Как выполняется расчет воздуховодов вентиляции

Виды приточных вентиляций

Приточная вентиляция – это специальная система подачи свежего воздуха из улицы в помещение. При этом окна открывать не нужно. Благодаря системе фильтров пыль, выхлопные газы из уличного воздуха не поступают внутрь помещения. Иногда устройство также дополнительно подогревает подаваемый воздух. Приточная вентиляция бывает нескольких видов:

• проветриватель;
• аэрогивер;
• бризер;
• клапан;
• центральная система.

Все устройства обеспечивают поступление чистого и свежего воздуха извне. Но у них есть некоторые отличия.

Проветриватель

Проветриватель монтируется на окно или в стену. Оконные и стеновые устройства работают за счет разницы в давлении между домом и улицей. Их схема работы выглядит так:

• Воздух подается в верхнюю часть помещения.
• Конвекционные потоки свежего воздуха выталкивают загрязненный воздух.
• Помочь выйти застоявшемуся воздуху помогает естественная вентиляция в квартире: через систему вытяжной вентиляции застоявшийся воздух выходит наружу здания. Обычно такая вытяжка расположена в ванной комнате или на кухне.
• Воздухообмен постоянно повторяется.

Некоторые модели подают чистый воздух не за счет разницы давления, а с помощью встроенных вентиляторов. Они нагоняют воздух и принудительно вытесняют застоявшийся воздух.

Зимой оконные и стеновые вентиляционные приборы не промерзают. Они также оснащены регулировкой, которая позволяет настроить подачу определённого объема воздуха. В некоторых моделях есть опции очистки, подогрева и рекуперации воздуха.

Аэрогивер

Представляет собой бытовой прибор, который обеспечивает приток свежего воздуха. Внешне напоминает небольшой белый ящичек. Может быть размещен на стене или окне. По сути, это альтернатива привычного кондиционера, но более полезная для здоровья.

Кондиционер работает с внутренним воздухом помещения. Он обеспечивает его циркуляцию и охлаждение. Существуют, конечно, модели с приточной системой подачи воздуха. Но их эффективность мала. К тому же, у таких кондиционеров есть ограничения по температуре воздуха снаружи. Если она ниже +3°С, функция забора воздуха извне блокируется автоматически.

Аэрогивер работает по-другому:

• Воздух с улицы подается через отверстие в наружной стене.
• Затем воздух проходит через вентиляционную решетку, пылевой, угольный фильтр.
• За счет системы фильтров воздух очищается от пыли, мелких твердых частиц, пыльцы растений, бактерий, выхлопных газов, испарений, запахов, формальдегидов и аммиака.
• После фильтрации очищенный воздух поступает в помещение. Иногда он дополнительно подогревается.

Аэрогивер оснащен электронными сенсорами. Они реагируют на влажность и температуру воздуха. Их можно настроить на нужные параметры. Стоимость таких устройств значительно ниже, чем кондиционеров. Но пользы они приносят больше. Да и монтаж аэрогиверов не требует особых усилий. Достаточно проделать отверстие и прикрепить устройство к стене.

Бризер

Бризер – это компактное устройство, с помощью которого можно проветрить помещение, не открывая окно. Он принудительно подает воздух извне, фильтрует его, подогревает до нужной температуры. Управлять некоторыми моделями можно через смартфон.

Принцип работы практически не отличается от предыдущих устройств: воздух с улицы через впускное отверстие снаружи здания проходит путь через корпус бризера. Внутри устройства он очищается через систему фильтров, нагревается и нагоняется вентилятором внутрь помещения.

Приточный клапан

Выглядит как пластиковая труба. Длина трубы может быть разной – в зависимости от толщины стены. Внешний торец защищен дождеотбойником или москитной сеткой. С внутренней стороны торец закрыт декоративным пластиком с заслонкой. С ее помощью можно регулировать поток воздуха. Внутри трубы расположен фильтр грубой очистки и тепло-шумоизоляция. Для установки приточного клапана в стене бурится отверстие.

Клапан подает воздух пассивным способом. В его устройстве нет вентилятора и нагревателя. Он также не способен обеспечить высокий уровень фильтрации.

Центральная приточная вентиляция

Подает воздух сразу в несколько помещений через вентиляционные каналы. Способна круглые сутки подавать свежий воздух внутрь здания. Как правило, проектируется до начала строительных работ. Но бывают случаи, когда центральная приточная вентиляция размещается в здании, которое уже эксплуатируется.

Расчет количества вентиляционных решеток

Рассчитывается количество вентрешеток и скорость воздуха в воздуховоде:

1)Задаемся количеством решеток и выбираем из каталога их размеры

2) Зная их количество и расход воздуха, рассчитываем количество воздуха для 1 решетки

3) Рассчитываем скорость выхода воздуха из воздухораспределителя за формулой V= q /S, где q- количество воздуха на одну решетку, а S- площадь воздухораспределителя. Обязательно необходимо ознакомится с нормативной скоростью вытока, и только после того как рассчитанная скорость будет меньше нормативной можно считать , что количество решеток подобрано правильно.

Способ расчета воздуховодов методом постоянных скоростей

Расчет воздуховодов вентиляции нужно начинать с плана помещений. Используя все нормы определяют нужное количество воздуха в каждую зону и рисуют схему разводки. На ней показываются все решетки, диффузоры, изменения сечения и отводы. Расчет производится для самой удаленной точки системы вентиляции, поделенной на участки, ограниченные ответвлениями или решетками.

Расчет воздуховода для монтажа системы вентиляции заключается в выборе нужного сечения по всей длине и нахождение потери давления для подбора вентилятора или приточной установки. Исходными данными являются значения количества проходящего воздуха в сети вентиляции. Используя схему, проведём расчет диаметра воздуховода. Для этого понадобится график потери давления. Для каждого типа воздуховодов график разный. Обычно, производители предоставляют такую информацию для своих изделий, или можно найти ее в справочниках. Рассчитаем круглые жестяные воздуховоды, график для которых показан на рисунке.

По выбранному методу задаемся скоростью воздуха каждого участка. Она должна быть в пределах норм для зданий и помещений выбранного назначения. Для магистральных воздуховодов приточной и вытяжной вентиляции рекомендуются такие значения:

• жилые помещения – 3,5–5,0 м/с;
• производство – 6,0–11,0 м/с;
• офисы – 3,5–6,0 м/с.

Для ответвлений:

• офисы – 3,0–6,5 м/с;
• жилые помещения – 3,0–5,0 м/с;
• производство – 4,0–9,0 м/с.

Когда скорость превышает допустимую, уровень шума повышается до некомфортного для человека уровня.

После определения скорости (в примере 4,0 м/с) находим нужное сечение воздуховодов по графику. Там же есть потери давления на 1 м сети, которые понадобятся для расчета. Общие потери давления в Паскалях находим произведением удельного значения на длину участка:

Pуч=Rуч·lуч.

Естественная вентиляция

Естественная вентиляция – это система вентиляции, не имеющая принудительной движущей воздух силы (вентилятора). Движение воздуха в естественной системе вентиляции осуществляется за счет естественных сил (перепада давления).

Проветривание помещений

К естественной вентиляции, например, относится осуществляемое вручную проветривание помещений: при открытии окон в двух комнатах без использования вентиляторов начинается движение воздуха, вызванное тем, что атмосферное давление на улице возле одного окна несколько выше, чем возле другого. Как следствие, наружный воздух попадает в квартиру через первое окно и движется ко второму.

Кстати, именно такую схему воздухообмена в квартирах рекомендует СНиП 2.08.01-89 „Жилые здания“: наружный воздух поступает через открытые форточки жилых комнат и удаляется через вытяжные решетки, установленные в кухнях, ванных комнатах и туалетах.

Воздухообмен квартиры не должен быть ниже:

• суммарной нормы вытяжки из туалетов, ванных комнат и кухни:
  • от кухонной электроплиты объем вытяжки должен составлять 60 м 3 /ч
  • от кухонной газовой плиты — 90 м 3 /ч
  • из совмещенного (душ + унитаз) санузла в квартире — 50 м 3 /ч
• нормы притока, равной 3 м 3 /ч на каждый квадратный метр жилой площади

Применение естественной вентиляции

Естественная вентиляция предусматривается для вспомогательных помещений (склады, санузлы, кухни в жилых зданиях и т.д.).

На системах естественной вентиляции вентиляторы не устанавливаются, удаление воздуха происходит за счет перепада давления между воздухозаборной решеткой и верхней точкой шахты. На шахтах таких систем устанавливается либо зонт, либо дефлектор, который увеличивает тягу в шахте.

Расчет естественной вентиляции

Движение воздуха при естественной вентиляции обеспечивается перепадом давления. Давление, принуждающее перемещаться воздух, определяется по следующей формуле:

Р _ест = (ρ _вн — ρ _н )*h*g, Где:

• ρ _н — плотность наружного воздуха, кг/м 3 ;
• ρ _вн — плотность воздуха внутри помещения, кг/м 3 ;
• h — расстояние oт центра приточного проема до центра вытяжного пo вертикали, м;
• g — ускорение свобoдного падения, равное 9,81 м/с 2 .

Расчет естественной вентиляции сводится к определению живого сечения воздуховодов (воздушных каналов). Условием расчета является равенство давления, принуждающего перемещаться воздух, и аэродинамического сопротивления воздуховодов.

Сопротивление воздуховодов определяется по формуле:

где

• R — удельная потеря давления пo длине участка из-за трения, Па/м;
• l — длина участка, м;
• Z — потери в местных сопротивлениях, Па.

Величины R и Z зависят от вида воздуховодов или воздушных каналов, их сечения и геометрической формы вытяжного канала (повороты, сужения, расширения и др.). Эти величины выбираются по таблицам в зависимости от скорости движения воздуха. В свою очередь скорость движения воздуха определяется по формуле:

• G – расход вытяжного воздуха, м 3 /ч;
• S – площадь вытяжного канала, м 2 ;

Целью расчета является либо определение расхода воздуха, который будет вытягиваться через имеющиеся каналы, либо определение конфигурации вытяжных каналов и высоты подъёма вытяжной шахты для обеспечения требуемого расхода воздуха.

Этап третий: увязка ответвлений

Когда проведены все необходимые расчёты необходимо произвести увязку нескольких ответвлений. Если система обслуживает один уровень, то увязывают ответвления не входящие в магистраль. Расчёт проводят в том же порядке, что и для основной линии. Результаты заносятся в таблицу. В многоэтажных зданиях для увязки используются поэтажные ответвления на промежуточных уровнях.

Критерии увязки

Здесь сопоставляются значения суммы потерь: давления по увязываемым отрезкам с параллельно присоединённой магистралью. Необходимо чтобы отклонение составляло не более 10 процентов. Если установлено, что расхождение больше, то увязку можно проводить:

• путём подбора соответствующих размеров сечения воздуховодов;
• при помощи установки на ответвлениях диафрагм или дроссельных клапанов.

Иногда для проведения подобных расчётов необходим всего лишь калькулятор и пара справочников. Если же требуется провести аэродинамический расчёт вентиляции больших зданий или производственных помещений, то понадобится соответствующая программа. Она позволит быстро определить размеры сечений, потери давления как на отдельных отрезках, так и во всей системе в целом.

https://www.youtube.com/watch?v=v6stIpWGDow Video can’t be loaded: Проектирование систем вентиляции. (https://www.youtube.com/watch?v=v6stIpWGDow)

Целью аэродинамического расчета является определение потерь давления (сопротивления) движению воздуха во всех элементах системы вентиляции — воздуховодах, их фасонных элементах, решетках, диффузорах, воздухонагревателях и других. Зная общую величину этих потерь, можно подобрать вентилятор, способный обеспечить необходимый расход воздуха. Различают прямую и обратную задачи аэродинамического расчета. Прямая задача решается при проектировании вновь создаваемых систем вентиляции, состоит в определении площади сечения всех участков системы при заданном расходе через них. Обратная задача – определение расхода воздуха при заданной площади сечения эксплуатируемых или реконструируемых систем вентиляции. В таких случаях для достижения требуемого расхода достаточно изменения частоты вращения вентилятора или его замены на другой типоразмер.

По площади F

определяют диаметрD (для круглой формы) или высотуA и ширинуB (для прямоугольной) воздуховода, м. Полученные величины округляют до ближайшего большего стандартного размера, т.е.D ст ,А ст иВ ст (справочная величина).

Пересчитывают фактические площадь сечения F

факт и скоростьv факт .

Для прямоугольного воздуховода определяют т.н. эквивалентный диаметр DL = (2A ст * B ст ) / (Aст+ Bст), м. Определяют величину критерия подобия Рейнольдса Re = 64100* Dст* v факт. Для прямоугольной формыD L = D ст . Коэффициент трения λ тр = 0,3164 ⁄ Re-0,25 при Re≤60000, λтр= 0,1266 ⁄ Re-0,167 при Re>60000. Коэффициент местного сопротивления λм

зависит от их типа, количества и выбирается из справочников.

Комментариев:

• Исходные данные для вычислений
• С чего начинать? Порядок вычислений

Сердцем любой вентиляционной системы с механическим побуждением воздушного потока является вентилятор, который создает этот поток в воздуховодах. Мощность вентилятора напрямую зависит от напора, который необходимо создать на выходе из него, а для того, чтобы определить величину этого давления, требуется произвести расчет сопротивления всей системы каналов.

Для расчета потерь давления нужна схема и размеры воздуховода и дополнительного оборудования.

Примеры вычислений

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:

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.

По кратности

Кратность рассчитывается так: делят общее количество воздуха на объем. Если количество доставляемого воздуха составляет 200 куб. м. за час, а объем квартиры — 100 м3, то кратность, очевидно, составит 2. За счет естественной аэрации можно обеспечить не более 4 смен воздуха за 1 час. Потребность высчитывают очень просто. Требуется только разделить количество поступающего загрязняющего агента на разность ПДК и содержания этого же вещества во внешней атмосфере.

По санитарно-гигиеническим нормам

Пусть в рабочем кабинете живет условно 1 человек постоянно и 1 человек временно. Тогда суммарный часовой объем притока воздуха составит 60+20, то есть 80 куб. м. Так как для гостиной число временных жителей принимается равным 2, то необходимо обеспечить циркуляцию уже 160 м3. Если часть помещений сбалансирована по величине воздушного притока, а другие — нет, то требуется компенсировать недостаток притока за счет подачи в смежные с проблемными комнаты. Более точную информацию могут предоставить профессионалы, составляющие уравнения воздушных балансов и решающие их.

Вентилирование ремонтного цеха

Особенностью является неравномерное, интенсивное выделение сварочных аэрозолей в определенных зонах. При ремонте крупногабаритного оборудования, машин невозможно организовать локальные вытяжки. Также могут быть ограничения по тепловому снабжению ремонтно-технического блока.

Чертеж вентиляции цеха составляется в соответствии со всеми сопутствующими факторами. Возможна организация локальных климатических зон определенной структуры. На высоте скопления сварочного дыма монтируются воздуховоды, через которые воздухопоток отводится и фильтруется. С другой стороны подается приток (очищенный с добавлением свежей воздушной массы) над рабочей зоной, создавая таким образом воздушную циркуляцию.

Нарушение параметров воздухообмена

Если вы видите запотевшие без особых окна, чувствуете затхлый запах или считаете, что кислород словно перекрыт, вполне возможно, что вентиляционная система либо неправильно спроектирована, либо необходимо срочно провести ее техобслуживание.

Проверка работоспособности вентиляционного оборудования проводится строго по нормированным правилам, а не при помощи распространенного метода в виде горящей спички

Для жителей МКД следует не медля обратиться в обслуживающую организацию, чаще всего это УК, с заявлением, что есть подозрение на нарушение функционирования вентиляционного оборудования. На основании этого заявления к вам должен явиться специалист для осмотра.

Если УК никак не отреагировала на жалобу либо речь идет о другом здании, имеет смысл попробовать пожаловаться в Роспротребнадзор, Жилинспекцию, Санэпидемстанцию за проверкой.

Общие сведения

Вентиляция — организованный и регулируемый
воздухообмен, обеспечивающий удаление
из помещения воздуха, загрязненного
вредными примесями (газами, парами,
пылью), и подачу в него свежего воздуха.

По способу подачи в помещение свежего
воздуха и удалению загрязненного системы
вентиляции подразделяют на естествен­ную,
механическую и смешанную. По назначению
вентиляция может быть общеобменной и
местной.

Общеобменная вентиляция – это система
вентиляции, которая предназначена для
подачи чистого воздуха в помещение,
удаления избыточной теплоты, влаги и
вредных веществ из помещения. В последнем
случае она применяется, если вредные
выделения поступаю непосредственно в
воздух помещения, а рабочие места не
фиксированы и располагаются по всему
помещению.

Обычно объем воздуха L_прподаваемого в помещение при общеобменной
вентиляции, равен объему воздухаL_в,
удаляемого из помещения. Однако в
чистых цехах электровакуумного
производства для которых большое
значение имеет отсутствие пыли, объем
притока воздуха делается больше объема
вытяжки, за счет чего создается некоторые
избыток давления в производственном
помещении, что исключает попадание пыли
из соседних помещений. В общем случае
разница между объемами приточного и
вытяжного воздуха не должна превышать
10…15%.

В системах с механическим побуждением
перемещения воздуха по воздуховодам
осуществляется вентиляторами, которые
создают значительно большее давление
по сравнению с естественным побуждением.
Это дает возможность увеличить скорость
движения воздуха, подавать воздух на
большее расстояние и предусматривать
воздуховоды меньшего сечения.

Подбор вентилятора осуществляется по
аэродинамическим характеристикам,
которые составлены для каждого номера
и типа вентилятора и выражают зависимость
между его производительностью по
воздуху, давлением и числом оборотов
рабочего колеса. При этом из различных
типов и номеров вентиляторов выбирается
тот, чей КПД больший при одинаковых
производительности и давлении. Следует
помнить, что КПД выбранного вентилятора
должен быть не менее 0,85 ή_макс(ή_макс—
максимальный КПД вентилятора по его
аэродинамической характеристики).
Окружная скорость рабочего колеса
центробежного вентилятора по условию
бесшумности должна быть не более 25 м/с
для жилых зданий и 17 м/с для клубов и
кинотеатров; окружная скорость рабочего
колеса осевых вентиляторов – не более
35 м/с для жилых зданий и 25 м/с для клубов
и кинотеатров.

Рекомендованные нормы скорости воздухообмена

Во время составления проекта здания выполняют расчет каждого отдельного участка. На производстве это цеха, в жилых домах – квартиры, в частном доме – поэтажные блоки или отдельные комнаты.

Перед установкой системы вентиляции известно, каковы маршруты и размеры главных магистралей, какой геометрии необходимы вентиляционные каналы, какой размер труб является оптимальным.

Не стоит удивляться габаритным размерам воздуховодов в заведениях общественного питания или других учреждениях – они рассчитаны на вывод большого количества использованного воздуха

Расчеты, связанные с передвижением воздушных потоков внутри жилых и производственных зданий, относят к разряду наиболее сложных, поэтому заниматься ими обязаны опытные квалифицированные специалисты.

Рекомендованная скорость воздуха в воздуховодах обозначена в СНиП — нормативной государственной документации, и при проектировании или сдаче объектов ориентируются именно на нее.

В таблице указаны параметры, которых следует придерживаться при устройстве вентиляционной системы. Числами указана скорость перемещения воздушных масс по местам установки каналов и решеток в общепринятых единицах – м/с

Считается, что внутри помещений скорость воздуха не должна превышать показатель 0,3 м/с.

Исключения составляют временные технические обстоятельства (например, ремонтные работы, установка строительной техники и др.), во время которых параметры могу превышать нормативы максимум на 30 %.

В больших по объему помещениях (гаражах, производственных цехах, складах, ангарах) часто вместо одной вентиляционной системы действуют две.

Нагрузка делится пополам, следовательно, и скорость воздуха подбирают так, чтобы она обеспечивала по 50 % общего расчетного объема перемещения воздуха (удаления загрязненного или подачи чистого).

При возникновении форс-мажорных обстоятельств возникает необходимость в резкой смене скорости воздуха или полной приостановке работы вентиляционной системы.

Например, по требованиям пожарной безопасности скорость движения воздуха снижают до минимума в целях предотвращения распространения по соседним помещениям огня и дыма во время возгорания.

С этой целью в воздуховодах и на переходных участках монтируют отсекатели и клапаны.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик #1. Полезные сведения по принципам работы системы вентилирования:

Ролик #2. Вместе с отработанным воздухом жилище покидает и тепло. Здесь наглядно продемонстрированы расчеты тепловых потерь, связанных с работой системы вентиляции:

Правильный расчет вентиляции — основа ее благополучного функционирования и залог благоприятного микроклимата в доме или квартире. Знание основных параметров, на которых базируются такие вычисления, позволит не только правильно спроектировать систему вентилирования во время строительства, но и откорректировать ее состояние, если обстоятельства изменятся.

Источники

• https://ventkond.ru/raschet_sistemy_ventilyacii/
• http://venteler.ru/ventilyaciya/primer-rascheta-dlya-proizvodstvennogo-pomeshheniya.html
• https://otivent.com/ventiljacija-proizvodstvennyh-pomeshhenij
• http://ventilationpro.ru/konditsionirovanie/raschet-sistemy-ventilyacii-proizvodstvennogo-pomeshheniya.html
• https://sovet-ingenera.com/vent/raschety/raschet-ventilyacii.html
• https://otivent.com/raschet-ventiljacii-pomeshhenija