Расчет объема воздуха вентиляции. Расчет системы вентиляции и ее отдельных элементов: площади, диаметров труб, параметров нагревателей и диффузоров

Для передачи приточного или вытяжного воздуха от вентиляционных установок в гражданских или производственных зданиях применяются воздухопроводы различной конфигурации, формы и размера. Зачастую их приходится прокладывать по существующим помещениям в самых неожиданных и загроможденных оборудованием местах. Для таких случаев правильно рассчитанное сечение воздуховода и его диаметр играют важнейшую роль.

Факторы, оказывающие влияние на размеры воздухопроводов

На проектируемых или вновь строящихся объектах удачно проложить трубопроводы вентиляционных систем не составляет большой проблемы — достаточно согласовать месторасположение систем относительно рабочих мест, оборудования и других инженерных сетей. В действующих промышленных зданиях это сделать гораздо сложнее в силу ограниченного пространства.

Этот и еще несколько факторов оказывают влияние на расчет диаметра воздуховода:

1. Один из главных факторов — это расход приточного или вытяжного воздуха за единицу времени (м 3 /ч), который должен пропустить данный канал.
2. Пропускная способность также зависит от скорости воздуха (м/с). Она не может быть слишком маленькой, тогда по расчету размер воздухопровода выйдет очень большим, что экономически нецелесообразно. Слишком высокая скорость может вызвать вибрации, повышенный уровень шума и мощности вентиляционной установки. Для разных участков приточной системы рекомендуется принимать различную скорость, ее значение лежит в пределах от 1.5 до 8 м/с.
3. Имеет значение материал воздуховода. Обычно это оцинкованная сталь, но применяются и другие материалы: различные виды пластмасс, нержавеющая или черная сталь. У последней самая высокая шероховатость поверхности, сопротивление потоку будет выше, и размер канала придется принять больше. Значение диаметра следует подбирать согласно нормативной документации.

В Таблице 1 представлена нормаль размеров воздуховодов и толщина металла для их изготовления.

Таблица 1

Примечание: Таблица 1 отражает нормаль не полностью, а только самые распространенные размеры каналов.

Воздуховоды производят не только круглой, но и прямоугольной и овальной формы. Их размеры принимаются через значение эквивалентного диаметра. Также новые методы изготовления каналов позволяют использовать металл меньшей толщины, при этом повышать в них скорость без риска вызвать вибрации и шум. Это касается спирально-навивных воздухопроводов, они имеют высокую плотность и жесткость.

Вернуться к оглавлению

Расчет габаритов воздухопровода

Сначала необходимо определиться с количеством приточного или вытяжного воздуха, которое требуется доставить по каналу в помещение. Когда эта величина известна, площадь сечения (м 2) рассчитывают по формуле:

В этой формуле:

• ϑ — скорость воздуха в канале, м/с;
• L — расход воздуха, м 3 /ч;
• S — площадь поперечного сечения канала, м 2 ;

Для того чтобы связать единицы времени (секунды и часы), в расчете присутствует число 3600.

Диаметр воздуховода круглого сечения в метрах можно высчитать исходя из площади его сечения по формуле:

S = π D 2 / 4, D 2 = 4S / π, где D — величина диаметра канала, м.

Порядок расчета размера воздухопровода следующий:

1. Зная расход воздуха на данном участке, определяют скорость его движения в зависимости от назначения канала. В качестве примера можно принять L = 10 000 м 3 /ч и скорость 8 м/с, так как ветка системы — магистральная.
2. Вычисляют площадь сечения: 10 000 / 3600 х 8 = 0.347 м 2 , диаметр будет — 0,665 м.
3. По нормали принимают ближайший из двух размеров, обычно берут тот, который больше. Рядом с 665 мм есть диаметры 630 мм и 710 мм, следует взять 710 мм.
4. В обратном порядке производят расчет действительной скорости воздушной смеси в воздухопроводе для дальнейшего определения мощности вентилятора. В данном случае сечение будет: (3.14 х 0.71 2 / 4) = 0.4 м 2 , а реальная скорость — 10 000 / 3600 х 0.4 = 6.95 м/с.
5. В том случае если необходимо проложить канал прямоугольной формы, его габариты подбирают по рассчитанной площади сечения, эквивалентного круглому. То есть высчитывают ширину и высоту трубопровода так, чтобы площадь равнялась 0.347 м 2 в данном случае. Это может быть вариант 700 мм х 500 мм или 650 мм х 550 мм. Такие воздухопроводы монтируют в стесненных условиях, когда место для прокладки ограничено технологическим оборудованием или другими инженерными сетями.

Вернуться к оглавлению

Подбор габаритов под реальные условия

На практике определение размера воздуховода на этом не заканчивается. Дело в том, что вся система каналов для доставки воздушных масс в помещения имеет определенное сопротивление, рассчитав которое, принимают мощность вентиляционного агрегата. Эта величина должна быть экономически обоснована, чтобы не возникал перерасход электроэнергии для работы вентиляционной системы. В то же время большие габариты каналов могут стать серьезной проблемой при их монтаже, они не должны отнимать полезную площадь помещений и находиться в пределах предусмотренной для них трассы по своим габаритам. Поэтому зачастую скорость потока на всех участках системы увеличивают, чтобы габариты каналов стали меньше. Тогда потребуется сделать перерасчет, возможно, не один раз.

Минимальное расчетное давление, развиваемое вентилятором, определяют по формуле.

Задача вентиляционной системы жилого дома - вывод из помещений отработанных газов, излишков влаги и ввод чистого свежего воздуха. Чтобы воздухообмен в здании осуществлялся максимально эффективно, перед его обустройством выполняется расчет вентиляции индивидуально для каждой комнаты, подсобных помещений, подвала. Нормы расхода воздуха, методы вычислений берутся строго по СНиП.

Санитарные требования

Чтобы рассчитать объем воздуха для вентиляции, который она должна подавать в помещение и наоборот, удалять из него, нужно ознакомиться с требованиями СНиП 31−01−2003 и СП 60.13330.2012. Первым документом установлены санитарные требования к вентиляционным системам жилых зданий.

Для расчетов по СНиП берется два типа параметров: расход объема воздуха за единицу времени (куб. м/час) и часовая кратность (сколько раз на протяжении одного часа проходит полный цикл воздухообмена в комнате). Эти параметры зависят от предназначения помещения:

При выключенном оборудовании и отсутствии людей в помещении СНиП предусмотрено снижение нагрузки на вентиляцию. Например, часовая кратность снижается до коэффициента 0,2 в жилых комнатах и до 0,5 в технических помещениях. Исключением являются помещения, в которых установлено газовое оборудование. Согласно СНиП объем вытяжки должен быть равен объему притока.

Требования к вентиляции по СП 60.13330.2012 намного проще. Параметры необходимого воздухообмена зависят от количества человек, находящихся в помещении больше двух часов:

Несмотря на то что требования по нормативным документам несколько отличаются, они друг другу не противоречат. Предварительные расчеты выполняются согласно нормам СНиП. Полученные результаты сверяются с требованиями СП. При необходимости делается корректировка параметров.

Факторы, влияющие на качество воздухообмена

Качество работы вентиляционной системы зависит от загрязненности воздушной среды. В помещениях разного предназначения в воздухе могут быть сконцентрированы различные вредные компоненты:

• влажность;
• элементы отработанных газов;
• человеческие выделения (дыхание, пот и прочие);
• испарения вредных веществ;
• тепловая энергия от работающих установок.

На промышленных объектах возможно одновременное присутствие нескольких перечисленных загрязнений. Поэтому при расчете нагрузки вентиляции на таких объектах учитываются все факторы.

5 факторов при планировании и монтаже вентиляции. Что нужно учесть при подготовке вентиляции?

Назначение приточно-вытяжной вентиляции:

• очистка отработанного воздуха в помещении;
• удаление из воздушной среды вредных компонентов и лишней влаги;
• поглощение лишней тепловой энергии, урегулирование температурного режима;
• подача в помещение свежего воздуха, его охлаждение или подогрев.

Для выполнения перечисленных функций вентиляция должна иметь достаточную мощность. Поэтому перед тем как обустраивать воздухообмен необходимо сделать расчет параметров и правильно подобрать вентиляционное оборудование.

Формула помещения:

Lотс = 3600*F*Wо, где:

• F - общая площадь проемов (кв. м).
• Wо - средняя (параметр зависит от загрязненности воздуха и непосредственно от выполняемой операции).

На мощность системы вентиляции также влияет подогрев чистого воздуха. Для снижения затрат применяется метод рециркуляции - часть воздушной среды, забираемой из помещения, очищается и подается обратно. В этом случае, свежего воздуха, забираемого с улицы, должно составлять не меньше 10% от общей подаваемой воздушной массы, а очищенный воздух из помещения не должен содержать больше 30% вредных компонентов.

Строго запрещено использовать способ рециркуляции на промышленных объектах, где в воздушной среде сконцентрированы вредные вещества 1−3 класса опасности, взрывоопасные компоненты.

Вытяжная система

Прежде чем осуществлять расчет вытяжной вентиляции стоит внимательно изучить требования нормативных документов. Согласно СНиП необходимое количество чистого воздуха зависит от человеческой активности:

• 20 куб. м./час - при малой активности;
• 40 куб. м./час - при средней;
• 60 куб. м./час - при высокой.

Далее, нужно учитывать количество людей, находящихся в одном помещении и объем здания. А также необходимо знать за один час. Для спальных помещений ее показатель равен 1 (однократный), для бытовых - 2 (двукратный), для кухни, туалета, ванной, кладовки - 3 (трехкратный).

Пример расчета системы вентиляции для бытовой комнаты площадью 20 кв. м, высотой потолка - 2,5 м, в которой постоянно находятся 2 человека со средней активностью:

• V = S х Н, где V - объем комнаты, S - площадь, Н - высота.
• V = 20 х 2,5 = 50 куб. м.
• Показатель кратности равен 2, средняя активность - 40 куб. м/ч на одного человека.
• Производительность вентиляции по кратности - V х 2 = 100 куб. м./ч.
• Производительность по активности людей - 40 х 2 = 80 куб. м./ч.

Как сделать вентиляцию в частном доме? Подбор и расчет. Вытяжка в доме. Воздуховод для вентиляции

Из полученных значений по двум вариантам расчета берется большее, то есть 100 м 3 /ч. Аналогично производится расчет системы вентиляции всего жилого дома.

Общеобменная вентиляция

Вентиляционные системы общеобменного типа используются на больших промышленных объектах. Системы циркулируют воздушный поток по всему производственному помещению или в большей его части. Их работа не зависит от природных факторов, кроме того, вентиляционные системы способны перемещать по воздуховодам большие объемы воздуха на длинные расстояния.

Воздухообмен для общеобменных систем определяют в зависимости от способа удаления лишней тепловой энергии из помещения и разбавления отработанной воздушной среды, в которой содержатся вредные компоненты, чистым потоком воздуха до допускаемой нормативными документами концентрации.

Необходимый объем приточного воздуха для отведения избыточной тепловой энергии рассчитывается по формуле:

L 1 = Q изб. / C * R *(T уд. - T пр.), где

• Qизб (кДж/ч) - избыточный объем тепловой энергии.
• C (Дж/кг*К) - теплоемкость воздуха (постоянная величина = 1,2 Дж/кг*К).
• R (кг/м 3) - плотность воздуха.
• T уд. (ºС) - .
• T пр. (ºС) - температура свежего воздуха, забираемого с улицы.

Температура внешней среды зависит от времени года и географического расположения промышленного объекта. Температуру отработанной воздушной среды в цехе обычно принимают выше на 5 ºС от внешней температуры. Плотность воздуха равна 1,225 кг/куб.м.

Чтобы рассчитать вентиляцию в помещении нужно вычислить необходимый объем приточного воздуха, для сокращения концентрации вредных веществ в воздушной смеси до установленных норм. Этот параметр вычисляется по следующей формуле:

L = G/ G уд. - G пр., где

• G (мг/ч) - количество выделяемых вредных элементов.
• G уд. (мг/м 3) - концентрация вредных компонентов в удаляемом воздухе.
• G пр. (мг/м 3) - концентрация вредных компонентов в приточном воздухе.

Вентиляционная система должна обеспечивать помещение достаточным количеством свежего воздуха. Ее конструкция и монтаж на производственных предприятиях регламентированы положениями СНиП. Расчетом мощности вентилятора, длины и диаметра воздуховодов, естественного и принудительного притока воздуха, а также прочих параметров для обустройства вентиляции крупных промышленных предприятий должны заниматься исключительно специалисты. Особенно это касается производства вредных компонентов и взрывоопасных веществ.

Спроектировать и установить правильно можно любую вентиляционную систему, если подойти к делу грамотно, соблюдая все требования, установленные нормативной документацией.

Если в помещении душно, в ванной на стенах образовался грибок или наблюдаются прочие неприятные явления, значит, нужно срочно . Причины возникновения подобных проблем могут быть разными. Например, отсутствие микротрещин после герметичной установки пластиковых оконных конструкций полностью препятствует естественному вентилированию помещений. В этом случае нужно позаботиться об обустройстве принудительной вентиляции с вентилятором.

Еще одной причиной слабого поступления свежего потока и плохого выведения загрязненного воздуха, насыщенного углекислым газом, разными запахами или влагой, является засорение воздуховодов. Это приводит к образованию на стенах помещения грибка, который отрицательно влияет на человеческое здоровье и способен вызвать серьезные заболевания.

Но есть случаи, когда система вентиляции работает безупречно, а проблема с недостатком чистого воздуха остается. Это могут быть последствия неточных расчетов системы, неправильного проведения ее монтажа.

Отрицательно на воздухообмене может отразиться перепланировка комнат, пристройка дополнительных помещений к частному дому, установка герметичных окон из пластика и прочие вмешательства в конструкцию здания. При планировании реконструкции помещений, целого здания, обязательно нужно заново делать расчет и подбор вентиляции.

Самый простой способ обнаружения проблем с воздухообменом - проверка тяги. Достаточно просто поднести к вытяжному проему тонкую бумагу или горящую спичку (не рекомендуется применять второй вариант в помещениях с газовыми установками). Если бумажка или пламя наклоняются в сторону вытяжки, значит с тягой все в порядке. Если нет, есть проблемы с выведением загрязненного воздуха. Главные причины - воздуховоды засорились или были повреждены во время проведения ремонта.

Но выход есть из любой ситуации. Можно прочистить воздушные каналы, при необходимости добавить дополнительные элементы вентиляции, предварительно сделав расчеты согласно установленным нормам.

Если вентиляция в доме или квартире не справляется со своими задачами, то это чревато очень серьёзными последствиями. Да, проблемы в работе этой системы проявляются на так быстро и чувствительно, как, скажем неполадки с отоплением, и не все хозяева уделяют им адекватное внимание. Но результаты могут быть весьма печальными. Это - спертый переувлажненный воздух в помещениях, то есть идеальная среда для развития болезнетворных микроорганизмов. Это - запотевшие окна и сырые стены, на которых вскорости могут появиться очаги плесени. Наконец, это - попросту снижение комфорта из-за распространяющихся от санузла, ванной, кухни в жилую зону запахов.

Чтобы избежать застойных явлений, в помещениях в течение отрезка времени должен происходить обмен воздуха с определённой кратностью. Приток осуществляется через жилую зону квартиры или дома, вытяжка – через кухню, ванную, санузел. Именно для этого там и располагаются окна (отдушины) вытяжных вентиляционных каналов. Нередко хозяева жилья, затевающие ремонт, спрашивают, можно ли заделать эти отдушины или уменьшить их в размерах, чтобы, например, установить на стенах те или иные предметы мебели. Так вот - полностью перекрывать их однозначно нельзя, а перенос или изменение в размерах возможны, но не только с условием, что будет обеспечена необходимая производительность, то есть способность пропустить требуемый объем воздуха. А как это определить? Надеемся, читателю помогут предлагаемые калькуляторы расчета площади сечения вытяжной отдушины вентиляции.

Калькуляторы будут сопровождаться необходимыми пояснениями по проведению вычислений.

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.

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

Правильное устройство вентиляции в доме значительно улучшает качество жизни человека. При неправильном расчете приточно – вытяжной вентиляции возникает куча проблем – у человека со здоровьем, у постройки с разрушением.

Перед началом строительства обязательно и необходимо произвести расчёты и, соответственно, применить их в проекте.

ФИЗИЧЕСКИЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ РАСЧЁТОВ

По способу работы, в настоящее время, вентиляционные схемы делятся на:

1. Вытяжные. Для удаления использованного воздуха.
2. Приточные. Для впуска чистого воздуха.
3. Рекуперационные. Приточно-вытяжные. Удаляют использованный и впускают чистый.

В современном мире схемы вентиляции включают в себя различное дополнительное оборудование:

1. Устройства для подогрева или охлаждения подаваемого воздуха.
2. Фильтры для очистки запахов и примесей.
3. Приборы для увлажнения и распределения воздуха по помещениям.

При расчёте вентиляции учитывают следующие величины:

1. Расход воздуха в куб.м./час.
2. Давление в воздушных каналах в атмосферах.
3. Мощность подогревателя в квт-ах.
4. Площадь сечения воздушных каналов в кв.см.

Расчет вытяжной вентиляции пример

Перед началом расчёта вытяжной вентиляции необходимо изучить СН и П (Система Норм и Правил) устройства вентиляционных систем. По СН и П количество воздуха необходимого для одного человека зависит от его активности.

Маленькая активность – 20 куб.м./час. Средняя – 40 кб.м./ч. Высокая – 60 кб.м./ч. Далее учитываем количество человек и объём помещения.

Кроме этого необходимо знать кратность – полный обмен воздуха в течение часа. Для спальни она равна единице, для бытовых комнат – 2, для кухонь, санузлов и подсобных помещений – 3.

Для примера – расчёт вытяжной вентиляции комнаты 20 кв.м.

Допустим, в доме живут два человека, тогда:

V(объём) комнаты равен: SхН, где Н – высота комнаты (стандартная 2,5 метра).

V = S х Н = 20 х 2,5 = 50 куб.м.

В таком же порядке рассчитываем производительность вытяжной вентиляции всего дома.

Расчет вытяжной вентиляции производственных помещений

При расчёте вытяжной вентиляции производственного помещения кратность равна 3.

Пример: гараж 6 х 4 х 2,5 = 60 куб.м. Работают 2 человека.

Высокая активность – 60 куб.м./час х 2 = 120 кб.м./ч.

V – 60 куб.м. х 3 (кратность) = 180 кб.м./ч.

Выбираем большее – 180 куб.м./час.

Как правило, унифицированные вентиляционные системы, для простоты установки разделяются на:

• 100 – 500 куб.м./час. – квартирные.
• 1000 – 2000 куб.м./час. – для домов и усадеб.
• 1000 – 10000 куб.м./час. – для заводских и промышленных объектов.

Расчет приточно вытяжной вентиляции

ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ

В условиях климата средней полосы, воздух, поступающий в помещение необходимо подогревать. Для этого устанавливают приточную вентиляцию с обогревом входящего воздуха.

Нагрев теплоносителя осуществляется различными путями – электро калорифером, впуск воздушных масс около батарейного или печного отопления. Согласно СН и П температура входящего воздуха должна быть не менее 18 гр. цельсия.

Соответственно мощность воздухонагревателя рассчитывается в зависимости от самой низкой (в данном регионе) уличной температуры. Формула для расчета максимальной температуры нагрева помещения воздухонагревателем:

N /V х 2,98 где 2,98 – константа.

Пример: расход воздуха – 180 куб.м./час. (гараж). N = 2 КВт.

Таким образом, гараж можно нагреть до 18 град. При уличной температуре минус 15 град.

ДАВЛЕНИЕ И СЕЧЕНИЕ

На давление и, соответственно, скорость передвижения воздушных масс влияет площадь сечения каналов, а также их конфигурация, мощность электро вентилятора и количество переходов.

При расчёте диаметра каналов эмпирически принимают следующие величины:

• Для помещений жилого типа – 5,5 кв.см. на 1 кв.м. площади.
• Для гаража и других производственных помещений – 17,5 кв.см. на 1 кв.м.

При этом добиваются скорости потока 2,4 – 4,2 м/сек.

О РАСХОДЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Расход электроэнергии напрямую зависит от длительности времени работы электронагревателя, а время – функция от температуры окружающего воздуха. Обыкновенно, воздух необходимо подогревать в холодное время года, иногда летом в прохладные ночи. Для расчёта используется формула:

S = (T1 х L х d х c х 16 + Т2 х L х c х n х 8) х N/1000

В этой формуле:

S – количество электроэнергии.

Т1 – максимальная дневная температура.

Т2 – минимальная ночная температура.

L – производительность куб.м./час.

с – объёмная теплоёмкость воздуха – 0, 336 вт х час/ кб.м./ град.ц. Параметр зависит от давления, влажности и температуры воздуха.

d – цена электроэнергии днём.

n – цена электроэнергии ночью.

N – количество дней в месяце.

Таким образом, если придерживаться санитарных норм, стоимость вентиляции существенно повышается, зато комфортность проживающих улучшается. Поэтому при устройстве вентиляционной системы целесообразно найти компромисс между ценой и качеством.

Мечтаете, чтобы в доме был здоровый микроклимат и ни в одной комнате не пахло затхлостью и сыростью? Чтобы дом был по-настоящему комфортным, еще на стадии проектирования необходимо провести грамотный расчет вентиляции.

Если во время строительства дома упустить этот важный момент, в дальнейшем придется решать целый ряд проблем: от удаления плесени в ванной комнате до нового ремонта и установки системы воздуховодов. Согласитесь, не слишком приятно видеть на кухне на подоконнике или в углах детской комнаты рассадники черной плесени, да и заново погружаться в ремонтные работы.

В представленной нами статье собраны полезные материалы по расчету систем вентилирования, справочные таблицы. Приведены формулы, наглядные иллюстрации и реальный пример для помещений различного назначения и определенной площади, продемонстрированный в видеосюжете.

При правильных расчетах и грамотном монтаже вентилирование дома осуществляется в подходящем режиме. Это означает, что воздух в жилых помещениях будет свежий, с нормальной влажностью и без неприятных запахов.

Если же наблюдается обратная картина, например, постоянная духота, в ванной комнате или другие негативные явления, то нужно проверить состояние вентиляционной системы.

Галерея изображений

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.