Расчет воздухообмена

Вычисление и расчет вентиляционных каналов

Вычисление естественной системы проветривания канального вида сближается к установлению активного разреза воздуховодов, какие с целью доступа необходимого числа воздуха выражают противодействие, надлежащее вычисленному напряжению.

Для самого длительного тракта сети устанавливают издержки напряжения в каналах воздуховода как сумму издержкой напряжения в абсолютно всех его местах. В каждом из них издержки давления формируются с потерь на трение (RI) и издержек в местах противодействия (Z):

• где R — удельная потеря напряжения по длине участка от трения, Па/м;
• l — длина участка, м.

Площадь живого сечения воздуховодов, м2:

• где L — расход воздуха, м3/ч;
• v — скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с (равна 0,5… 1,0 м/с).

Задавая скорость движения воздуха по вентиляции, и прочитывают площадь его активного сечения и масштабы. При помощи специализированных номограмм либо табличных расчётов для округлой формы воздуховодов устанавливают издержки напряжения на трение.

Работа естественной вентиляции

В прохладное время года система естественной вентиляции работает таким образом. Теплый воздух всегда поднимается, поэтому если в частном доме два этажа, то верхний – более теплый. В системе вентиляции создается хорошая тяга благодаря разнице высот и четко направленному динамическому движению теплых воздушных масс вверх. Вентканал имеет часть трубы, находящуюся за пределами здания (над крышей) и холодный воздух пытается по ней, проследовать вниз.

Вариант организации вентканала в гараже

Такой процесс способен вызвать обратную тягу. Но этого не происходит, так как вверх движется большой объем теплого воздуха

Потому, очень важно, для правильной и эффективной работы естественной вентиляции, еще во время строительства, все вентканалы и воздуховоды устраивать внутри строения

Летом система естественной вентиляции работает несколько по-другому. Более всего нагревается крыша. Так, при температуре воздуха 28-30°C она прогревается до 55-75°C. Подкровельное пространство имеет более низкую температуру (около 38-43°C). На первом этаже дома достаточно комфортная температура – до 25°C, на втором – выше на 3-4 градуса и практически равна уличной. Температурные условия, при которых в доме более прохладно, чем на улице, не способствуют корректной работе естественного воздухообмена. Однако, летом есть возможность открывать окна для проветривания, создавая тем самым повышенное давление. Нужно помнить, что в месте, где ветер попадает в помещение, создается повышенное давление. Там же, где он его покидает – пониженное.

Нужно помнить, что воздух движется по пути наименьшего сопротивления (практически по прямой линии). Потому, чтобы «побудить» вентиляцию к работе, следует проводить сквозное проветривание, открывая окна со всех сторон дома. Если в строительный проект не закладывается механическая вентиляция, а предполагается только естественная, то следует учесть, что «глухих» стен в здании быть не должно. Все помещения должны быть оборудованы окнами, в том числе, туалетная и ванная комнаты.

Санитарные нормы вентиляции помещений — нормы СниП

При строительстве нужно учитывать массу различных факторов, проводить расчеты

Но какое бы помещение вы не строили, особое внимание следует уделить вентиляции

Правила воздухообмена или вентиляции четко прописаны в Своде правил СП 60.13330.2012 «СНиП 41-01-2003.
Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». Именно этим сводом правил нужно руководствоваться при создании проекта любого здания и его строительстве.

Вентиляция для приемлемого качества воздуха в помещениях в жилых зданиях с низким подъемом. Северный междисциплинарный обзор научных данных об ассоциациях между воздействием «сырости» в зданиях и воздействием на здоровье. Офис по стандартизации, измерениям и государственному тестированию.

М.: Оптимальные и приемлемые микроклиматические условия для среды обитания. Энергоемкость зданий определяется, в частности, двумя основными потребностями, от которых зависит конкретное потребление энергии. Это расход тепла для отопления, обеспечиваемый теплопередачей через конструкции и потребление энергии для вентиляции или воздухообмена. В этой статье мы остановимся только на проблемах вентиляции. Это связано с тем, что одним из наиболее распространенных способов снижения энергоемкости объектов является обмен окнами.

Правильная система циркуляции воздуха позволит избавить от сырости и духоты. Помимо этого воздухообмен напрямую связан с экологией и энергоснабжением.

Именно поэтому выбором типа воздухообмена лучше заняться еще на этапе проектирования.

Что необходимо учитывать при проектировании естественной вентиляции в здании

Каждое здание должно быть оборудовано вентиляцией. От этого зависит локальный климат в помещении, который оказывает влияние на здоровье человека и долговечность здания. Естественная вентиляция является простым и недорогим способом создания воздухообмена в сооружении.

Естественная вентиляция должна обеспечивать:

• приток свежих воздушных масс в здание
• удаление пыли, грязи, газов из помещения
• снижение вероятности взрыва и пожара
• циркуляцию воздуха для образования комфортного микроклимата для человека
• контроль температуры, давления и влажности в целом здании и каждом помещении в отдельности

При выборе проекта естественной вентиляции необходимо учитывать:

• площадь здания и необходимую производительность системы
• количество людей, которые будут находиться в здании
• климатические особенности региона, в котором планируется эксплуатация
• назначение здания, его взрыво- и пожароопасность

Также при расчете вентиляции здания следует брать во внимание основные параметры:

Производительность. Нормой считается при площади помещения больше 20 м2 на человека – объём поступаемого воздуха 30м3 в час.

Кратность воздухообмена. Параметр отображает сколько раз в течении часа смениться воздух в помещении.

Давление. Рассчитывают исходя из условия наличия или отсутствия вентиляторов.

Скорость воздушного потока

Берется во внимание диаметр сечения, количество воздушных каналов, а также их протяжность.

Существует три основных типа воздухообмена

1. Естественная вентиляция зданий. При подобном виде, воздушные массы перемещаются организованно и неорганизованно. Приточная или неорганизованная вентиляция происходит через естественные отверстия сооружения: различные щели, окна и форточки. Организованная или вытяжная вентиляционная система представляет специальные вытяжные клапаны, установленные в постройках.
2. Принудительная вентиляция. Такой вид воздухообмена применяют в помещениях с хорошей герметизацией. Для данного типа характерно применение специализированных механизмов – вентиляторов, рекуператоров.
3. Комбинированная система воздухообмена. Такой вид вентиляции подразумевает под собой сочетание двух типов. Наличие естественного поступления воздушных масс в здание и принудительного.

Для различного вида сооружений наше законодательство установило санитарные нормы
вентиляции помещений.

Тем не менее, воздухопроницаемость современных окон очень низкая, и для обычных пользователей существует проблема обеспечения достаточного количества подаваемого свежего воздуха. Параметры теплоизоляции текущих оконных рам и стекол таковы, что их тепловые потери минимальны. Если окна меняются в многоквартирных домах в современных окнах, их воздушная проницаемость и скорость проникновения также уменьшаются, потому что фитинги по периметру оконных крыльев очень близки к раме. Это означает, что жители дома должны проветрить или установить высококачественную систему вентиляции.

Онлайн-калькулятор расчета производительности вентиляции

Расчет вентиляции, как правило, начинается с подбора оборудования, подходящего по таким параметрам, как производительность по прокачиваемому объему воздуха и измеряемому в кубометрах в час. Важным показателем в системе является кратность воздухообмена. Кратность воздухообмена показывает, сколько раз происходит полная замена воздуха в помещении в течение часа. Кратность воздухообмена определяется СНиП и зависит от:

• назначения помещения
• количества оборудования
• выделяющего тепло,
• количества людей в помещении.

В сумме все значения по кратности воздухообмена для всех помещений составляют производительность по воздуху.

Проектируя системы вентиляции, необходимо находить оптимальное соотношение между мощностью вентилятора, уровнем шума и диаметром воздуховодов. Расчет мощности калорифера производится с учетом необходимой температуры в помещении и нижним уровнем температуры воздуха снаружи.

Расчет мощности калорифера

Также при выборе оборудования для системы вентиляции необходимо рассчитать следующие параметры:

Приточно вытяжная естественная вентиляция в помещении

Миф №2 – естественная вытяжка функционирует при любых условиях внешней среды.

Реальность – естественная вытяжка функционирует при разнице температур воздуха внутри и снаружи помещения. В остальных ситуациях она становится притоком или вовсе не работает.

Так, вытяжное проветривание хорошо осуществляется в зимнее время, когда температура воздуха на улице в разы ниже, чем в квартире. В результате теплые воздушные массы поднимаются по вытяжным каналам и выбрасываются наружу.

При этом, в жаркую погоду приток наоборот с улицы поступает в дом с более прохладной температурой. Именно поэтому в помещении становится душно, а постоянная работа кондиционеров не избавляет от недостатка кислорода.

Тоже самое касается ситуаций, когда внешняя и внутренняя температура в доме совпадает, — проветривание помещения не осуществляется, происходит застой микроклимата.

Миф №3 – вентилятор способен осуществлять принудительное движение отработанного воздуха.

Реальность – при отсутствии притока в помещении вентилятор для вытяжки работает напрасно, «вхолостую». Это означает, что устройство для принудительного движения воздуха в ванной комнате не сможет обеспечить вытяжку, если в помещение установлена герметичная дверь.

Поэтому при монтаже вентилятора в санузле для вентиляции естественной приточно-вытяжной обязательно наличие небольшой щели под дверью высотой до 5 мм. Тогда вытяжка начнет функционировать, а воздушный приток будет поступать из соседних комнат.

Миф №4 – нагрев приточного воздуха осуществляется самостоятельно.

Реальность – для нагрева воздушного притока, который поступает в помещение при естественной вентиляции, необходима дополнительная энергия. Холодный воздух нагревается за счет бытовых предметов, людей и радиаторов отопления, как бы «отбирая» у них тепловую энергию.

Принудительный или механический воздухообмен

В отличие от естественного движения воздушных масс, принудительная вентиляция в частном доме  более эффективно перераспределяет потоки свежести в помещении. Для этой цели используются устройства, нагнетающие воздух: разного рода вентиляторы, компрессоры и насосы.

Принудительный воздухообмен подразделяется на несколько подвидов:

• приточный – организует механическую подачу кислорода снаружи;
• вытяжной – устраняет отработанные воздушные массы с помощью вытяжных устройств;
• приточно-вытяжной – обеспечивает работу системы в обоих направлениях.

Приточная система

Приточная система должна осуществлять доступ кислорода в здание. Она включает в себя:

• воздухоприемное оборудование;
• устройство для нагрева или охлаждения воздушных потоков;
• систему фильтров для задержки частиц пыли;
• вентиляторов или насосов, качающих воздух;
• приспособлений подавления лишнего шума.

Воздух попадает в вентканал при помощи нагнетательного устройства, проходит через группу фильтров, нагревается или охлаждается и попадает в здание

Приточные комплексы могут иметь воздуховоды – трубы, по которым воздушный поток попадает в комнату или функционировать без каналов, проникая в комнаты через вентотверстия. Устройство приточных комплексов тоже бывает различным: они могут включать в себя набор агрегатов или один компактный моноблок.

Вытяжная система

Вытяжная вентиляция в частных домах может работать естественным образом, через вентиляционные каналы, или с помощью механической подачи. По локализации вытяжные установки делятся на местные, то есть работающие в одном конкретном помещении, например, кухне, и общеобменные, работающие на все здание.

В любом случае, вытяжная система не может работать без притока кислорода снаружи. приток может осуществляться через форточки, двери или приточные клапаны.

Все типы вытяжных конструкций являются канальными, так как нуждаются в воздуховодах

Приточно-вытяжная вентиляция и ее особенности

Такое конструктивное решение предполагает одновременную подачу и вывод воздуха с помощью нагнетательных устройств. Это самый энергозатратный тип воздухообмена. Кроме того, тепло помещения частично утрачивается из-за постоянного обновления атмосферы. Чтобы сохранить комфортную температуру, в приточно-вытяжной системе используются рекуператоры тепла.

Рекуператоры – устройства, основным назначением которых является прогрев входящих поток за счет тепла исходящих. При этом смешивания воздушных масс не происходит и в здание проникает только чистый воздух.

Такие теплообменные установки значительно снижают затраты на эксплуатацию помещений

Циркуляция воздуха в промышленных зданиях

Во время планирования промышленных построек и их строительства должны быть грамотно расчитаны в помещениях вентиляционные пути и определена циркуляция воздуха. Для этого не обойтись без использования показателя кратности воздухообмена, который определяется на основе табличных сводок загрязненности пространства оксидами, окисями ацетилена и другими токсичными веществами.

Выполняя расчет воздухообмена в здании, выделяемое тепло таким образом учитывается, чтобы полученное превышающее норму количество могло беспрепятственно удаляться круглый год.

Для уменьшения количества избыточного тепла применяют аэрацию. Такой процесс очень распространен в химической промышленности, например, на производственных участках, предусматривающих термообработку. В таком случае благодаря аэрации показатель кратности воздухообмена летом достигает 40-60 пунктов.

При такой организации воздушных путей и воздухообменных показателях достигаются предусматриваемые санитарными нормами метеорологические стандарты.

Так, возведение помещений и их внутреннее обустройство потом оказывает влияние на расчетный показатель кратности воздухообмена, для этой цели организовываются специальные открываемые проемы, гарантирующие устранение вредных примесей и приток свежего воздуха работникам.

Устройство естественного вентилирования зданий

Конструкция естественной вентиляции не требует больших финансовых затрат. В системе не используются механические и электрические приборы для управления воздушными потоками, что упрощает ее строительство и обслуживание.

Естественная вентиляция здания осуществляется за счет физических свойств:

• температуры воздуха внутри помещения и за его пределами,
• разность атмосферного давления, которая зависит от высоты сооружения,
• скорость перемещения воздушного потока.

Поступления свежего воздуха осуществляется через приточные каналы, которые размещают ближе к нижней части помещения. Для удаления загрязненного воздуха существуют вытяжные каналы, располагающиеся ближе верхней части здания, что позволяет создать большее давление и соответственно скорость перемещаемого воздуха. Для регулирования количества циркулирующего воздуха подбирают необходимый размер сечения воздуховодов. Чем больше сечение, тем больше поток будет проходить.

Приток воздуха при данном типе вентилирования происходит методом просачивания через щели в конструкции сооружения, окон и дверей. Вытяжка функционирует за счет удаления воздуха по специальным вытяжным каналам, которые размещаются в определенных местах. В жилых помещениях вытяжка обязательно размещается в: кухне, ванной комнате, санузле, в промышленных – в местах с повышенной температурой, концентрацией пыли, газов и вредных веществ.

По типу устройства различают: канальную и бесканальную системы естественного вентилирования.

3.1 Определение воздухообмена в помещении

Необходимость
устройства систем вентиляции в жилых
и общественных зданиях обусловлена
выделением теплоты, влаги и вредных
газов.

Количество
вентиляционного воздуха L,
м 3 /ч,
для жилых зданий определяется в
зависимости от помещений. Для жилых
комнат квартиры (если они не связаны
коридором с кухней или санузлом)

где
3 – кратность воздухообмена в час, 3 м 3 /ч
на 1 м 2
площади пола;

V-
объем помещения.

Воздухообменом
называется частичная или полная замена
воздуха, содержащего вредные выделения,
чистым атмосферным воздухом. Количество
воздуха L,
подаваемого или удаляемого за 1 час из
помещения, отнесённого к его кубатуре
V н,
принято называть кратностью воздухообмена
n.
При этом знак (+) обозначается воздухообмен
по притоку, знаком (–
)
–
по
вытяжке, т.е.

±
n
=L/
V н
(3.2)

Расчет по виду вентиляции

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

Оптимальные параметры воздуха для некоторых производственных помещений по условиям работ или хранения материалов

Как грамотно спроектировать вентсистему

Теперь приступим к практическим рекомендациям, как правильно сделать полноценную вентиляцию в частном доме своими руками.

Алгоритм основных работ:

1. нужно изучить санитарные нормы по воздухообмену в жилых помещениях, соотнести их с габаритами ваших комнат;
2. произвести расчет размеров воздушных каналов;
3. подобрать оптимальную схему размещения воздуховодов;
4. подготовить места для монтажа конструкций;
5. установить все элементы системы.

Если вы задумались о качественном воздухообмене на стадии проектирования дома, вы очень правильно сделали. Именно на этом этапе можно спланировать размещение коммуникаций так, чтобы они не были заметны и при этом работали с максимальной отдачей.

Основная ошибка в планировании вентисистем – установка слишком мощных сетей, которые приведут к неоправданным энергопотерям. Другой неприятный момент – возникновение обратной  тяги в вентиляции частного дома.