Конверсия воздуха является неотъемлемым гигиеническим показателем микроклимата в комнате наравне с температурой и влажностью. Кратность воздухообмена показывает отношение объема воздуха, который поступает в помещение или удаляется из него за 1 час (м3/ч), к общей кубатуре. Воздух меняется естественным способом через щели проемов или методом организованной приточно-вытяжной вентиляции.
Что такое кратность воздухообмена
Снаружи атмосфера всегда чище, чем внутри помещения. Эндогенное пространство получает воздух с улицы с пылью и добавляет к нему примеси от жизнедеятельности человека. Жители проводят в доме около 80% времени, поэтому обмену воздуха с окружающей средой придается большое значение.
Кратность воздухообмена в жилых помещениях показывает интенсивность конвекции воздушных потоков и определяется количеством обменов за единицу времени. Его можно рассчитать по формуле, выражающей отношение подаваемого объема за 1 час к кубатуре помещения, куда он поступает. Другими словами, кратность говорит о том, сколько раз за час меняется микроклимат в комнате.
Нормативные показатели воздухообмена прописываются в документах СНиП, сводах правил. В России величина обмена измеряется в кубических метрах за час. Для боле точного определения используется расчет кубатуры на человека, по объему и площади комнаты, регламентируется количество чистого и величина удаляемого воздуха.
Вытяжка нормируется в зависимости от функциональности помещения. Поступление и удаление потоков соотносится между собой, исходя из стандартного принципа вентилирования — в чистых комнатах преобладает приток, а в проблемных больше удаляется загрязненного воздуха.
Методы расчета
Показатель означает, сколько раз нужно сменить воздух в эндогенном микроклимате за 1 час, чтобы очистить его до предельного ПДК (показателя допускаемой концентрации) примесей.
Кратность воздухообмена можно посчитать по формуле N = V / W, где:
- N — кратность обмена воздуха (раз);
- V — кубатура наружного воздуха, поступающая в комнату за 1 час (м3/ч);
- W — объем интересующего помещения (м3).
Методом естественной конвекции обычно микроклимат меняется до 3 – 4 раз. Для большего значения делают механическую вентиляцию.
Объем входящих потоков, который предназначается для разбавления вредных примесей и газов до максимальной допускаемой концентрации, рассчитывается по формуле V = B / (pb – po), где:
- V — кубатура воздушного потока (м3);
- B — количество патогенного вещества, поступающего за 1 час (мг/ч);
- pb — ПДК нежелательного компонента в атмосфере рабочего цеха (мг/м3);
- po — концентрация того-же компонента в поступающем потоке (мг/м3).
В производстве используется сварка, лазерная или плазменная резка, пайка металлов с выделением вредных газов. Для уменьшения концентрации делается качественная вытяжка и вентиляция местных зон около рабочего места. Количество газов измеряется на единицу объема с помощью прибора газоанализатора.
Масштаб вредного компонента высчитывается по формуле B = a · b · W, где:
- B — объем вредных примесей (м3);
- а — коэффициент просачивания (для цехов — 1, для гаражей — 2);
- b — соотношение газа в атмосфере (мг/м3);
- W — кубатура цеха (м3).
Загрязненные потоки должны очищаться перед выведением наружу с помощью системы фильтрации.
Другие расчеты воздушного обмена
Показатель воздушного обмена по тепловыделениям рассчитывается, если в помещении есть большое количество тепла, которое нужно вывести из комнаты.
Индекс рассчитывается по формуле L = 3.6 · Q / (p · c · (t – k)), где:
- L — воздухообмен (м3/ч);
- Q — теплота, выделяемая в комнате (Вт);
- p — плотность внутреннего воздуха (кг/м3);
- c — воздушная теплоемкость;
- t — температура удаляемого потока (°С);
- k — температура поступающего потока (°С).
Показатель воздушного обмена по влаговыделению определяется, если в комнате в результате жизнедеятельности или технологических процессов выделяется большое количество влаги.
Расчет проводится по формуле L = W / (p · (d — do)), где:
- L — воздухообмен по влажности (м3/ч);
- W — концентрация влаги (%);
- p — плотность внутренней атмосферы (кг/м3);
- d — содержание влаги в удаляемом потоке (г/кг);
- do — содержание влаги в подаваемом воздухе (г/кг).
Расчет воздухообмена по газовыделениям выполняется, если в цеху предполагается скопление воздушных примесей, которые требуется своевременно выводить за пределы помещения.
Применяется формула L = K / (K0 – K1), где:
- L — требуемая кратность воздухообмена (м3/ч);
- K — вес выделяемых газов (м/м3);
- K0 — ПДК газов (из справочника для конкретного помещения);
- K1 — концентрация газа в поступающем потоке.
Нормы воздухообмена по нормам санитарии (число людей) определяются из условия снабжения людей необходимым объемом свежего кислорода. Для общественных построек предусматривается 20 м3/ч·чел при кратковременном посещении. Для длительного нахождения рассчитывается по 40 м3/ч·чел, спортивные залы требуют воздухообмена 80 м3/ч·чел.
Значение кратности воздухообмена
Подсобные помещения в квартире относятся к повышенным источникам загрязнения микроклимата. По СНиП в комнаты подается наружный воздух, а из туалета, кухни и ванной производится вытяжка влажного и загазованного воздуха.
Величины воздуха, который нужно выводить из помещений:
- кухня с газовой печкой — 90 м3/ч;
- кухня с электропечкой — 60 м3/ч;
- ванная комната и туалет — 25 м3/ч.
Если расчетные показатели воздухообмена требующейся подачи и отвода не совпадают, мощность приборов принимается по максимальному значению. Уравновешенным считается баланс, если показатели аналогичны. Приточно-вытяжная система, которая использует меньше входящих потоков по сравнению с отводящими, имеет отрицательный баланс, и наоборот.
Экономичной считается система с рециркуляцией, при этом выводящиеся потоки частично используются вторично после обработки увлажнителями, фильтрами, очистителями. Так сокращаются расходы, но соотношение вредных примесей не должно превышать 30% ПДК.
Рециркуляция не используется в помещениях:
- с выделением воздушных примесей 1 – 2 категории опасности;
- в атмосфере которых присутствуют болезнетворные организмы в превышенной концентрации или есть резкие запахи;
- где есть вредные газы, которые возгоняются при прохождении нагревателей, если перед ТЭНами нет соответствующих фильтров.
В лабораториях, где выделяется вредный пар и воздушные примеси, вентиляция делается так, чтобы воздух после очистки не проникал в соседние комнаты. Для цехов, где в атмосфере есть концентрация взрывоопасных добавок, воздух удаляется из зоны 3 м вокруг источника.
Норма воздухообмена
Индексы обмена воздуха различаются для промышленных цехов, общественных мест и жилых помещений. Современные окна с герметичными стеклопакетами обеспечивают только 10 – 20% от необходимого воздухообмена. В нормативах и положениях встречаются индексы, привязанные к площади, объему комнаты, числу людей. В разных странах требуемые значения отличаются, хотя человек дышит одинаково.
Нормы кратности обмена приводятся в документах:
- жилые помещения — СНиП 2.08.01 – 1989, ГОСТ 30.494 – 1996;
- медицинские организации — СП 158.133.30 – 2014;
- детские сады, школы, институты, училища — СанПиН 2.4.1.3049 – 13, СНиП31 – 06 – 2009, СНиП II – Л.6 – 67, СНиП 2.04.05 – 1986;
- административные здания — СП 44.13331 – 2011, СНиП 2.08.02 – 1989;
- бани, сауны — СНиП II – Л.13 – 1962;
- аэропорты, авто и железнодорожные вокзалы — ВНТП 3 – 81, СНиП 2.04.05 – 1991.
Нормативные значения не учитывают, что жилые помещения пустуют днем, а офисные и рабочие – в ночное время. На местах проводится координация работы вентиляции или естественного проветривания для экономии затрат.
Нормативные показатели
При проектировании системы притока и очистки учитывают назначение здания, технические помещения отдельной квартиры, офиса или санузла. В жилье многоквартирного сектора принимается минимальный объем подаваемого воздуха 30 м3/чел.
Таблица воздухообменов по помещениям ГОСТ, СНиП
| Наименование | Показатель кратности (м3/ч) |
| Жилая общая комната (зал) | 3 |
| Кухня в квартире или хостеле | 6 – 8 |
| Ванная, душ | 7 — 9 |
| Туалет | 8 – 10 |
| Бытовая прачечная | 7 |
| Гардероб и кладовая | 1 – 1,5 |
| Гараж, погреб | 4 – 8 |
| Кинозал, театр, конференц-зал | 20 – 40 м3 на человека в час |
| Офис | 5 – 7 |
| Ресторан | 8 – 10 |
| Кафе, бар, бильярдный зал | 9 – 11 |
| Универсам, торговый зал | 1,5 – 3 |
| Цех авторемонтного предприятия | 6 – 8 |
| Спортзал | 80 м3 на одного спортсмена или 20м3 на зрителя |
| Общественный санузел | 10 – 12 м3/ч или 100 м3 на 1 унитаз |
Правила создания воздухообмена в помещении
В городских квартирах используется схема естественной и приточно-вытяжной вентиляции. Отработанные потоки выводятся по внутренним каналам в здании через вытяжки. Для работы системы требуется восполнение атмосферы такой же кубатурой свежего воздуха. Наружные потоки поступают через неплотности оконных и дверных проемов или при открывании фрамуг и форточек.
Система естественного воздухообмена работает за счет разной удельной массы холодного и теплого воздуха. Имеет значение ветер на улице для создания тяги во внутренних вентканалах. В теплую погоду тяга становится меньше, поэтому многие жильцы ставят электрические вентиляторы в отверстии вытяжки на кухне и в санузле.
Нормы воздухообмена в офисных помещениях предусматривают, что межкомнатные двери должны иметь просвет между полотном и полом около 1,5 – 2,0 см для естественной конвекции или нижние переточные решетки. Окна рассматриваются в единой системе в качестве приточных устройств.
Конструктивное решение
Строение каналов в многоэтажном секторе меняется в зависимости от развития новых технологий строительства. Раньше индивидуальные протоки шли от каждой вытяжки к общему столбу. Переход к повышенной этажности вызвал необходимость связки вертикальных труб на 4 – 5 этажей горизонтальными проходами, а от них идут каналы к общей шахте.
Компактная вертикаль объединяет 1 – 2 сборных канала, отработанный поток не поступает сразу в выводящую вертикаль, а приводится туда только над следующим этажом или выше. Схема вытягивающих шахт по строению напоминает елку. Конструкция занимает мало места, но структура делает ее зависимой от погодных условий.
Современные отделочные материалы в квартирах выделяют вредные вещества для организма, уплотненные окна не пропускают достаточного количества кислорода. Системы естественной вентиляции не выполняют санитарные нормы, применяемые к жилью. В квартирах ставятся приточно-вытяжные вентиляционные комплексы, которые выводят воздух из каждой комнаты.
В частном строении
В частном доме вентиляция ставят принудительную приточно-вытяжную систему, т.к. необходима подача свежего воздуха в котельную, погреб, кухню, другие комнаты. Микроклимат страдает, если ставят только вытяжку без организации притока. В таком случае ощущается нехватка кислорода. Другой ошибкой является подача воздуха без принудительного вытягивания. В этом случае внутренний воздух разбавляется свежими потоками, но запахи и вредные компоненты остаются в доме.
Искусственная вентиляция не пропускает загрязненный наружный воздух, т.к. в системе предусмотрены фильтры, которые избавляют потоки от аллергенов, бактерий и микробов. В ванной комплексное вентилирование устраняет влажность, на кухне удаляет запах, духоту. Оборудование работает в автоматическом режиме, управляется вручную или электронными приборами. Стоимость принудительной системы выше, чем устройство внутренних или навесных каналов. Для экономии подбираются только те функциональные компоненты системы, которые необходимы конкретному дому.
Влияние пластиковых окон на скорость воздухообмена
В жилище создается разреженность атмосферы из-за плотной изоляции оконных металлопластиковых проемов и современных герметичных дверей. В этих условиях тяга в канализационном канале может опрокинуться, если такое отверстие расположено выше других, в одной из комнат температура выше других, или действует разность давления ветра.
Современные окна становятся некомфортными, недышащими и доставляют неприятности в виде плохого вентилирования. Многие удаляют прокладки и делают дополнительные щели в раме. Такое решение дает результат в виде сквозняков, потерь тепла и обледенения фрамуг. Есть специальное решение в виде конструктивных элементов заводского изготовления, которые вставляются в раму для организованного контроля прохода воздуха.
