

• габариты и площадь объекта;
• количество находящихся людей;
• температура и влажность воздуха;
• источники тепла (электрические приборы, станки и другое технологическое оборудование);

Важно: Расход воздуха на одного человека составляет не менее 30 м3.

В случае выделения вредных веществ при различных технологических процессах, производительность вентиляции рассчитывается исходя из вида и количества загрязнений, поступающих в сооружение. Объем воздушных потоков необходимый для обеспечения допустимых условий рассчитывают:

• для помещений с избыточным тепловыделением (требуют максимальную производительность оборудования, определяют летом с учетом солнечной теплоты);
• в зданиях с повышенными показателями влажности;
• в местах выделения газов и пыли, проникающих в рабочие зоны, с учетом снижения их концентрации до предельно допустимой нормы.

Зачастую в сооружениях производственного назначения выделяется несколько видов загрязнений, которые виляют на организм и оказывают токсичный эффект. Однородным эффектом обладают углеводород, азотная, серная кислота, угарный газ, аммиак и прочие.

Состав проектной документации

Основная задача проекта – это правильное, подробное и понятное описание системы вентилирования, её составных частей и узлов. Включает несколько документов:

1. Основной чертеж. План системы вентиляции, вписанный в здание.
2. Аксонометрическая схема вентиляции.
3. Спецификация на станки и производственное оборудование.
4. Дополнительные схемы гидравлических частей вентиляционного оборудования.
5. Схемы узлов сложных установок.
6. Локальные разрезы отдельных узлов или вентиляционных камер.

Аксонометрия вентсистемы План общеобменной вентиляции может быть в виде объемной модели. Это актуально для крупных и средних по размеру производственных объектов, где протяженность вентканалов составляет несколько километров.

Местное вентилирование

Местное приточное вентилирование предусматривают:

• для предотвращения перегрева воздуха, когда на постоянных рабочих местах в период технологических процессов выделяется большое количество тепла от оборудования;
• для исключения проникновения в здание холодного потока при регулярном открывании дверей, окон, фрамуг.

Вытяжное местное вентилирование применяют:

• для локализации отработанных воздушных масс с помощью вентиляторов в местах интенсивного выделения вредных примесей.

Основные расчётные параметры

План цеха
Исходные данные для проектирования предоставляются заказчиком. Как правило, составляется техническое задание с подробным описанием объекта и его мощностей.

Оно включает в себя:

• Геометрические размеры цеха или завода. Площади производственных и бытовых помещений, высоту перекрытий.
• Описание конструктивной части здания. Тип ограждающих конструкций, кровли, окон и других элементов.
• Специализация завода или цеха. Описание основ производственного процесса.
• Спецификации на оборудование, которое будет выделять тепло или пар. Его количество и точные места расположение с привязкой к осям здания.
• Количество сотрудников за одну рабочую смену, число и продолжительность смен.
• Ориентация рабочих мест с привязкой к осям здания.

Исходные данные ложатся в основу подробному проекту, состоящему из пояснительной записки и графической части.

Особенности и требования к вентиляции

Полный список требований указан в санитарно-эпидемиологических нормах, перечислим некоторые из них:

• На производстве площадью более 50 м2 допускается обеспечивать необходимую температуру на постоянных рабочих местах сотрудников. На непостоянных местах температура может более низкой, но не ниже 10 градусов;
• Система должна быть пожаробезопасной;
• Устранение отработанного воздуха не должно попадать в рабочую зону;
• Использование воздуховодов только из антикоррозийных материалов;
• В рабочих зонах концентрация вредных веществ не должна превышать 30%;
• Уровень шума внутри производственного цеха не должен превышать 110 дБа;
• В цехах с полностью автоматизированным рабочим процессом и имеющимся функциональным оборудованием, при отсутствии требований к температурному режиму, необходимо поддерживать следующие данные:

• не ниже 10 градусов в холодное время года при отсутствии избытков теплоты;
• в теплый период при отсутствии избытков теплоты следует поддерживать температуру равной температуре наружного воздуха, при наличии избытков теплоты — на 4 градуса выше наружной.

На производстве, где установлено полностью автоматизированное оборудование и отсутствуют специальные требования, оптимальную влажность и воздухообмен допустимо не нормировать; Если допустимые показатели климата невозможно обеспечить в рабочих зонах по причине экономических или производственных условий, то постоянные рабочие места оснащают кондиционерами либо предусматривают душирование наружным воздухом.

Все данные рассчитываются на этапе подготовки проектно-сметной документации. При проектировании вентиляционной системы необходимо выполнить ряд задач:

• Разработка и утверждение технического задания, включающее требования по организации воздухообмена;
• Расчет общеобменной, местной вентиляции с целью определения сечения и мест расположения воздуховодов;
• Подбор оборудования на основании рассчитанных характеристик;
• Подготовка рабочего чертежа, аксонометрии и схемы.

Рассчитанные в итоге показатели температуры, влажности воздуха должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека, его оптимальное состояние.Приточная установка — может быть как моноблочной, так и наборной. Состоит из корпуса, фильтров очистки, вентилятора, воздушного клапана, нагревателя и шумоглушителя. По функциональным возможностям приточные вентиляционные установки разделяют:

• с нагревом/охлаждением;
• с рециркуляцией;
• с автоматикой и управлением.

Вытяжные вентиляторы — устройства, предназначенные для отведения воздуха. Место расположения: в вентиляционном канале, потолке или стене. Вентиляторы классифицируют:

Читайте также:  Делаем прочный и теплый пол из керамзита и ГВЛ в частном доме 14.07.2014 –Опубликовано в: Керамзит –Метки: гвл, керамзит

• осевые;
• канальные;
• напольные;
• потолочные.

Воздуховоды — выполнены из пластика или стали (оцинкованной, нержавеющей, черного металла). Могут иметь круглое или прямоугольное сечение. Диаметр воздуховодов от 100 — 2000 мм.

Воздухообмен на промышленной площадке, площадью 100 м 2

Вентиляционная система на производстве должна выполнять следующие функции:

1. удалять вредные вещества;
2. очищать среду от загрязнений;
3. удалять излишнюю влагу;
4. выводить за пределы здания вредные выбросы;
5. регулировать температурный режим;
6. формировать приток чистого потока;
7. в зависимости от особенностей площадки и погодных условий, нагревать увлажнять или охлаждать поступающий воздух.

Поскольку каждая функция требует дополнительной мощности от вентиляционной структуры, поэтому выбор оборудования следует делать с учетом всех показателей.

Пошаговая инструкция по определению производительности системы

Схема движения воздуха.

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.).

Схемы вытяжной вентиляции.

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.

Как сделать расчет вентиляции: формулы и пример расчёта приточно-вытяжной системы

Мечтаете, чтобы в доме был здоровый микроклимат и ни в одной комнате не пахло затхлостью и сыростью? 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 нового ремонта и установки системы воздуховодов. Согласитесь, не слишком приятно видеть на кухне на подоконнике или в углах детской комнаты рассадники черной плесени, да и заново погружаться в ремонтные работы.

В представленной нами статье собраны полезные материалы по расчету систем вентилирования, справочные таблицы. Приведены формулы, наглядные иллюстрации и реальный пример для помещений различного назначения и определенной площади, продемонстрированный в видеосюжете.

Расчёт жилых комнат

Сумма площадей: 12 + 16 + 21 = 59 м2. Объём воздуха для обмена по СНиП: 59 х 3 = 177 м3.

Расчёт для ванной комнаты или кухни

Требование к вытяжке — обеспечить полный воздухообмен в течение 15 минут. Объём кухни по норме: 9 х 7 = 27 м3, которые должны удалиться за четверть часа. Соответственно, пропускная способность вентилятора вытяжки будет равна не менее 27 х 4 = 108 м3/час во время работы вытяжки (40–60 мин/день).

На практике этот показатель у большинства бытовых вытяжек значительно выше — от 220 м3/час, однако в 50% случаев они работают вхолостую из-за отсутствия притока.

Расчёт помещения санузлов

Ванная. Объём воздуха: 4 х 3 = 12 м3/час. Полный обмен воздуха за 5 мин (1/12 часа). Пропускная способность — 12 х 12 = 144 м3/час.

Туалет. Объём воздуха: 2 х 3 = 6 м3/час. Полный обмен за 5 мин (1/12 часа). Пропускная способность системы — 6 х 12 = 72 м3/час.

Напомним, что вычисленные показатели относятся к пропускной способности притока, на основе которых подбирается вытяжное оборудование.

Полученные данные можно объединить в таблицу:

Вопрос. Как обеспечить приток 144 м3/час в ванную, если максимальная способность приточных клапанов — 40 м3/час?

Ответ. Подключите приток для ванны и туалета к объединённой вытяжке из жилых комнат. Качество воздуха вполне подойдёт для усиленного проветривания, а суммарные 120 м3/час притока обеспечат нормальную эффективность работы вытяжки.

Количество колен — показатель потерь мощности вытяжного вентилятора (2% на одно колено), учитывайте это при подборе оборудования.

На основе приведённых данных можно подбирать оборудование — оконные и стеновые клапаны, вентиляторы и вытяжки, каналы. Главное, соблюдать правило — объём притока должен быть равен объёму отвода воздуха. Целесообразно использовать централизованную многоканальную систему с отводами в каждое помещение (300–700 у.е.), а на отдельные комнаты установить контроллеры мощности и таймеры включения (от 15 у. е./шт.).

Используя приведённую в статье адаптированную методику, вы сможете сэкономить на услугах профессионалов. Это вполне допустимо, учитывая невысокую сложность. Теперь остаётся выбрать оборудование, цена которого будет зависеть только от качества изделия и уровня шума.

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.мчас, v – скорость воздуха, мс, D – диаметр одного диффузора в метрах.

Количество вентиляционных решеток можно рассчитать по формуле:

N=R(3600 *v*S),

здесь R – расход воздуха в куб.мчас, v – скорость воздуха в системе, мс, S – площадь сечения одной решетки, кв.м.

Выбор приточной установки

Для выбора приточной установки нам потребуются значения трех параметров: общей производительности, мощности калорифера и сопротивления воздухопроводной сети. Производительность и мощность калорифера мы уже рассчитали. Сопротивление сети можно найти с помощью Калькулятора или, при ручном расчете, принять равным типовому значению (см. раздел Расчет сопротивления сети).

Для выбора подходящей модели нам нужно отобрать вентустановки, максимальная производительность которых несколько больше расчетного значения. После этого по вентиляционной характеристике мы определяем производительность системы при заданном сопротивлении сети. Если полученное значение будет несколько выше требуемой производительности вентиляционной системы, то выбранная модель нам подходит.

Для примера проверим, подойдет ли вентустановка с приведенной на рисунке вентхарактеристикой для коттеджа площадью 200 м².

Расчетное значение производительности — 450 м³/ч. Сопротивление сети примем равным 120 Па. Для определения фактической производительности мы должны провести горизонтальную линию от значения 120 Па, после чего от точки ее пересечения с графиком провести вниз вертикальную линию. Точка пересечения этой линии с осью «Производительность» и даст нам искомое значение — около 480 м³/ч, что немного больше расчетного значения. Таким образом, эта модель нам подходит.

Заметим, что многие современные вентиляторы имеют пологие вентхарактеристики. Это означает, что возможные ошибки в определении сопротивления сети почти не влияют на фактическую производительность системы вентиляции. Если бы мы в нашем примере ошиблись при определении сопротивления воздухопроводной сети на 50 Па (то есть фактическое сопротивление сети было бы не 120, а 180 Па), производительность системы упала бы всего на 20 м³/ч до 460 м³/ч, что не повлияло бы на результат нашего выбора.

После выбора приточной установки (или вентилятора, если используется наборная система) может оказаться, что ее фактическая производительность заметно больше расчетной, а предыдущая модель приточной установки не подходит, поскольку ее производительности недостаточно. В этом случае у нас есть несколько вариантов:

1. Оставить все как есть, при этом фактическая производительность вентиляции будет выше расчетной. Это приведет к повышенному расходу энергии, затрачиваемой на нагрев воздуха в холодное время года.
2. «Задушить» вентустановку с помощью балансировочных дроссель-клапанов, закрывая их до тех пор, пока расход воздуха в каждом помещении не снизится до расчетного уровня. Это также приведет к перерасходу энергии (хотя и не такому большому, как в первом варианте), поскольку вентилятор будет работать с избыточной нагрузкой, преодолевая повышенное сопротивление сети.
3. Не включать максимальную скорость. Это поможет в том случае, если вентустановка имеет 5–8 скоростей вентилятора (или плавную регулировку скорости). Однако большинство бюджетных вентустановок имеет только 3-х ступенчатую регулировку скорости, что, скорее всего, не позволит точно подобрать нужную производительность.
4. Снизить максимальную производительность приточной установки точно до заданного уровня. Это возможно в том случае, если автоматика вентустановки позволяет настраивать максимальную скорость вращения вентилятора.

Нужно ли ориентироваться на СНиП?

Во всех расчетах, которые мы проводили, использовались рекомендации СНиП и МГСН. Эта нормативная документация позволяет определить минимально допустимую производительность вентиляции, обеспечивающую комфортное пребывание людей в помещении. Другими словами требования СНиП направлены в первую очередь на минимизацию стоимости системы вентиляции и затрат на ее эксплуатацию, что актуально при проектировании вентсистем для административных и общественных зданий.

В квартирах и коттеджах ситуация иная, ведь вы проектируете вентиляцию для себя, а не для усредненного жителя и вас никто не заставляет придерживаться рекомендаций СНиП. По этой причине производительность системы может быть как выше расчетного значения (для большего комфорта), так и ниже (для уменьшения энергопотребления и стоимости системы). К тому же субъективное ощущение комфорта у всех разное: кому-то достаточно 30–40 м³/ч на человека, а для кого-то будет мало и 60 м³/ч.

Однако если вы не знаете, какой воздухообмен вам нужен для комфортного самочувствия, лучше придерживаться рекомендаций СНиП. Поскольку современные приточные установки позволяют регулировать производительность с пульта управления, вы сможете найти компромисс между комфортом и экономией уже в процессе эксплуатации системы вентиляции.

Ошибки при проектировании

На этапе создания проекта нередко встречаются ошибки и недоработки. Это может быть превышенный шумовой фон, 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.

Пример проекта

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 «Контакты», обращайтесь.

Подведем итоги

Вентиляция на производстве выполняет много функций: от удаления опасных соединений до обогрева помещения. Поэтому к проектированию следует подходить со всей ответственностью.

Пример проекта вентиляции цеха

разрабатывает схемы воздушных систем для жилых, общественных и промышленных зданий. Наши специалисты работают в Москве, области и ближайших регионах. Так же мы сотрудничаем с клиентами удаленно. Вы можете обратиться к нам по всем интересующим вопросам. Способы связи указаны в разделе «Контакты».

[spoiler title="Источники"]

• https://sovet-ingenera.com/vent/raschety/raschet-ventilyacii.html
• https://ventilyaziya.ru/ventilyacziya/raschet-sistemy-ventilyaczii/
• https://otivent.com/raschet-ventiljacii-pomeshhenija
• https://otivent.com/ventiljacija-proizvodstvennyh-pomeshhenij
• https://stroy-podskazka.ru/ventilyaciya/principy-i-osobennosti-rascheta/
• https://m-e-g-a.ru/ventilyatsiya/poshagovaya-metodika-rascheta-ventilyatsii
• https://VentingInfo.ru/sistemyventilyacii/raschet-ventilyatsii-proizvodstvennogo-pomeshheniya-s-primerami
• https://VentilyaciyaDom.ru/o-ventilyacii/vozduhoobmen/kratnost-raschet-dlya-pomeshhenij.html
• https://vent-sys.ru/articles/metodika-rascheta-vozduhoobmena/
• https://microklimat.pro/sistemy-ventilyacii/raschet-ventilyacii-proizvodstvennogo-pomeshheniya.html
• https://delta-instrument.ru/montazh/raschet-ventilyacii-proizvodstvennogo-pomeshcheniya.html
• https://venteler.ru/raschet-ventilyatsii-proizvodstvennogo-pomeshcheniya-primer-rascheta/
• https://1poclimaty.ru/raschet/vytyazhnaya-ventilyaciya.html
• https://kvartira-9.ru/otoplenie-i-ventilyacziya/kak-rasschitat-pritochnuyu-ventilyacziyu-prostoj-metod-opredeleniya-parametrov-sistemy
• https://www.AirFresh.ru/Kak-rasschitat-i-podobrat-oborudovanie-dlya-pritochno-vytyazhnoy-ventilyatsii-kvartiry.htm
• https://spark-welding.ru/ventilyaciya/raschet-diametra-vozduhovoda-dlya-vytyazhki.html
• https://www.rfclimat.ru/htm/vent_ft.htm

[/spoiler]