.

Расчет систем вентиляции


Системы вентиляции: проектирование и расчет - Сделай Сам

Опубликовано ср, 08/08/2007 - 11:48 пользователем editor

Проектирование и расчет систем вентиляции является задачей проектировщиков ОВ. Такие работы выполняет компетентный специалист, непрофессионал не может и не должен выполнять такие работы.

  У многих заказчиков создается неверное впечатление о «простоте» проекта вентиляции. Попробуем предложить вам самим рассчитать свою систему.

Итак, Вы – Заказчик. И хотите знать, как происходит выбор оборудования для системы вентиляции. 

При выборе оборудования  необходимо рассчитать следующие параметры:

  • Производительность по воздуху;
  • Мощность калорифера;
  • Рабочее давление, создаваемое вентилятором;
  • Скорость потока воздуха и площадь сечения воздуховодов;
  • Допустимый уровень шума.
 Ниже мы приводим упрощенную методику подбора основных элементов системы приточной вентиляции, используемой в бытовых условиях.

 Расход воздуха или производительность по воздуху

Проектирование системы начинается с  расчета требуемой производительности по воздуху, измеряемой в кубометрах в час. Для этого необходим поэтажный план помещений с экспликацией, в которой указаны наименования (назначения) каждого помещения и его площадь.

 Расчет вентиляции начинается с определения требуемой кратности воздухообмена, которая показывает сколько раз в течение одного часа происходит полная смена воздуха в помещении. Например, для помещения площадью 50 квадратных метров с высотой потолков 3 метра (объем 150 кубометров) двукратный воздухообмен соответствует 300 кубометров в час.

Требуемая кратность воздухообмена зависит от назначения помещения, количества находящихся в нем людей, мощности тепловыделяющего оборудования и  определяется СНиП (Строительными Нормами и  Правилами).

Так, для большинства жилых помещений достаточно однократного воздухообмена, для офисных помещений требуется 2-3 кратный воздухообмен.

Но, подчеркиваем, это не Правило!!!  Если это офисное помещение 100 кв.м. и в нем работает 50 человек (допустим операционный зал), то для обеспечения вентиляции необходима подача около 3000 м3/ч. Для определения требуемой производительности необходимо рассчитать два значения воздухообмена: по кратности и по количеству людей, после чего выбрать большееиз этих двух значений.
  1. Расчет воздухообмена по кратности:

    L = n * S * H, где

L — требуемая производительность приточной вентиляции, м3/ч; n — нормируемая кратность воздухообмена: для жилых помещений n = 1, для офисов n = 2,5; S — площадь помещения, м2;
  1. Расчет воздухообмена по количеству людей:

    L = N * Lнорм, где

L — требуемая производительность приточной вентиляции, м3/ч; Lнорм — норма расхода воздуха на одного человека:
    • в состоянии покоя — 20 м3/ч;
    • работа в офисе — 40 м3/ч;
    • при физической нагрузке — 60 м3/ч.
Рассчитав необходимый воздухообмен, выбираем вентилятор или приточную установку соответствующей производительности. При этом необходимо учитывать, что из-за сопротивления воздухопроводной сети происходит падение производительности вентилятора. Зависимость производительности от полного давления можно найти по вентиляционным характеристикам, которые приводятся в технических характеристиках оборудования.

Для справки: участок воздуховода длиной 15 метров с одной вентиляционной решеткой создает падение давления около 100 Па.

Типичные значения производительности систем вентиляции:
  • Для квартир — от 100 до 600 м3/ч;
  • Для коттеджей — от 1000 до 3000 м3/ч;
  • Для офисов — от 1000 до 20000 м3/ч.

 Калорифер используется в приточной системе для подогрева наружного воздуха в холодное время года. Мощность калорифера рассчитывается исходя из производительности, требуемой температурой воздуха на выходе системы и минимальной температурой наружного воздуха.

Два последних параметра определяются СНиП. Температура воздуха, поступающего в жилое помещение, должна быть не ниже +18°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от климатической зоной и для Киева равен -22°С (рассчитывается как средняя температура самой холодной пятидневки самого холодного месяца в 13 часов).

Таким образом, при включении калорифера на полную мощность он должен нагревать поток воздуха на 40°С. Поскольку сильные морозы в Киеве непродолжительны, в приточных системах можно устанавливать калориферы, имеющие мощность меньше расчетной.

При этом приточная система желательно должна иметь регулятор производительности для уменьшения скорости вентилятора в холодное время года, дабы не платить большие счета за электричество (если стоит электрический калорифер, возможно обустройство водяного калорифера).

При расчете мощности калорифера необходимо учитывать следующие ограничения:
  • Возможность использования однофазного (220 В) или трехфазного (380 В) напряжения питания. При мощности калорифера свыше 5 кВт необходимо 3-х фазное подключение, но в любом случае 3-х фазное питание предпочтительней, так как рабочий ток в этом случае меньше.
  • Максимально допустимый ток потребления. Ток, потребляемый калорифером, можно найти по формуле:

    I = P / U, где

I — максимальный потребляемый ток, А; Р — мощность калорифера, Вт;
    • 220 В — для однофазного питания;
    • 660 В (3 × 220В) — для трехфазного питания.
В случае если допустимая нагрузка электрической сети меньше чем требуемая, можно установить калорифер меньшей мощности. Температуру, на которую калорифер сможет нагреть приточный воздух, можно рассчитать по формуле: ΔT — разность температур воздуха на входе и выходе системы приточной вентиляции,°С; Р — мощность калорифера, Вт; L — производительность по воздуху, м3/ч. Типичные значения расчетной мощности калорифера — от 1 до 5 кВт для квартир, от 5 до 50 кВт для офисов. Если использовать электрический калорифер с расчетной мощностью не представляется возможным, следует установить калорифер, использующий в качестве источника тепла воду из системы центрального или автономного отопления (водяной калорифер). Рабочее давление, скорость потока воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума

После расчета производительности по воздуху и мощности калорифера приступают к проектированию воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов, фасонных изделий (переходников, разветвителей, поворотов) и распределителей воздуха (решеток или диффузоров).

Расчет воздухораспределительной сети начинают с составления схемы воздуховодов. Далее по этой схеме рассчитывают три взаимосвязанных параметра — рабочее давление, создаваемое вентилятором, скорость потока воздуха и уровень шума.

Требуемое рабочее давление определяется техническими характеристиками вентилятора и рассчитывается исходя из диаметра и типа воздуховодов, числа поворотов и переходов с одного диаметра на другой, типа распределителей воздуха. Чем длиннее трасса и чем больше на ней поворотов и переходов, тем больше должно быть давление, создаваемое вентилятором. Проводим аэродинамический расчет, находим внешнее давление сети воздуховодов.

От диаметра воздуховодов зависит скорость потока воздуха. Обычно эту скорость ограничивают значением от 2,5 до 4 м/с. При больших скоростях возрастают потери давления и увеличивается уровень шума. В тоже время, использовать «тихие» воздуховоды большого диаметра не всегда возможно, поскольку их трудно разместить в межпотолочном пространстве. А межпотолочное пространство любят уменьшать и дизайнеры и вы, заказчик.

 Поэтому при проектировании часто приходится искать компромисс между уровнем шума, требуемой производительностью вентилятора и диаметром воздуховодов. Для бытовых систем приточной вентиляции обычно используются гибкие воздуховоды сечением 160—250 мм и распределительные решетки размером 200×200 мм — 200×300 мм.

Помимо всего, осталось выполнить схему автоматики и всё – упрощенно система спроектирована!

По вопросам  расчета мощности/покупки/монтажа звоните в Киеве: (044) 223-73-87

при перепечатке статьи прямая ссылка на www.ventportal.com обязательная

ventportal.com

Расчет систем вентиляции

  • Калькулятор для автоматического расчета вентиляции

Разработка проектов систем вентиляции и кондиционирования для жилых и общественных помещений.

Теперь, зная из каких компонентов состоит система вентиляции, мы можем приступить к ее комплектации. В этом разделе мы расскажем о том, как рассчитать приточную вентиляцию для объекта площадью до 300–400 м² — квартиры, небольшого офиса или коттеджа. Естественная вытяжная вентиляция на таких объектах обычно уже установлена на этапе строительства, поэтому рассчитывать ее не требуется. Следует отметить, что в квартирах и коттеджах вытяжная вентиляция обычно проектируется из расчета однократного воздухообмена, в то время как приточная обеспечивает, в среднем, двукратный воздухообмен. Это не является проблемой, поскольку часть приточного воздуха будет удаляться через неплотности в окнах и дверях, не создавая избыточной нагрузки на вытяжную систему. В нашей практике мы никогда не сталкивались с требованием службы эксплуатации многоквартирного здания ограничить производительность приточной системы вентиляции (в то же время установка вытяжных вентиляторов в каналы вытяжной вентиляции часто бывает запрещена). Если же вы не хотите разбираться в методике расчета и формулах, то можете воспользоваться калькулятором, который выполнит все необходимые расчеты.

Производительность по воздуху

Расчет системы вентиляции начинается с определения производительности по воздуху (воздухообмена), измеряемой в кубометрах в час. Для расчетов нам потребуется план объекта, где указаны наименования (назначения) и площади всех помещений.

Подавать свежий воздух требуется только в те помещения, где люди могут находиться длительное время: спальни, гостиные, кабинеты и т. п. В коридоры воздух не подается, а из кухни и санузлов удаляется через вытяжные каналы. Таким образом, схема движения воздушных потоков будет выглядеть следующим образом: свежий воздух подается в жилые помещения, оттуда он (уже частично загрязненный) попадает в коридор, из коридора — в санузлы и на кухню, откуда удаляется через вытяжную вентиляцию, унося с собой неприятные запахи и загрязнители. Такая схема движения воздуха обеспечивает воздушный подпор «грязных» помещений, исключая возможность распространения неприятных запахов по квартире или коттеджу.

Для каждого жилого помещения определяется количество подаваемого воздуха. Расчет обычно ведется в соответствии со  СНиП 41-01-2003 и МГСН 3.01.01. Поскольку СНиП задает более жесткие требования, то в расчетах мы будем ориентироваться на этот документ. В нем говорится, что для жилых помещений без естественного проветривания (то есть там, где окна не открывают) расход воздуха должен составлять не менее 60 м³/ч на человека. Для спален иногда используют меньшее значение — 30 м³/ч на человека, поскольку в состоянии сна человек потребляет меньше кислорода (это допустимо по МГСН, а также по СНиП для помещений с естественным проветриванием). При расчете учитываются только люди, находящиеся в помещении длительное время. Например, если у вас в гостиной пару раз в году собирается большая компания, то увеличивать производительность вентиляции из-за них не нужно. Если же вы хотите, чтобы гости чувствовали себя комфортно, можно установить VAV-систему, которая позволяет регулировать расход воздуха раздельно в каждом помещении. С такой системой вы сможете увеличить воздухообмен в гостиной за счет его снижения в спальне и других помещениях.

После расчета воздухообмена по людям нам нужно рассчитать воздухообмен по кратности (этот параметр показывает, сколько раз в течение одного часа в помещении происходит полная смена воздуха). Чтобы воздух в помещении не застаивался, нужно обеспечить хотя бы однократный воздухообмен.

Таким образом, для определения требуемого расхода воздуха нам нужно рассчитать два значения воздухообмена: по количеству людей и по кратности и, после чего выбрать большее из этих двух значений:

  1. Расчет воздухообмена по количеству людей: 

    L = N * Lnorm, где

    L — требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;

    N — количество людей;

    Lnorm — норма расхода воздуха на одного человека:

    •      в состоянии покоя (сна) — 30 м³/ч;
    •      типовое значение (по СНиП) — 60 м³/ч;
  2. Расчет воздухообмена по кратности: 

    L = n * S * H, где

    L — требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;

    n — нормируемая кратность воздухообмена:

    для жилых помещений – от 1 до 2, для офисов – от 2 до 3;

    S — площадь помещения, м²;

    H — высота помещения, м;

Рассчитав необходимый воздухообмен для каждого обслуживаемого помещения, и сложив полученные значения, мы узнаем общую производительность системы вентиляции. Для справки типовые значения производительности вентиляционных систем:

  • Для отдельных комнат и квартир — от 100 до 500 м³/ч;
  • Для коттеджей — от 500 до 2000 м³/ч;
  • Для офисов — от 1000 до 10000 м³/ч.

Расчет воздухораспределительной сети

После определения производительности вентиляции можно переходить к проектированию воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов, фасонных изделий (переходников, разветвителей, поворотов), дроссель-клапанов и распределителей воздуха (решеток или диффузоров). Расчет воздухораспределительной сети начинают с составления схемы воздуховодов. Схему составляют таким образом, чтобы при минимальной общей длине трассы система вентиляции могла подавать расчетное количество воздуха во все обслуживаемые помещения. Далее по этой схеме рассчитывают размеры воздуховодов и подбирают воздухораспределители.

Расчет размеров воздуховодов

Для расчета размеров (площади сечения) воздуховодов нам нужно знать объем воздуха, проходящий через воздуховод в единицу времени, а также максимально допустимую скорость воздуха в канале. При увеличении скорости воздуха размеры воздуховодов уменьшаются, но уровень шума и сопротивление сети возрастают. На практике для квартир и коттеджей скорость воздуха в воздуховодах ограничивают на уровне 3–4 м/с, поскольку при более высоких скоростях воздуха шум от его движения в воздуховодах и распределителях может стать слишком заметным.

Следует также учитывать, что использовать «тихие» низкоскоростные воздуховоды большого сечения не всегда возможно, поскольку их сложно разместить в запотолочном пространстве. Снизить высоту запотолочного пространства позволяет применение прямоугольных воздуховодов, которые при одинаковой площади сечения имеют меньшую высоту, чем круглые (например, круглый воздуховод диаметром 160 мм имеет такую же площадь сечения, как и прямоугольный размером 200×100 мм). В тоже время монтировать сеть из круглых гибких воздуховодов проще и быстрее.

Итак, расчетная площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

Sс = L * 2,778 / V, где

Sс — расчетная площадь сечения воздуховода, см²;

L — расход воздуха через воздуховод, м³/ч;

V — скорость воздуха в воздуховоде, м/с;

2,778 — коэффициент для согласования различных размерностей (часы и секунды, метры и сантиметры).

Итоговый результат мы получаем в квадратных сантиметрах, поскольку в таких единицах измерения он более удобен для восприятия.

Фактическая площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

S = π * D² / 400 — для круглых воздуховодов,

S = A * B / 100 — для прямоугольных воздуховодов, где

S — фактическая площадь сечения воздуховода, см²;

D — диаметр круглого воздуховода, мм;

A и B — ширина и высота прямоугольного воздуховода, мм.

В таблице приведены данные по расходу воздуха в круглых и прямоугольных воздуховодах при разных скоростях движения воздуха.

Таблица 1. Расход воздуха в воздуховодах

Параметры воздуховодов Расход воздуха (м³/ч) при скорости воздуха:
Диаметркруглоговоздуховода Размерыпрямоугольноговоздуховода Площадьсечениявоздуховода 2 м/с 3 м/с 4 м/с 5 м/с 6 м/с
  80×90 мм 72 см² 52 78 104 130 156
Ø 100 мм 63×125 мм 79 см² 57 85 113 142 170
  63×140 мм 88 см² 63 95 127 159 190
Ø 110 мм 90×100 мм 90 см² 65 97 130 162 194
  80×140 мм 112 см² 81 121 161 202 242
Ø 125 мм 100×125 мм 125 см² 90 135 180 225 270
  100×140 мм 140 см² 101 151 202 252 302
Ø 140 мм 125×125 мм 156 см² 112 169 225 281 337
  90×200 мм 180 см² 130 194 259 324 389
Ø 160 мм 100×200 мм 200 см² 144 216 288 360 432
  90×250 мм 225 см² 162 243 324 405 486
Ø 180 мм 160×160 мм 256 см² 184 276 369 461 553
  90×315 мм 283 см² 204 306 408 510 612
Ø 200 мм 100×315 мм 315 см² 227 340 454 567 680
  100×355 мм 355 см² 256 383 511 639 767
Ø 225 мм 160×250 мм 400 см² 288 432 576 720 864
  125×355 мм 443 см² 319 479 639 799 958
Ø 250 мм 125×400 мм 500 см² 360 540 720 900 1080
  200×315 мм 630 см² 454 680 907 1134 1361
Ø 300 мм 200×355 мм 710 см² 511 767 1022 1278 1533
  160×450 мм 720 см² 518 778 1037 1296 1555
Ø 315 мм 250×315 мм 787 см² 567 850 1134 1417 1701
  250×355 мм 887 см² 639 958 1278 1597 1917
Ø 350 мм 200×500 мм 1000 см² 720 1080 1440 1800 2160
  250×450 мм 1125 см² 810 1215 1620 2025 2430
Ø 400 мм 250×500 мм 1250 см² 900 1350 1800 2250 2700

Расчет размеров воздуховода производится отдельно для каждой ветки, начиная с магистрального канала, к которому подключается вентустановка. Отметим, что скорость воздуха на ее выходе может достигать 6–8 м/с, поскольку размеры присоединительного фланца вентустановки ограничены размером ее корпуса (шум, возникающий внутри нее, гасится шумоглушителем). Для уменьшения скорости воздуха и снижения уровня шума размеры магистрального воздуховода часто выбирают больше размеров фланца вентустановки. В этом случае подключение магистрального воздуховода к вентустановке производится через переходник.

В бытовых системах вентиляции обычно используются круглые воздуховоды диаметром от 100 до 250 мм или прямоугольные эквивалентного сечения.

Выбор воздухораспределителей

Зная расход воздуха можно подобрать по каталогу воздухораспределители с учетом соотношения их размеров и уровня шума (площадь сечения воздухораспределителя, как правило, в 1,5–2 раза больше площади сечения воздуховода). Для примера рассмотрим параметры популярных воздухораспределительных решеток Арктос серий АМН, АДН, АМР, АДР: 

В каталоге указываются их размеры (колонка A x B) и площадь сечения (F0), а также параметры при заданных расходах воздуха (колонки L0). С увеличением расхода воздуха возрастает уровень шума (Lwa) и падение давления (ΔPп), а также увеличивается дальнобойность воздушной струи. В соответствующих колонках указывается расстояние от решетки, на котором скорость потока воздухаVx будет равна 0,2 или 0,5 м/с. Для жилых помещений подбор решеток обычно ведется по колонкам с уровнем шума до 25 дБ(А), в офисах обычно допустим уровень шума до 35 дБ(А).

Для того, чтобы фактические параметры решетки соответствовали тем, что указаны в каталоге, необходимо обеспечить равномерное распределение воздуха по всей ее площади. Для этого желательно использовать камеру статического давления или адаптер с боковым подключением, в котором поток воздуха перед попаданием на решетку поворачивает под прямым углом.

В бытовых системах вентиляции обычно используют распределительные решетки размером от 100×100 мм до 400×200 мм или круглые диффузоры эквивалентного сечения.

Расчет сопротивления сети

В процессе движения воздуха по воздуховодам, адаптерам, распределителям и всем остальным элементам сети, он испытывает сопротивление движению. Чтобы преодолеть это сопротивление и сохранить требуемый расход воздуха, вентилятор должен создавать определенное давление, измеряемое в Паскалях (Па). Чем больше будет падение давление в воздухораспределительной сети, тем ниже станет фактическая производительность вентилятора. Зависимость производительности вентилятора или вентустановки от сопротивления (полного давления) воздухопроводной сети задается в виде графика, который называется вентиляционная характеристика. Подробнее об этом параметре мы расскажем ниже.

Таким образом, для дальнейшего выбора приточной установки нам необходимо рассчитать сопротивление сети. Однако здесь нас поджидают трудности, поскольку точный расчет требует учета сопротивления каждого ее элемента. В проектном отделе этот расчет выполняется автоматически с помощью специализированного программного комплекса, такого как MagiCAD. В калькуляторе применяется немного упрощенная методика, которая, тем не менее, учитывает все основные параметры сети. Ручной же расчет весьма трудоемок и требует использования большого объема данных — графиков или таблиц сопротивления элементов сети в зависимости от скорости движения воздуха. Для справки приведем типичные значения сопротивления воздухораспределительной сети системы вентиляции на базе приточной установки при скорости воздуха в воздуховодах 3–4 м/с (без учета сопротивления фильтра тонкой очистки):

  • 75–100 Па для квартир площадью от 50 до 150 м².
  • 100–150 Па для коттеджей площадью от 150 до 350 м².

Сопротивление сети слабо зависит от количества обслуживаемых помещений и определяется протяженностью и конфигурацией самого длинного пути от входа (воздухозаборной решетки) до выхода (воздухораспределителя). Отметим, что приведенные значения справедливы только для систем вентиляции на базе вентиляционной установки, но не наборной системы, поскольку нам не нужно учитывать падение давления на калорифере, фильтре грубой очистки, воздушном клапане и других элементах вентустановки (ее вентиляционная характеристика строится уже с учетом сопротивления всех этих элементов).

Мощность калорифера

После определения производительности вентиляции мы можем рассчитать требуемую мощность калорифера. Для этого нам понадобятся значения температуры воздуха на выходе системы и минимальной температуры наружного воздуха в холодный период года. Температура воздуха, поступающего в жилое помещение, должна быть не ниже +18°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от климатической зоны и для Москвы принимается равной -26°С. Таким образом, при включении калорифера на полную мощность, он должен нагревать поток воздуха на 44°С. Поскольку сильные морозы в Москве непродолжительны, можно использовать калорифер меньшей мощности, при условии, что система вентиляции имеет регулировку производительности: это позволит в холодный период поддерживать комфортную температуру воздуха за счет снижения скорости вентилятора.

Мощность калорифера рассчитывается по формуле:

P = ΔT * L * Cv / 1000, где

Р  —  мощность калорифера, кВт;

ΔT — разность температур воздуха на выходе и входе калорифера,°С.

Для Москвы ΔT=44°С, для других регионов — определяется по СНиП;

L  —  производительность вентиляции, м³/ч.

Cv — объемная теплоемкость воздуха, равная 0,336 Вт·ч/м³/°С. Этот параметр зависит

от давления, влажности и температуры воздуха, но в расчетах мы этим пренебрегаем.

После расчета мощности калорифера нужно выбрать напряжение питания (для электрического калорифера): 220В / 1 фаза или 380В / 3 фазы. При мощности калорифера свыше 4–5 кВт желательно использовать 3-х фазное подключение. Максимальный ток, потребляемый калорифером, можно рассчитать по формуле:

I = P / U, где

I — максимальный потребляемый ток, А;

Р — мощность калорифера, Вт;

U — напряжение питание:

  • 220В — для однофазного питания;
  • 660В (3 × 220В) — для трехфазного питания.

Типичные значения мощности калорифера — от 1 до 5 кВт для квартир и от 5 до 50 кВт для офисов и коттеджей. При высокой расчетной мощности лучше устанавливать водяной калорифер, который использует в качестве источника тепла воду из системы центрального или автономного отопления.

Расчет потребляемой электроэнергии

Для систем вентиляции с электрическим калорифером основные затраты электроэнергии приходятся на нагрев холодного приточного воздуха. Чтобы понять, сколько же придется платить за электроэнергию, недостаточно знать только мощность калорифера, ведь с максимальной мощностью калорифер будет работать непродолжительное время, только в период сильных морозов. При повышении температуры наружного воздуха потребляемая мощность уменьшается (все приточные установки автоматически регулируют мощность калорифера для поддержания на выходе заданной температуры), поэтому средняя потребляемая мощность будет заметно ниже максимальной.

Чтобы оценить затраты энергии на нагрев воздуха в течение всего года нужно знать средние температуры воздуха по месяцам (для двухтарифного счетчика потребуются отдельно дневные и ночные температуры). По этим данным можно рассчитать стоимость потребляемой энергии:

CSmonth = (ΔTday * L * Сv * PRday * 16 + ΔTnight * L * Сv * PRnight * 8) * Ndays / 1000, где

CSmonth — стоимость израсходованной за месяц электроэнергии, рублей.

ΔTday и ΔTnight — дневной и ночной перепад температур, °С. Рассчитывается отдельно для каждого месяца как разность заданной температуры на выходе калорифера (обычно +18°С) и среднемесячной дневной или ночной температуры воздуха.

PRday и PRnight — дневная и ночная стоимость электроэнергии, рублей за кВт·ч. Эта стоимость умножается на длительность действия (в часах) дневного и ночного тарифов, для Москвы на 16 и 8 соответственно.

Ndays — число дней в месяце.

В калькуляторе по этой формуле рассчитывается стоимость электроэнергии, затраченной на нагрев воздуха в период с сентября по май. Информация о среднемесячной дневной и ночной температуре воздуха взята из сервиса Яндекс.Погода, тарифы на электроэнергию указаны на 1 июля 2012 для квартир с электроплитами. Фактическая стоимость электроэнергии, разумеется, будет немного иной, поскольку температура воздуха может отличаться от средней в ту или другую сторону, тем не менее полученный результат позволит нам достаточно точно оценить уровень затрат на эксплуатацию системы вентиляции.

Для снижения стоимости эксплуатации можно использовать VAV-систему, которая позволяет снизить расчетную мощность калорифера на 20–30%, а среднее потребление энергии на 30–50%. При этом увеличение стоимости оборудования составит всего 15–20%, что позволит полностью окупить это удорожание за один год. Подробнее о таких системах вентиляции можно прочитать статье VAV-системы.

Выбор приточной установки

Для выбора приточной установки нам потребуются значения трех параметров: общей производительности, мощности калорифера и сопротивления воздухопроводной сети. Производительность и мощность калорифера мы уже рассчитали. Сопротивление сети можно найти с помощью калькулятора или, при ручном расчете, принять равным типовому значению (см. раздел Расчет сопротивления сети).

Для выбора подходящей модели нам нужно отобрать вентустановки, максимальная производительность которых несколько больше расчетного значения. После этого по вентиляционной характеристике мы определяем производительность системы при заданном сопротивлении сети. Если полученное значение будет несколько выше требуемой производительности вентиляционной системы, то выбранная модель нам подходит.

Для примера проверим, подойдет ли вентустановка с приведенной на рисунке вентхарактеристикой для коттеджа площадью 200 м². 

Расчетное значение производительности — 450 м³/ч. Сопротивление сети примем равным 120 Па. Для определения фактической производительности мы должны провести горизонтальную линию от значения 120 Па, после чего от точки ее пересечения с графиком провести вниз вертикальную линию. Точка пересечения этой линии с осью «Производительность» и даст нам искомое значение — около 480 м³/ч, что немного больше расчетного значения. Таким образом, эта модель нам подходит.

Заметим, что многие современные вентиляторы имеют пологие вентхарактеристики. Это означает, что возможные ошибки в определении сопротивления сети почти не влияют на фактическую производительность системы вентиляции. Если бы мы в нашем примере ошиблись при определении сопротивления воздухопроводной сети на 50 Па (то есть фактическое сопротивление сети было бы не 120, а 180 Па), производительность системы упала бы всего на 20 м³/ч до 460 м³/ч, что не повлияло бы на результат нашего выбора.

После выбора приточной установки (или вентилятора, если используется наборная система) может оказаться, что ее фактическая производительность заметно больше расчетной, а предыдущая модель приточной установки не подходит, поскольку ее производительности недостаточно. В этом случае у нас есть несколько вариантов:

  1. Оставить все как есть, при этом фактическая производительность вентиляции будет выше расчетной. Это приведет к повышенному расходу энергии, затрачиваемой на нагрев воздуха в холодное время года.
  2. «Задушить» вентустановку с помощью балансировочных дроссель-клапанов, закрывая их до тех пор, пока расход воздуха в каждом помещении не снизится до расчетного уровня. Это также приведет к перерасходу энергии (хотя и не такому большому, как в первом варианте), поскольку вентилятор будет работать с избыточной нагрузкой, преодолевая повышенное сопротивление сети.
  3. Не включать максимальную скорость. Это поможет в том случае, если вентустановка имеет 5–8 скоростей вентилятора (или плавную регулировку скорости). Однако большинство бюджетных вентустановок имеет только 3-х ступенчатую регулировку скорости, что, скорее всего, не позволит точно подобрать нужную производительность.
  4. Снизить максимальную производительность приточной установки точно до заданного уровня. Это возможно в том случае, если автоматика вентустановки позволяет настраивать максимальную скорость вращения вентилятора.

Нужно ли ориентироваться на СНиП?

Во всех расчетах, которые мы проводили, использовались рекомендации СНиП и МГСН. Эта нормативная документация позволяет определить минимально допустимую производительность вентиляции, обеспечивающую комфортное пребывание людей в помещении. Другими словами требования СНиП направлены в первую очередь на минимизацию стоимости системы вентиляции и затрат на ее эксплуатацию, что актуально при проектировании вентсистем для административных и общественных зданий.

В квартирах и коттеджах ситуация иная, ведь вы проектируете вентиляцию для себя, а не для усредненного жителя и вас никто не заставляет придерживаться рекомендаций СНиП. По этой причине производительность системы может быть как выше расчетного значения (для большего комфорта), так и ниже (для уменьшения энергопотребления и стоимости системы). К тому же субъективное ощущение комфорта у всех разное: кому-то достаточно 30–40 м³/ч на человека, а длякого-то будет мало и 60 м³/ч.

Однако если вы не знаете, какой воздухообмен вам нужен для комфортного самочувствия, лучше придерживаться рекомендаций СНиП. Поскольку современные приточные установки позволяют регулировать производительность с пульта управления, вы сможете найти компромисс между комфортом и экономией уже в процессе эксплуатации системы вентиляции.

Проектирование системы вентиляции

Для точного расчета параметров системы вентиляции и разработки проекта обращайтесь в Проектный отдел.

jetcool.ru

Онлайн калькулятор расчета вентиляции

Расчет вентиляции по кратности

L = n * S * Н, где:

L — необходимая производительность м3/ч; n — кратность воздухообмена; S — площадь помещения; Н — высота помещения, м.

Определение производительности вентиляции по количеству людей

L = N * Lнорм, где:

L — производительность м3/ч; N — число людей в помещении; Lн — нормативный показатель потребления воздуха на одного человека составляющий: при отдыхе — 20 м3/ч; при офисной работе — 40 м3/ч; при активной работе — 60 м3/ч.

Расчет количества диффузоров

N = L / ( 2820 * V * d * d ), где

N — количество диффузоров, шт; L — расход воздуха, м3/час; V — скорость движения воздуха, м/сек; d — диаметр диффузора, м.

Расчет количества решеток

N = L / ( 3600 * V * S ), где

N — количество решеток; L — расход воздуха, м3/час; V — скорость движения воздуха, м/сек; S — площадь живого сечения решетки, м2.

Расчет мощности калорифера

Р = ΔT * L * Сv / 1000, где: Р — мощность прибора, кВт; ΔT — разница температур на выходе и входе системы, °С; L — производительность м³/ч. Cv — объемная теплоемкость воздуха = 0,336 Вт·ч/м³/°С. Напряжение питания может быть однофазным 220 В или трехфазным 380 В. При мощности более 5 кВт желательно использование трехфазного подключения.

strojdvor.ru

Расчет вентиляции помещения: правила и примеры

Установка вентиляции совершенно необходима в любых помещениях, будь то квартира, частный дом, сарай, гараж или склад. Схема ее создания обговаривается еще на этапе проектирования здания. Дом, в котором нет вентиляции, особенно жилой, будет некомфортным, а вскоре и непригодным для проживания, поскольку там будет всегда сыро и душно, в углах начнет появляться плесень, деревянные элементы постройки прогниют, и она в конечном итоге разрушится гораздо быстрее положенного. В этой статье мы поговорим о том, как рассчитать вентиляцию в помещении.

Зачем нужна вентиляция

Некоторые полагают, что можно совершенно спокойно обойтись без вентиляции – жили же наши предки как-то еще до изобретения всяких новомодных систем. И если летом в таком доме можно постоянно открывать окна для проветривания, то зимой вы в полной мере ощутите всю «прелесть» жизни по старинке – на окнах, дверях и стенах начнет появляться конденсат, который в случае сильных морозов превратится в красивую ледяную корку, по углам начнут расти сады черной и зеленой плесени, а если сильно повезет, через год-другой соберете урожай грибов… Стоит ли говорить, что такой дом простоит очень недолго, а жизнь в нем будет постоянным испытанием для нервов и здоровья.

При постоянном недостаточном притоке свежего воздуха легкие человека начинают хуже работать – появляются заболевания, которые могут быстро стать хроническими. Ребенок, растущий в доме без вентиляции, может заработать серьезные проблемы со здоровьем на всю жизнь.

Продолжает «парад» постоянная запыленность и закопченность – если в комнату не поступает свежий воздух, то все, что в ней варится, жарится, пылится, чистится, оседает на стенах и мебели толстым слоем налета. На кухонном потолке уже через полгода можно будет заметить обширное желтоватое пятно над плитой – это жирные испарения осели и впитались в штукатурку, ибо деваться им больше некуда. В ванной на потолке и по углам также появятся красноречивые свидетельства отсутствия вентиляции в виде плесневых пятен из-за постоянной влажности.

И, наконец, следует брать во внимание, что хотя бы раз в год в доме кто-нибудь болеет – микробы от кашля и чихания моментально разлетаются по помещению, оседая на мебели, обоях, шторах, ковре. Больничные палаты проветривают несколько раз в день не просто так, а теперь представьте, в какой обстановке вы окажетесь после года жизни в квартире, где не бывает регулярных притоков воздуха. Надеемся, мы привели весомые аргументы в пользу необходимости системы вентиляции жилых помещений и теперь можно перейти от слов к делу.

Проверяем работу вентиляции

Бывает так, что некоторые из вышеперечисленных «симптомов» проявляются даже в вентилируемых домах. Это может означать что система работает слабо или перестала функционировать по какой-либо причине. Чтобы проверить, работает ли вентиляция, зажгите спичку или зажигалку и поднесите пламя к вентиляционному отверстию – если огонь наклонился в сторону решетки, прикрывающей отверстие, значит тяга есть, и все работает. Если же изменений не последовало – вентиляционный канал либо перекрыт, либо забит листьями. В случае с квартирами такое очень часто случается, если соседи делали перепланировку и перекрыли воздуховод.

Бывает и такое, что тяга присутствует, но с перерывами, и при этом она может приносить с собой запахи от соседей сверху или снизу. В этом случае потребуется оснастить вентиляционное отверстие обратным клапаном, либо установить автоматические жалюзи, закрывающиеся при обратной тяге.

Виды вентиляционных систем

Все системы вентиляции можно условно разделить на категории в зависимости от функциональной нагрузки, способу перемещения воздушных масс и тому, что приводит их в движение.

В зависимости от функционального назначения бывают следующие вентиляционные системы:

  1. Приточная – свежий воздух с улицы постоянно поступает внутрь помещения.
  2. Вытяжная – воздух выводится из дома по вентиляционным каналам.
  3. Рециркуляционная – системы выводит отработанный воздух и одновременно «закачивает» в дом свежий.

Если задуматься над принципами работы вышеперечисленных систем, то напрашивается вопрос: «А за счет чего воздух движется, чтобы покинуть или проникнуть в помещение?». Для этого используют сортировку вентиляционных систем по характеру пробуждения воздушных масс. Эти источники могут быть естественными и механическими (искусственными).

В системах с естественной вентиляцией воздух движется за счет перепадов давления. Вы сразу поймете, о чем речь, если вспомните вентиляционные отверстия на кухне и в ванной, которые есть в каждом многоэтажном доме – теплый воздух и пар (душ, стирка, приготовление еды) попадает в это отверстие и вытягивается наружу за счет давления и гравитационных сил.

В системах с механическими источниками пробуждения воздух приводится в движение при помощи вытяжных вентиляторов, которые забирают его из помещения, действуя по принципу обычной кухонной вытяжки.

Итак, когда воздушные массы обрели способность перемещаться, им следует обеспечить безопасный и направленный выход (вход). В связи с этим была разработана еще одна классификация по способу движения воздушных потоков – канальная и безканальная. С канальной системой все более ли менее понятно – воздух течет по специальным отводам, а при безканальной он покидает помещение или проникает в него через приоткрытые оконные проемы, двери, щели и т.д.

Расчет вентиляционной системы

Чтобы обеспечить качественное вентилирование дома, мало лишь выбрать любую понравившуюся систему – необходимо выяснить, какой объем воздуха будет выводиться из помещений, и сколько свежего воздуха надо поставлять с улицы. Говоря иначе, следует узнать оптимальный воздухообмен дома, и уже исходя из этих данных подбирать систему вентиляции, покупать вентиляторы определенной мощности, каналы и т.д.

Есть множество способов расчета вентиляции помещения, например, на удаление излишков теплого воздуха или испарений, разбавление загрязнений и прочее. Однако все они требуют профессиональных знаний и опыта. Нам же необходим такой метод, которым мог бы воспользоваться каждый хозяин или хозяйка. Начать следует со знакомства со специальными нормативными документами, которые разработаны для каждого государства или региона (ГОСТ, СанПин, ДБН, СНиП). В них вы найдете информацию о требованиях к вентиляционным системам для любых помещений, о необходимом оборудовании, его мощностях и расположении. По большому счету, там есть все, что необходимо знать для выбора системы.

Но архитектурные особенности зданий диктуют свои условия, и исходя из них инженеры составляют проект вентиляции, ориентируясь на нормы, указанные в государственных документах. Ниже мы приведем пример подобного расчета вентиляции для жилого дома, пользуясь самыми простыми способами: по кратностям, санитарным нормам и общей площади.

Расчет по кратностям

Этот расчет довольно сложный, но все же осуществимый. В таблице ниже указаны нормы вентиляции помещений, необходимые для произведения расчетов.

Перед этим стоит объяснить, что такое кратность. Это величина, показывающая, сколько раз за 1 ч воздух в доме заменился свежим. Кратность зависит от специфики здания и его площади. Для примера рассмотрим однократный воздухообмен – это значит, что за час из помещения было выведено и одновременно поступило количество воздуха, равное объему самого этого здания. В 2-х нижних колонках таблицы вы найдете требования к вентилированию по притоку и вытяжке воздуха.

Расчет производится по формуле: L=n*V (кубометров/час), где n – это кратность (посмотреть в таблице), а V – объем комнаты.

Чтобы просчитать вентиляцию для всего дома, состоящего из нескольких помещений, рассматривайте из «без стен», то есть как одно помещение с общим воздушным объемом. Для этого узнайте объем каждой комнаты умножив длину, высоту и ширину стен, а затем воспользуйтесь вышеуказанной формулой.

Стоит отметить, что для большинства комнат можно делать только приток или вытяжку, но для пространств с повышенной влажностью (кухня, санузел) потребуется организовать рециркуляционную систему. Если в таблице стоит прочерк, значит комната не нуждается в вентилировании. В итоге у вас должно сойтись уравнение объема притока и объема вытяжки. Если этого не произошло, число воздухообмена в этих помещениях можно увеличить до необходимого показателя.

Если в таблице не указана какая-либо комната, рассчитайте для нее норму вентиляции жилых помещений по данным 3 куба воздуха в час на 1 кв. м, то есть по формуле: L=S*3, где S является площадью комнаты.

Все значения L должны быть кратны числу 5, поэтому при необходимости округляйте их до пяти в большую сторону. Рассчитайте L для всех комнат по отдельности сначала для притока воздуха, затем – для вытяжки, сложите показатели и сравните общие L притока и L вытяжки – они должны быть равны. Если значением притока получилось больше вытяжки, то чтобы соблюсти баланс увеличьте воздухообмен для тех комнат, где воздухообмен был минимально допустимым.

Рассчитаем вентиляцию по кратностям для дома с квадратурой 140 кв. м с такими комнатами:

  • кухня площадью 20 кв. м (S1);
  • спальня на 24 кв. м (S2);
  • рабочий кабинет – 16 кв. м (S3);
  • гостиная – 40 кв. м (S4);
  • прихожая – 8 кв. м (S5);
  • туалет – 2 кв. м (S6);
  • ванная – 4 кв. м (S7).

Высота потолков при этом равна 3,5 м. В доме проживает молодая пара без детей.

Необходимо вычислить объемы комнат, умножив квадратуру на высоту потолков. В итоге получаем кухню = 70 кубометров, спальню = 84, кабинет = 56, гостиную = 140, прихожую = 28, туалет = 7 и ванную = 14 кубометров.

Далее высчитываем необходимый объем воздуха по формуле L=n*V, записываем данные в таблицу и округляем значения до 5-ти.

В первой таблице нет кратности для гостиной, поэтому для нее можно высчитать норму, исходя из того, что на 1 кв. м помещения требуется 3 кубометра воздуха в час. Умножаем площадь гостиной на 3 и получаем 120 кубометров в час.

Теперь осталось сложить воздухообмены всех комнат для притока и отдельно для вытяжки и сравнить эти показатели. Получилось, что приток составил 265 кубометров, а вытяжка – 165, поэтому ее необходимо увеличить. Прибавьте значения вытяжки для тех комнат, где требуется более сильная вентиляция или там, где значения были минимально допустимые – в санузле и кухне.

В туалете и ванной лучше устанавливать лишь вытяжку, а в спальне, гостиной и рабочем кабинете – только приток. Эта мера позволит предотвратить застаивание неприятных запахов.

Расчет по санитарным нормам

Чтобы рассчитать воздухообмен в административно-бытовом или общественном здании по санитарным нормам, потребуется знать примерное количество человек, постоянно находящихся в помещении. Согласно нормам человеку, постоянно находящемуся в помещении, в час необходимо не менее 60 кубометров свежего воздуха, временному посетителю хватит и 20 кубометров.

Рассчитаем воздухообмен для того же дома. Если вспомнить нормы на 1 человека, получится формула (для спальни): L=2(человека)*60 кубометров. Чтобы рассчитать воздухообмен для кабинета, следует учитывать одного постоянного и одного временного человека: L=1*60+1*20. В гостиной молодая пара иногда встречается с двумя-тремя друзьями или родителями, поэтому для этой комнаты следует также учитывать временных посетителей.

Если рассчитать воздухообмен для всех помещений, взяв данные из первой таблицы, то станет очевидно, что объем свежего воздуха гораздо больше объема отработанного, а посему данные вытяжки следует увеличить, прибавив 195 кубометров/час, чтобы создать баланс. Увеличивать рекомендуется равномерно, распределяя по всем помещениям, но можно подать и в одну комнату, наиболее нуждающуюся в вентилировании, например, в кухню или ванную. То есть к показателю объема в кухне следует прибавить 195, и получится 285 кубометров в час.

Отработанный воздух из остальных больших комнат будет двигаться в кухню и выходить через отверстие посредством естественной тяги или засасываться вытяжными вентиляторами. Очень важно обеспечить такое движение воздушных масс, чтобы в квартире не застаивались запахи и влага.

Расчет по площади

Чтобы рассчитать вентиляцию по площади, надо учесть, что для жилых домов регламент предполагает подачу 3 кубов свежего воздуха в час на площадь в 1 кв. м. При этом не важно, сколько людей находится внутри.

Осталось посчитать вентиляцию по площади, и для этого предлагаем решить простое уравнение: L притока = L вытяжки = S всего дома *3.

Произведи расчеты, имеем следующую картину: L вытяжки 3=114*3=342 кубометра/ч

Подведение итогов

Из всех вышепредложенных примеров видно, что значение воздухообмена в каждом из вариантов разное, но все они считаются корректными. Каким из них руководствоваться – решать вам, но расчет по площади и кратностям обойдется более дешевле, чем по санитарным нормам. Он же гарантирует более комфортные условия для жизни, поэтому зачастую решающим фактором в выборе вентиляционной системы является финансовое положение заказчика.

Подбор воздуховода

Когда с расчетами покончено, можно приступать к выбору схемы вентиляции помещений, то есть продумывать план, делать чертежи и выбирать оборудование. Сегодня для вентиляционных систем используют прямоугольные и круглые воздуховоды. Если вы выбираете прямоугольный воздуховод, следите, чтобы соотношение сторон не превышало 3:1, иначе вентиляция будет постоянно шуметь, а давление в ней будет недостаточно высокое (не будет тяги).

Также при выборе необходимо учитывать, что нормальная скорость в магистрали должна достигать около 5 м/с (в ответвлениях примерно 3 м/с). Чтобы определить необходимые размеры сечения, воспользуйтесь диаграммой ниже – на ней изображена зависимость размера сечения от расхода воздуха и скорости его движения. Горизонталями отмечен расход воздуха, вертикалями – скорость, косыми линиями – соответствующие размеры воздуховода.

Подберите нужное сечение ответвлений магистрали, которые будут идти к каждой комнате и самой магистрали вентиляции, чтобы воздух подавался с расходом 360 кубометров в час (как в примере с нашим домом).

Если вы будете организовывать естественную вытяжку, то скорость течения воздуха в магистрали согласно нормам должна составлять не больше 1 м/ч. Расчет вытяжной вентиляции помещения должен происходит с учетом нормируемой скорости воздуха не больше 5 м/с для магистрали и 3 м/с – для ответвлений.

Надеемся, эта статья поможет вам правильно рассчитать вентиляцию воздуха в помещении и сделать свой дом комфортным. Грамотно произведенные расчеты позволят вам сэкономить не только на обустройстве вентиляционной системы, но и на капитальном ремонте в далеком будущем.

__________________________________________________

biostar-russia.ru


Смотрите также