Основные методы расчетов системы вентиляции

Неправильные расчеты при организации вентиляции заканчиваются в дальнейшем появлением плесени, затхлостью, сыростью в квартире или доме. Расчеты воздухообмена нужны еще на стадии проектирования, тогда не нужно будет решать проблемы после окончания ремонта.

Причины проблем с вентиляцией

Баланс воздухообмена в помещении необходим для нормального самочувствия находящихся в нем людей. Если есть проблемы с вентиляцией, не хватает свежего воздуха и из-за этого скапливаются неприятные запахи, уровень влажности становится некомфортным, появляется плесень. Эти признаки свидетельствуют о необходимости проверки вентиляционной системы.

Причины следующие:

• Установлены пластиковые окна. Такие конструкции отличаются высокой степенью герметичности, поэтому внутрь проникает недостаточно свежего воздуха, даже если с вытяжной вентиляцией нет проблем.
• Воздуховоды засорены или разгерметизированы. В результате нарушается отток воздуха, водяные пары и запахи не удаляются, появляется плесень.
• Произведена перепланировка. Значительные преобразования ведут к изменению исходных условий расчета вентиляции, поэтому система может работать хуже или не работать совсем.

Если проверка показывает, что все элементы функционируют исправно, проблема связана с неправильным проектированием вентсистемы изначально. Нарушения проявляются отсутствием тяги.

Нормативы воздухообмена

При выполнении основных расчетов для систем вентиляции, используют нормативы по площади, кратностям и санитарно-гигиеническим нормам.

• Норма объема вентиляции по площади составляет 3 м³/ч на 1 м². Количество постоянно проживающих людей не учитывается.
• Согласно санитарно-гигиеническим нормам, воздухообмен рассчитывается исходя из количества постоянно проживающих: 60 м³/ч на каждого человека, а если это помещение, где часто бывают посторонние, на каждого временно присутствующего добавляют по 20 м³/ч.
• Нормы по кратности предлагают учитывать назначение помещения. Кратность показывает, сколько раз должен смениться весь воздух в помещении за час.

При составлении проекта учитывают и еще одну особенность: вытяжные и приточные отверстия не размещают в одном помещении. Важно, чтобы приток осуществлялся через жилые комнаты: спальню, гостиную, детскую, а вытяжка располагалась в местах служебного назначения: кухне, ванной комнате, туалете. Благодаря соблюдению этого правила, неприятные запахи не будут распространяться в жилые комнаты.

Российские нормы гораздо жестче европейских или американских. Кроме того, отечественные нормативы учитывают специфику климата, архитектуры.

Проверка воздухообмена заключается в определении силы тяги. Нужно приблизить спичку или полоску бумаги к вытяжке. Отклонение пламени или листа к вытяжке свидетельствует о нормальной работе системы. Если заметного движения потока нет, объем вентиляции незначительный. Это является следствием забитых каналов либо ошибок в проекте.

Способы расчета объема воздуха в помещении

В расчетах производительности вентиляции используют параметры наиболее важные для того или иного помещения.

Популярные методы расчета норм воздухообмена:

• По площади: S×3 м³/ч, где S – площадь помещения, для которого производится расчет приточно-вытяжной вентиляции, 3 м³/ч – величина постоянная.
• По санитарным нормативам: 60 м³/ч×A + 20 м³/ч×B, где A – количество постоянно проживающих, B – количественно временно присутствующих.
• По кратности воздухообмена: L=N×V. N – подставляется коэффициент из таблицы СНиП, а V – объем помещения – известная площадь или перемноженные между собой длина и ширина умноженные на высоту потолков.

Чтобы рассчитать объем воздуха в помещении, который должен поступать за час, выполняют и более сложные вычислительные операции.

Методика расчета кратности или объема воздухообмена по теплоизбыткам принимается в качестве базовой, когда в помещении присутствует источник высокой температуры.

Формула для расчета объема воздуха: L=3,6×Q_изл/(ρ×c× (t_уд–t_пр)) (м³/час), где:

• Q_изл – выделяемая теплота в Вт;
• ρ — плотность воздуха в кг/м³;
• с – массовая теплоемкость воздуха;
• t_уд – температура удаляемого воздуха в °С;
• t_пр – температура подаваемого воздуха, °С.

Для расчета по влаговыделениям используется формула: L= W/(ρ(d_yд–d_пр) (м³/час), где:

• W – выделение влажности;
• ρ — плотность воздуха в кг/м³;
• d_yд– количество влаги в удаляемом воздухе;
• d_пр– количество влаги в приточном воздухе.

Определение воздухообмена по газовыделениям выполняется по формуле: L=K/(K_гдк–K_пр) (м³/час), где:

• К – весовое количество выделяемых газов;
• K_гдк – верхняя граница нормального предела концентрации газов;
• K_пр – концентрация газов в приточном воздухе.

Определение параметров вентиляции на основе расчета воздухообмена по вредностям выполняется для помещений, в которых повышена концентрация вредных веществ: табачного дыма, формальдегидов, паров бензина и другого. Суть метода в определении объема свежего воздуха, необходимого для снижения концентрации вредных веществ до приемлемых значений.

В расчетах производительности вентиляции используется формула L_n,вр=m_ро/(q_оз–q_н), где

• m_ро – вес выделяемых вредных веществ за час, в мг/ч;
• q_оз – максимально допустимая концентрация вредных веществ в помещении, в мг/м³;
• q_н – концентрация вредных веществ снаружи, в ^мг/м3.

Отсюда видно, что расчет воздухообмена по вредностям выполняется аналогично расчету по газовыделениям. Используется одна и та же формула.

Вычисления воздухообмена

Естественная вентиляция обеспечивается воздушной тягой. Никакое оборудование при этом не используется. При расчетах проектов вентиляционных систем для жилых и производственных помещений зачастую используется методика определения производительности по кратностям и санитарным нормам.

Подготовительный этап расчета по кратностям включает составление списка всех помещений с указанием их объема (V). V находят путем умножения площади на высоту потолков. Например:

• гостиная – 25 м² (75 м³);
• спальня – 16 м² (48 м³);
• детская – 12 м² (36 м³);
• кухня – 15 м² (45 м³);
• ванная комната – 5 м² (15 м³);
• туалет – 3 м² (9 м³);
• коридор – 7 м² (21 м³).

Затем, согласно СНиПу, рассчитывают объем воздухообмена для каждого помещения с учетом норм кратности и округляя значения до числа кратного пяти в большую сторону:

• гостиная – 25 м³×3м³/ч=75 м³;
• спальня – 48 м³×1=50 м³;
• детская – 36 м³×1=40 м³;
• кухня – 45 м³, не менее 90 м³;
• ванная комната – 15 м³, не менее 25 м³;
• туалет – 9 м³, не менее 50 м³.

Для коридора нормальный объем воздухообмена рассчитывается по площади: 7 м²×3м³/ч=21 м³, поскольку в нормативах кратность для этого помещения не указана. Для гостиной объем воздухообмена в этом примере также рассчитан по площади.

Затем выполняют расчет общего воздухообмена приточной вентиляции, суммируя значения, полученные для помещений, где оборудуют приток:

• гостиная – 75 м³;
• спальня – 50 м³;
• детская – 40 м³.

Получается 165 м³.

По расчету вытяжной вентиляции получается:

• кухня – не менее 90 м³;
• ванная комната – не менее 25 м³;
• туалет – не менее 50 м³.

Результат 165 м³/ч. Сравнив суммы, получаем, что в данном случае они равны, поэтому соблюдено основное требование. Если бы объем приточного воздуха получился больше объема удаляемого, необходимо было найти разницу между значениями и увеличить сечение вытяжки, чтобы выровнять показатели.

Расчет по санитарным нормам выполняется следующим образом. Для примера в спальне постоянно находятся 2 человека, в гостиной – 2 человека, а в детской – 1 человек. Кроме того, в гостиной временно могут присутствовать до двух человек. Расчеты будут выглядеть так:

• спальня – 2×60м³/ч=120 м³/ч;
• гостиная – 2×60 м³/ч + 2×20м³/ч=160 м³/ч;
• детская – 1×60 м³/ч=60 м³/ч.

Итого по притоку: 340 м³/ч.

Вытяжка рассчитывается по нормам СНиП и увеличивается до суммарного показателя по притоку:

• кухня – 240 м³;
• ванная комната – не менее 50 м³;
• туалет – не менее 50 м³.

Лишний объем воздухообмена по вытяжке распределяют между всеми «грязными» помещениями или только некоторыми.

Расчет по площади выполняют путем умножения общей площади дома на 3 м³/ч и распределяют этот объем между кухней, ванной комнатой и санузлом аналогичным образом.

Подбор сечения воздуховода

Системы вентиляции бывают канальными и бесканальными. В первом случае при расчетах вентиляции для жилых и производственных помещений определяют сечение решеток воздуховода. Принято правило, что длина и ширина вентиляционного канала должны соотноситься как 3:1, при этом скорость по главному воздуховоду составляет 5 м/с, а на ответвлениях – 3 м/с.

Для определения сечения воздуховода используют специальные диаграммы. В них с одной стороны размещена шкала объема вентиляции, а с другой стороны – скорость воздуха в м/с. Следует найти пересечение, выбрав значение 5 м/с по шкале скорости воздуха и вычисленное значение необходимого объема приточного воздуха по шкале объема воздухообмена. Таким образом определяется площадь сечения для прямоугольного воздуховода или диаметр для круглого канала. Рассчитав параметры для основного канала, вычисляют характеристики для ответвлений.

Если вытяжных каналов несколько, объем воздухообмена предварительно делят на количество каналов.

Если все расчеты сделаны правильно, после монтажа вентсистемы в квартире или доме всегда будет комфортный микроклимат. По представленным формулам и правилам можно проектировать новую вентиляцию или дорабатывать старую.