Расчет вентиляции коттеджа, квартиры или офиса

Этап первый

Сюда входит аэродинамический расчёт механических систем кондиционирования или вентиляции, который включает ряд последовательных операций.Составляется схема в аксонометрии, которая включает вентиляцию: как приточную, так и вытяжную, и подготавливается к расчёту.

Размеры площади сечений воздуховодов определяются в зависимости от их типа: круглого или прямоугольного.

Формирование схемы

Схема составляется в аксонометрии с масштабом 1:100. На ней указываются пункты с расположенными вентиляционными устройствами и потреблением воздуха, проходящего через них.

Выстраивая магистраль, следует обратить внимание на то какая система проектируется: приточная или вытяжная

Приточная

Здесь линия расчёта выстраивается от самого удалённого распределителя воздуха с наибольшим потреблением. Она проходит через такие приточные элементы, как воздуховоды и вентиляционная установка вплоть до места где происходит забор воздуха. Если же система должна обслуживать несколько этажей, то распределитель воздуха располагают на последнем.

Вытяжная

Строится линия от самого удалённого вытяжного устройства, максимально расходующего воздушный поток, через магистраль до установки вытяжки и дальше до шахты, через которую осуществляется выброс воздуха.

Если планируется вентиляция для нескольких уровней и установка вытяжки располагается на кровле или чердаке, то линия расчёта должна начинаться с воздухораспределительного устройства самого нижнего этажа или подвала, который тоже входит в систему. Если установка вытяжки находится в подвальном помещении, то от воздухораспределительного устройства последнего этажа.

Вся линия расчёта разбивается на отрезки, каждый из них представляет собой участок воздуховода со следующими характеристиками:

• воздуховод единого размера сечения;
• из одного материала;
• с постоянным потреблением воздуха.

Следующим шагом является нумерация отрезков. Начинается она с наиболее удалённого вытяжного устройства или распределителя воздуха, каждому присваивается отдельный номер. Основное направление – магистраль выделяется жирной линией.

Далее, на основе аксонометрической схемы для каждого отрезка определяется его протяжённость с учётом масштаба и потребления воздуха. Последний представляет собой сумму всех величин потребляемого воздушного потока, протекающего через ответвления, которые примыкают к магистрали. Значение показателя, который получается в результате последовательного суммирования, должно постепенно возрастать.

Определение размерных величин сечений воздуховодов

Производится исходя из таких показателей, как:

• потребление воздуха на отрезке;
• нормативные рекомендуемые значения скорости движения воздушного потока составляют: на магистралях — 6м/с, на шахтах где происходит забор воздуха – 5м/с.

Рассчитывается предварительное размерная величина воздуховода на отрезке, которая приводится к ближайшему стандартному. Если выбирается прямоугольный воздуховод, то значения подбираются на основе размеров сторон, отношение между которыми составляет не более чем 1 к 3.

Как рассчитать производительность вентилятора

Алгоритм подсчета следующий:

1. Измерить точные размеры помещения.
2. Умножить объем на установленную норму воздухообмена.
3. Полученный результат и является требуемой продуктивностью вентиляционного агрегата.

Дополнительно учитывают сечение воздуховодов, их геометрическую конфигурацию, сопротивление фильтрующих элементов. Формула расчета мощности следующая: L = n*V, где:

• L — нужная продуктивность системы;
• n — предусмотренные СНиП нормативы воздухообмена;
• V — общая кубатура помещения.

Пропускная способность установки определяется и диаметром воздушных каналов. Постоянно работающие вентиляторы для вентиляции должны быть не менее 100 мм.

Расчет производительности вытяжного вентилятора в жилых помещениях

Правильное вычисление требуемой производительности вентиляционного агрегата позволит обеспечить надлежащий КПД. Для этого требуется верно рассчитать объем воздуха, который следует постоянно обновлять. Важное требование к вытяжке — обеспечение полного обмена атмосферной смеси каждые 15 минут. Согласно действующим нормативам, на кухне этот показатель должен составлять не менее 9 раз в час.

В ванной достаточно 5-8 раз. Чтобы точно вычислить требуемую продуктивность климатического устройства, следует знать размер обслуживаемого помещения, который умножается на установленный показатель воздухообмена. Для кухни объемом 20 м³ расчет мощности осуществляется следующим образом: 20х9=180 м³/ч. Это минимально допустимое значение.

Определение объема помещения

Вычисление кубатуры помещения производится путем перемножения длины, ширины и высоты. Математическая формула следующая: V=a*b*c. Расчетная мощность вентилятора для ванной комнаты объемом 22,5 м³ должна составлять не менее 270 м³, что обеспечит полное обновление атмосферной смеси каждые 5 минут. Дополнительно в этом помещении требуется учитывать необходимость удаления водяного пара и загрязненного воздуха. Если выполнять вычисления без учета повышенной плотности отработанной атмосферной смеси, то вытяжная система может не справляться с нагрузкой.

Для ванной и кухни желательно выбрать вентилятор с запасом производительности, чтобы обеспечить надлежащее качество воздушной смеси в любых условиях. Конструкция вентиляционной системы тоже оказывает существенное влияние на производительность. Гофрированные стенки канала воздуховода забирают примерно 7-9% мощности устройства. Потери фильтров и шумопоглощающих элементов указываются в сопроводительной технической документации. Каждый прямой угол канала воздуховода забирает еще 2-3% мощности.

Подбор вентилятора по минимально необходимой производительности

В расчетную мощность вентиляционной системы закладывается определенный запас. На практике достаточно менее производительной установки. Вытяжной вентилятор на кухню или ванную должен справляться с экстремальными нагрузками, к которым относятся:

• приготовление пищи;
• работа духового шкафа;
• принятие душа, связанное с интенсивным парообразованием.

Поэтому расчет производительности вентилятора осуществляется с некоторым запасом. В современных моделях вентиляционных систем обязательно имеется усиленный режим работы. Для обеспечения минимальной нормы в стандартных условиях достаточно хорошего притока воздуха и тяги в канале.

Снизить расходы и обеспечить надлежащий санитарный эффект позволяют интеллектуальные VAV-системы. Они имеют достаточный объем вентиляции и возможность ручной регулировки путем отключения или ограничения воздухообмена в отдельных помещениях. Необходимую производительность вентиляторов не следует определять на основе одной лишь простой формулы, в которой не учитываются дополнительные факторы. К ним причисляются:

1. Принцип работы агрегата. Современные вентиляционные системы могут функционировать в режиме стандартного воздухообмена или рециркуляции, в котором производительность установки меньше, но ей требуется больше питающей мощности.
2. Способ размещения. Расположение устройства в помещении тоже влияет на способность к обновлению атмосферной смеси. Кухонная вытяжка размещается непосредственно над плитой для повышения эффективности всасывания загрязненного воздуха.
3. Энергопотребление. Самый экономичный вариант — осевой вентилятор для вытяжки.

В жилых помещениях часто устанавливают рыночную новинку — устройство центробежного типа.

Расчет производительности вентилятора для особых промышленных условий

При расчете требуемой производительности вентиляционной установки для сложных промышленных объектов предварительно составляют техническое задание, в которое закладывают предполагаемые условия функционирования климатической системы. Среди них:

• положение объекта на местности;
• предназначение каждого помещения;
• компоновка и планировка сооружения;
• свойства строительных материалов;
• ориентировочное число людей, постоянно находящихся внутри здания;
• специфика производства и особенности технологических процессов.

На основе этих данных выполняются вычисления требуемой мощности. Дополнительно в расчет принимают:

1. Скорость движения воздушных потоков.
2. Уровень шумности системы.
3. Длину, геометрическую конфигурацию и диаметр вентиляционных каналов.
4. Показатели давления.

Для каждого промышленного объекта эти факторы индивидуальны. Стандартная скорость движения воздушного потока — 2,5-4 м/с.

Учет количества людей, находящихся в помещении

На производительность вентиляционной установки влияет и число постоянно присутствующих в помещении людей. Существует специальная формула, учитывающая этот фактор. Выглядит она следующим образом: L=N*LH.

• L — минимально требуемая мощность устройства;
• N — число постоянно присутствующих на объекте людей;
• LH — расчетный объем потребления атмосферного воздуха 1 человеком.

Норма воздушной смеси в спокойном состоянии составляет 30 м³/ч, при физической нагрузке организма — вдвое больше. Для объектов жилого типа за основу для расчета нужной мощности вытяжной системы принимают значение 60 м³/ч. В местах отдыха, например, в спальне, стандартным показателем считается 30 м³/ч, поскольку во время сна и при отсутствии двигательной активности потребление человеческим организмом кислорода существенно снижается.

Вентилятор для вытяжки, которая используется на кухне, должен иметь некоторый запас мощности, поскольку условия здесь постоянно меняются. Иногда требуется более высокая производительность, например, во время жарки пищи. На кухне или в пекарне объемом 30 м³ рекомендуется устанавливать вентилятор расчетной мощностью 400-800 м³/ч. Стандартные воздуховоды пропускают не больше 180 м³ в течение 1 часа.

Поэтому в помещениях технического предназначения используют специальные мощные рециркуляционные системы, прогоняющие атмосферную смесь через фильтрующие элементы. Они снижают показатель производительности. Поэтому к расчетной мощности добавляют примерно 40%. Таким образом, следует выбирать рециркуляционную систему паспортной продуктивностью в пределах 560-1120 м³/ч.

Повышенное количество влаги

Оснащение помещений повышенной влажности вытяжной системой имеет особенности. Для исключения возможности короткого замыкания в случае нарушения целостности изоляции электропроводки используют специальные вентиляторы в брызгозащищенном конструктивном исполнении. Такая модель препятствует проникновению капель и испарений в канал воздуховода.

Регулярное обновление воздуха в помещениях с плохо налаженной естественной вентиляцией не позволит оседать конденсату на кафельные и полированные поверхности, снизит вероятность образования плесени. Современные модели вытяжных систем, предназначенные для помещений такого типа, оснащаются датчиком влажности. В ванной комнате площадью свыше 5 м² следует позаботиться об эффективном удалении отработанной воздушной смеси. Рекомендуется вытяжной вентилятор заявленной производительностью не менее 320 м³/ч.

Исходные данные для вычислений

Когда известна схема вентиляционной системы, размеры всех воздухопроводов подобраны и определено дополнительное оборудование, схему изображают во фронтальной изометрической проекции, то есть аксонометрии. Если ее выполнить в соответствии с действующими стандартами, то на чертежах (или эскизах) будет видна вся информация, необходимая для расчета.

1. С помощью поэтажных планировок можно определить длины горизонтальных участков воздухопроводов. Если же на аксонометрической схеме проставлены отметки высот, на которых проходят каналы, то протяженность горизонтальных участков тоже станет известна. В противном случае потребуются разрезы здания с проложенными трассами воздухопроводов. И в крайнем случае, когда информации недостаточно, эти длины придется определять с помощью замеров по месту прокладки.
2. На схеме должно быть изображено с помощью условных обозначений все дополнительное оборудование, установленное в каналах. Это могут быть диафрагмы, заслонки с электроприводом, противопожарные клапаны, а также устройства для раздачи или вытяжки воздуха (решетки, панели, зонты, диффузоры). Каждая единица этого оборудования создает сопротивление на пути воздушного потока, которое необходимо учитывать при расчете.
3. В соответствии с нормативами на схеме возле условных изображений воздуховодов должны быть проставлены расходы воздуха и размеры каналов. Это определяющие параметры для вычислений.
4. Все фасонные и разветвляющие элементы тоже должны быть отражены на схеме.

Если такой схемы на бумаге или в электронном виде не существует, то придется ее начертить хотя бы в черновом варианте, при вычислениях без нее не обойтись.

Вычисление потерь на трение

Потери энергии потока вычисляются пропорционально так называемому «динамическому» напору, величине pW2/2, где р -плотность воздуха при температуре потока (определяется по таблице (1) и (2)), a W — скорость в том или ином сечении контура циркуляции воздуха.

Падение давления воздуха вследствие действия трения вычисляют по формуле Вейсбаха:

=

гдеl

— длина участка контура циркуляции, м,
dэкв
-эквивалентный диаметр поперечного сечения участка, м,

dэк

в=

-коэффициент сопротивления трения.
Коэффициент

сопротивления трения определяется режимом течениявоздуха в рассматриваемом сечении контура циркуляции, или величиной критерия Рейнольдса:

Re

=

dэкв
где Widэкв

— скорость и эквивалентный диаметр канала и кинематический коэффициент вязкости воздуха (определяется по таблицам /1/ и /2/
,
м /с.

Значение

для значений
Re
в интервале
105 -108
(развитое турбулентное значение) определяется по формуле Никурадзе:

=3,2. 10-3— 0,231.Re-0,231
Более подробные сведения по выбору

можно получить из /4/ и /5/ В /5/ приведена диаграмма для нахождения значения

, облегчающая расчеты. Вычисленные значения

выражаются в паскалях (Па).

В таблице 3 сведены значения исходных данных для каждого канала скорость, длина, поперечное сечение, эквивалентный диаметр, величина критерия Рейнольдса, коэффициент сопротивления, динамический напор и величина вычисленных потерь на трение.

Расчеты сопротивлений трения в каналах печи

5.3.

«Местные» потери — под этим термином понимают потери энергии в тех местах, где поток воздуха внезапно расширяется или суживается, претерпевает повороты и т.д. В проектируемой печи таких мест достаточно много — калориферы, повороты каналов, расширения или сужения каналов и др. Эти потери вычисляются также, как доля динамического напора
p=W2/2,
умножая его на так называемый «коэффициент местного сопротивления»
:
Сумма

29.4Па

местн=

/2
Коэффициент местного сопротивления определяется но таблицам /1/ и /5/ в зависимости от типа местного сопротивления, и габаритных характеристик. Например, в данной печи местное сопротивление типа внезапного сужения имеет место в канале 1-2 (см. рис.7). Соотношение сечений (узкого к широкому).По приложению /1 / находим =0,25

=
160Па,
Совершенно аналогично вычисляются другие местные потери. Необходимо отметить, что в ряде случаев местные потери обусловлены действием сразу двух видов сопротивлений. Например, имеет место поворот канала и одновременно изменение его сечения (сужение или расширение) следует провести вычисление потерь для обоих случаев и результаты сложить. Результаты вычислений местных потерь сведены в таблицу 4

Сумма

=1411,6 Па

Суммарные потери:

=30 + 1410 =1440 Па

Вентиляторы выбираем по характеристикам центробежных

вентиляторов , предположительно для типа ВРС № 10 (рабочее

колесо диаметром 1000 мм

).

Для производительности 21,5 м3/с

и необходимого напора
Н>1440
Па.. Получаем: n=550
об/мин;

,5; Nуст

25 кВт.
Привод вентилятора от асинхронного двигателя, мощностью 30 кВт

типа АО при
720 об/мин
, через клиноременную передачу.

Примеры ручного расчета

Это довольна сложная задача, которой должны заниматься специалисты. Часто некоторые компании предлагают лишь обустройство жилых и коммерческих зон. В основном такой подход выбирается из-за низкого уровня квалификации. У них нет невозможности проводить сложные операции, при которых можно учесть мощности цехового оборудования, его отходы, испарения, количество людей и т. д.

Пример расчета в производственном цехе

По формуле вычисляются излишки теплоотдачи Q = Tu + (3,6S — pTu * (Tz — Tp) / p * (T1 — Tp)

Потом рассчитываются горючие и просто токсичные испарения по формуле Q = Qu + (X — Qu (Zm — Zp) / (Zu — Zp)

:

• Tu — объем, отводимый отсосами;
• S — тепло, появляющееся в процессе работы;
• p — теплоемкость;
• Tz — t выделяемого воздуха, который предстоит вывести из здания с помощью локальной системы;
• T1 — t выделяемых масс, которые будут удалены с помощью общеобменной сети;
• Tp — t входящих потоков.

• Zm (мг/м³) — удаляемые локальными откосами токсины;
• Zp (мг/м³) — число выбрасываемых в окружение ядов;
• Zu (мг/м³) — выводимые токсины;
• X (мг/ч) — объем токсинов, возникающих за 1 час функционирования цеха.

При расчете воздухообмена в цехе также надо вычислить показатели по влаге. Делается это с помощью формулы Q = Qu + (V — 1,2 (Pl — Pk) / (P1 — Pk)):

• V (мг/ч) – входящая в помещение за 1 час влага;
• Pl (гр/кг) — удаленный пар;
• Pk (гр/кг) — содержание влаги в притоке;
• P1 (гр/кг) — объем пара, выводимого центральной сетью.

Также учитывается персонал — Q = C * f

, где C указывает на число рабочих, а f на количество затрачиваемого одним человеком воздуха.

Пример расчета в магазине

Здесь используется вышеуказанная формула, соотносящая количество людей с потребляемым ими ресурсами. Однако для торговых площадей действуют свои правила. Здесь имеет место учет активности персон. Для работников обычно ставится показатель 60 м³/ч, а для клиентов 20 м³/ч. Также подбирается разная температура:

• Мало передвигается (кассир) — 22-24 °C при скорости подачи воздуха 0,1 м/с;
• Периодически ходит (охранник) — 21-24 °C, при скор. 0,1 м/с;
• Двигается, носит легкие объекты (мерчандайзер, раскладчик) — 19-21 °C при скор. 0,2 м/с;
• Много ходит, носит объекты до 10 кг (грузчик в зале) — 17-21 °C, скор. вентиляторов 0,2 м/с;
• Много передвигается и носит тяжелые вещи весом более 10 кг (грузчик на складе) — 16-20 °C, скор 0,3 м/с.

Влажность всегда выставляется в диапазоне 40-60%. Летом больше, зимой меньше, т. к. в холодный период может создаваться эффект мокрой одежды на морозе.

Особенности расчета в горячем цехе и на кухне

К данному сектору предъявляются особые требования. Здесь активно задействуются местные вытяжки. Они должны работать при скорости в 0,35 м/с. Это значит, что и подача будет осуществляться в аналогичном темпе. Количество же воздуха на 1 человек не должно быть ниже 100 м³/ч. А температуры варьируются от +16 до +27.

Расчет вытяжной вентиляции производится по формуле S=3600*X *B

.

• S (м³/ч) — расход воздуха;
• X (м/с) — скорость движения;
• B (м²) — сечение.

Параллельно вычисляются показатели затрат воздуха в конвективном потоке и количество удаляемой зонтом отработки.

Особенности расчета СВ в чистых помещениях

В медицинских учреждениях добавляются требования к чистоте и качеству воздуха. Все комнаты в здании делятся на 4 категории:

• Очень чистые — «А»: в родильных залах, ожоговых и т. п. отделениях количество микроорганизмов должно быть не более 200 КОЕ/1 м³ до начала, и не выше 500 во время работы;
• Обычные — «Б»: в перевязочных, лабораториях и т. д. показатель ниже. Он равен >500 и >750 КОЕ/1 м³;
• Условно чистые — «В»: коридоры возле операционных и родильных. Тут >750 и >1000 КОЕ/1 м³.

Есть еще грязные блоки — «Г», но к ним особых требований не предъявляется.

Этап второй

Здесь рассчитываются аэродинамические показатели сопротивления. После выбора стандартных сечений воздуховодов уточняется величина скорости воздушного потока в системе.

Расчёт потерь давления на трение

Следующим шагом является определение удельных потерь давления на трение исходя из табличных данных или номограмм. В ряде случаев может пригодиться калькулятор для определения показателей на основе формулы, позволяющей произвести расчёт с погрешностью в 0,5 процента. Для вычисления общего значения показателя, характеризующего потери давления на всём участке, нужно его удельный показатель умножить на длину. На этом этапе также следует учитывать поправочный коэффициент на шероховатость. Он зависит от величины абсолютной шероховатости того или иного материала воздуховода, а также скорости.

Вычисление показателя динамического давления на отрезке

Здесь определяют показатель, характеризующий динамическое давление на каждом участке исходя из значений:

• скорости воздушного потока в системе;
• плотности воздушной массы в стандартных условиях, которая составляет 1,2 кг/м3.

Определение значений местных сопротивлений на участках

Их можно рассчитать исходя из коэффициентов местного сопротивления. Полученные значения сводят в табличной форме, в которую включаются данные всех участков, причём не только прямые отрезки, но и по несколько фасонных частей. Название каждого элемента заносится в таблицу, там же указываются соответствующие значения и характеристики, по которым определяется коэффициент местного сопротивления. Эти показатели можно найти в соответствующих справочных материалах по подбору оборудования для вентиляционных установок.

При наличии большого количества элементов в системе или при отсутствии определённых значений коэффициентов используется программа, которая позволяет быстро осуществить громоздкие операции и оптимизировать расчёт в целом. Общая величина сопротивления определяется как сумма коэффициентов всех элементов отрезка.

Вычисление потерь давления на местных сопротивлениях

Рассчитав итоговую суммарную величину показателя, переходят к вычислению потерь давления на анализируемых участках. После расчёта всех отрезков основной линии полученные числа суммируют и определяют общее значение сопротивления вентиляционной системы.

Расчет нормального воздухообмена для эффективной вентиляции квартиры или дома

Итак, при нормальной работе вентиляции в течение часа воздух в помещениях должен постоянно меняться. Действующими руководящими документами (СНиП и СанПиН) установлены нормы притока свежего воздуха в каждое из помещений жилой зоны квартиры, а также минимальные объемы его вытяжки через каналы, расположенные на кухне, в ванной в санузле, иногда – и в некоторых других специальных помещениях.

Эти нормативы, опубликованные в нескольких документах, для удобства читателя объединены в одну таблицу, показанную ниже:

Пытливый читатель наверняка заметит, что нормативы по разным документам несколько отличаются. Причем, в одном случае нормы устанавливаются исключительно по размерам (объему) помещения, а другом – по количеству людей постоянно пребывающих в этом помещении. (Под понятием постоянного пребывания имеется в виду нахождение в комнате 2 часа и более).

Поэтому при проведении расчетов вычисления минимального объема воздухообмена желательно проводить по всем доступным нормативам. А затем – выбрать результат с максимальным показателем – тогда ошибки точно не будет.

Провести быстро и точно расчет притока воздуха для всех помещений квартиры или дома поможет первый предлагаемый калькулятор.

Калькулятор расчета требуемых объемов притока воздуха для нормальной вентиляции

Перейти к расчётам

Как видите, калькулятор позволяет провести вычисления и от объёмов помещений, и от количества постоянно пребывающих в них людей. Повторимся, желательно провести оба расчета, а затем выбрать из двух получившихся результатов, если они будут различаться, максимальный.

Проще будет действовать, если заранее составить небольшую таблицу, в которой перечислены все помещения квартиры или дома. А затем в нее вносить полученные значения притока воздуха – для комнат жилой зоны, и вытяжки – для помещений, где предусмотрены вытяжные вентиляционные каналы.

К примеру, это может выглядеть так:

Затем суммируются максимальные значения (они в таблице для наглядности выделены подчёркиванием), отдельно для притока и для вытяжки воздуха. А так как при работе вентиляции должно соблюдаться равновесие, то есть сколько воздуха в единицу времени поступило в помещения – столько же должно и выйти, итоговым выбирается также максимальное значение из полученных двух суммарных. В приведенном примере – это 240 м³/час.

Этот значение и должно быть показателем суммарной производительности вентиляции в доме или квартире.