В данной статье речь пойдет о проектировании общеобменной механической вентиляции преимущественно в общественных/административных и промышленных зданиях. Мы не будем касаться здесь вопросов аварийной и противодымной вентиляции, а также местных отсосов, душирования и тепловых завес.
Рассмотрим принципиальные этапы расчета.
Заранее скажем, что ничего нового в этой статье написано не будет. Расчет основывается на существующей нормативной документации, а конкретно СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», и особо полюбившихся автору справочниках советского и постсоветского периода, рекомендациях зарубежных изготовителей оборудования.
Сразу оговоримся, что для произведения расчета необходимо иметь хотя бы минимальную базу – план помещений с их назначением.
Расчет систем вентиляции и их проектирование должны производиться квалифицированными специалистами. Технический и проектный департаменты компании "Аиркат Климатехник" обладают необходимыми компетенциями и ресурсами для грамотного подбора вентиляционного оборудования и разработке проектов вентиляции и кондиционирования помещений.
Если у Вас есть готовый проект
Вы можете сравнить экономические показатели эксплуатации вентиляционных установок различных поставщиков СРАВНИТЬОсновные этапы расчета системы вентиляции
1. Требуемые параметры микроклимата в помещениях
В первую очередь определяются параметры микроклимата обслуживаемых помещений. Здесь необходимо отметить следующее важное замечание – какие параметры мы обеспечиваем: допустимые или оптимальные. На этом этапе определяется, что за систему мы рассчитываем: вентиляции или кондиционирования?
Вопрос этот важен, и вполне конкретно изложен в п.5.1-5.16 СП 60.13330.2012.
2. Расход приточного воздуха
Согласно п.7.4.1 СП 60.13330.2012: «Требуемый расход приточного воздуха (наружного или смеси наружного и рециркуляционного) следует определять по расчету в соответствии с приложением И, и принимать большую из величин, необходимую для обеспечения санитарно-гигиенических норм или норм взрывопожароопасности», – и п.7.4.2 – «Расход наружного воздуха в помещении следует принимать не менее:
а) минимального расхода наружного воздуха, рассчитанного по приложениям И и К;
б) расхода воздуха, удаляемого системами местных отсосов, вытяжной общеобменной вентиляции, технологическим оборудованием, с учетом нормируемого дисбаланса».
Если упростить приведенные в приложении И формулы, то на выходе мы получим следующее:
1. Для ассимиляции преимущественно явного тепла (когда значение углового коэффициента луча процесса больше или равно 40000 кДж/кг):
2. Для ассимиляции избытков влаги:
3. По нормируемой кратности:
4. Количество наружного воздуха, приходящееся на людей в помещении:
где:
– избыточный явный и полный тепловой потоки в помещении, Вт;
W – влагопоступления в помещении, кг/ч;
k – кратность воздухообмена, 1/ч;
S – площадь помещения, м2;
H – высота помещения (для помещений высотой более 6 метров следует остановиться на этой отметке), м;
N – количество людей в помещении, шт;
Нормативные кратности приведены в соответствующих нормативных документах.
Даже если мы считаем расход приточного воздуха по кратностям, мы, тем не менее, должны задаваться некими температурами притока и вытяжки (удаляемого воздуха).
Если помещение является офисным, то параметры удаляемого воздуха можно принять равными параметрам внутреннего.
Температуру притока следует рассчитывать, при этом есть определённые сложности. Как мы видим из формулы для ассимиляции явного тепла, то расход воздуха будет изменяться в зависимости от разницы температур, т.е. при разнице в 1°С будет один расход, а если 3°С – то требуемый расход окажется меньше. Но здесь главное не «перегнуть палку» в погоне за малым расходом, ведь заданную температуру нужно как то обеспечить. Да и плюс может получиться ситуация, с которой вероятно многие знакомы – когда сидишь под струёй от кондиционера сплит-системы.
3. Расчет воздухораспределения
«Воздухораспределение в большинстве помещений общественного назначения (школы; торговые магазины и предприятия общественного питания; учреждения отдыха, туризма и лечения; клубы и др.) практически не изучено.
Расчетом в основном определяется количество и температура воздуха, подаваемого в помещение, а размеры, число и расположение приточных и вытяжных устройств принимаются интуитивно. Это часто приводит к возникновению дискомфортных зон в помещениях, и, как следствие, к ухудшению самочувствия находящихся в них людей, а иногда к выключению вентиляции».
На данный момент на рынке вентиляционного оборудования представлено много производителей воздухораспределителей и у каждого из них есть рекомендации по расчету того или иного типа воздухораспределителя. Они также выпускаю программный пакет для упрощения расчетов.
Выделяя суть:
1. Существуют различные типы струй (плоские, конические, веерные например), каждая из которых лучше решает те или иные задачи.
2. При выборе воздухораспределителя нужно помнить о его длине струи.
3. Если температура струи отличается от температуры воздуха в помещении, то она будет отклоняться от первоначального направления (так например у систем воздушного отопления струи «всплывают»).
4. В СП 60.13330.2012, в приложениях Б и В есть регламент на допустимые скорость и температуру в струе приточного воздуха на входе в рабочую/обслуживаемую зону.
3.1 Расчет количества диффузоров и решеток
Количество воздухораспределителей определяется одной из следующих зависимостей:
Непосредственно окончанием расчета воздухораспределения является теоретическая оценка соответствия получаемых параметров скорости и температуры воздуха на входе в рабочую зону допустимым пределам, см. приложения Б и В СП 60.13330.2012.
4. Аэродинамический расчет сети
На этом поприще существует очень много САПР, так что считаю достаточным привести формулу нахождения диаметров воздуховода:
2-4 м/с – на ответвлениях к воздухораспределителям;
4-6 м/с – на магистральных участках;
6-8 м/с – на участке после вентилятора.
5. Подбор оборудования
Подбор оборудования осуществляется согласно требуемой схеме обработки воздуха, аэродинамическим параметрам сети, требованиям к энергоэффективности системы, чистоте подаваемого воздуха, акустическим характеристикам и т.п.
Специалисты компании AirСut осуществляют профессиональный расчет систем вентиляции и кондиционирования любой сложности. Получить консультацию по вентиляционным установкам , заказать проект системы вентиляции, подобрать необходимое оборудование можно в любом из филиалов компании «Аиркат Климатехник».
Вы можете заказать расчет|консультацию
Только проверенные решения от AirCut. В своей сфере - мы лучшие, благодаря богатому опыту.Микроклимат помещений здания любого назначения должен соответствовать санитарно-гигиеническим нормам для обеспечения оптимального или допустимого режима работы или жизнедеятельности людей. Параметры микроклимата преимущественно обеспечивают системы приточной вентиляции, а ее расчет сводится к определению количества приточного воздуха.
Вредные выделения, влияющие на микроклимат помещений
Состав и количество вредностей, выделяемых в помещения, зависит от функционального назначения здания и происходящих в нем технологических процессов. В жилых и общественных зданиях имеют место только выделения от жизнедеятельности людей, в то время как в производственных помещениях состав вредностей может быть каким угодно, все зависит от технологического процесса. Все вредности подразделяются на несколько видов:
- Вредности от жизнедеятельности человека (выделения влаги, углекислоты, тепла).
- Выделение вредных паров или аэрозолей различных веществ во время технологического процесса. Высокая концентрация этих веществ оказывает пагубное влияние на здоровье работающих в комнате людей.
- В производственных зданиях нередки технологические процессы с повышенным выделением водяных паров, что вызывает высокую влажность и выпадение конденсата на холодных поверхностях. Такие условия для работы не соответствуют санитарным нормам.
- Выделения тепла от разогретого технологического оборудования или продукции. Излишки теплоты, воздействующие на здоровье человека в течение рабочей смены, также оказывают на него негативное влияние.
Для гражданских зданий расчет выполняется, как правило, по вредностям, указанным в п.1. В зданиях промышленного назначения требуется рассчитать количество приточного воздуха, необходимого для уменьшения концентрации каждого из видов вредных выделений, а принять значение по самому большему из результатов.
Вернуться к оглавлению
Вычисление по укрупненным показателям
Укрупненные показатели для расчета отражают расход приточного воздуха на одну единицу объема помещения, одного человека или один источник вредных выделений. Параметры микроклимата в помещениях гражданских зданий регламентируются санитарными нормами и требованиями. Для каждого вида здания существуют свои нормативы, в них указаны значения кратности воздухообмена для комнат различного назначения. В этом случае расчет производится по формуле:
- V – объем помещения, м3;
- k – кратность воздухообмена в 1 час.
Кратность – это число, которое показывает, сколько раз за один час воздух в помещении будет полностью обновлен. При значении 1 количество воздуха будет равняться объему комнаты. В остальных случаях, которые не учитывают эти нормативы, существуют показатели оптимального количества приточного воздуха на 1 человека. Эти нормативы прописаны в СНиП 41-01-2003 и составляют для проветриваемых помещений 30 м3/ч на одного человека, а для непроветриваемых – 60 м3/ч. Тогда для расчета используется формула:
- L – необходимое количество наружного воздуха для притока, м3/ч;
- N – количество людей, постоянно находящихся в помещении, чел;
- m – количество притока на 1 человека в час.
Вычисление по этой формуле также приемлемо в случае, если другие виды вредных выделений в пространство комнаты производственного назначения очень незначительны. Когда имеется один или несколько одинаковых источников, от которых исходят вредные пары или аэрозоли, метод подсчета по укрупненным показателям применим при условии, что известно количество наружного воздуха, потребное для каждого из них. Тогда значение m будет показывать величину притока на 1 источник, а параметр N в формуле означать их количество.
Вернуться к оглавлению
Описание методов вычисления
При наличии в промышленном здании множества источников, которые во время технологического процесса испускают пары вредных веществ, требуется провести по каждому из этих веществ. Для этого выясняют, какие именно вещества выделяются и в каком количестве, после чего можно посчитать в пределах одной комнаты их концентрацию на 1 м3 и сравнить ее со значением предельно допустимой концентрации (ПДК) для каждого вида веществ. Эти значения установлены нормативной документацией. В случае превышения ПДК высчитывают количество притока, которое должны обеспечить вентиляционные системы. Для этого используют формулу:
L = MB / yдоп – y0, где:
- L – необходимая величина притока, м3/ч;
- MB – интенсивность выделения вредного вещества за единицу времени, мг/ч;
- yдоп – концентрация этого вещества в воздухе помещения, мг/м3;
- y0 – его концентрация в приточном воздухе, мг/м3.
Считают величину притока для каждого вредного выделения, после чего принимают для вентиляции наибольший из результатов.
Для нейтрализации излишков теплоты используют следующую формулу для определения величины притока:
L = Lмо +
В этой формуле параметры:
- Lмо – объем вытяжки из рабочей или обслуживаемой зоны (рабочая зона занимает пространство на высоту 2 м от нулевой отметки чистых полов) местными отсосами или на технологические нужды, м3/ч;
- Q – количество тепла от технологического оборудования или разогретой продукции, Вт;
- tмо – температура воздушной смеси, которую удаляют системы местных отсосов из рабочей зоны, ⁰С;
- tпом – температура воздушной смеси, удаляемой из оставшейся части комнаты над рабочей зоной вытяжной вентиляцией, ⁰С;
- tп – температура обработанного приточного воздуха, ⁰С;
- С – теплоемкость воздушной смеси, принимается 1,2 кДж (м3⁰С).
Излишнее тепло от технологических процессов удаляют с помощью вытяжной системы и, как правило, используют повторно (утилизация).
Начнем, пожалуй, с естественной и . Как понятно из названия, к первому типу относятся проветривание и все, что никак не связано с устройствами. Соответственно, к механической вентиляции относятся вентиляторы, вытяжки, приточные клапаны и другая техника для создания принудительного потока воздуха.
Хороша умеренной скоростью этого потока, что создает комфортные условия в помещении для человека – ветер не ощущается. Хотя правильно установленная качественная принудительная вентиляция также не приносит сквозняков. Но есть и минус: при низкой скорости потока воздуха при естественной вентиляции необходимо более широкое сечение для его подачи. Как правило, наиболее эффективное проветривание обеспечивается с полностью открытыми окнами или дверьми, что ускоряет процесс воздухообмена, но может негативно сказаться на здоровье жильцов, особенно в зимний период года. Если мы проветриваем дом, частично открыв окна или полностью открыв форточки, на такое проветривание необходимо около 30–75 минут, а здесь возможно замерзание оконной рамы, что вполне может привести к конденсату, а холодный воздух, поступающий длительное время, ведет к проблемам со здоровьем. Открытые настежь окна ускоряют воздухообмен в помещении, сквозное проветривание займет примерно 4–10 минут, что безопасно для оконных рам, но при таком проветривании почти все тепло в доме выходит наружу, и долгое время температура внутри помещений достаточно низка, что опять-таки повышает риск заболеваний.
Не стоит также забывать про набирающие популярность приточные клапаны, которые устанавливаются не только на окнах, но и на стенах внутри комнат (стеновой приточный клапан), если конструкция окон не предусматривает такие клапаны. Стеновой клапан осуществляет инфильтрацию воздуха и представляет собой продолговатый патрубок, устанавливаемый в стену насквозь, закрытый с обеих сторон решетками и регулируемый изнутри. Он может быть как полностью открытым, так и закрытым тоже полностью. Для удобства в интерьере рекомендуется ставить такой клапан рядом с окном, поскольку его можно будет спрятать под тюлем, и поток проходящего воздуха будет нагреваться радиаторами, расположенными под подоконниками.
Для нормальной циркуляции воздуха по всей квартире необходимо обеспечить его свободное перемещение. Для этого на межкомнатных дверях ставят переточные решетки, чтобы воздух спокойно перемещался от приточных систем к вытяжным, проходя по всему дому, через все комнаты. Важно учитывать, что правильным считается такой поток, при котором самая пахнущая комната (туалет, ванная комната, кухня) – последняя. Если нет возможности установить переточную решетку, достаточно просто оставить зазор между дверью и полом, примерно 2 см. Этого вполне достаточно, чтобы воздух легко перемещался по дому.
В случаях, когда естественной вентиляции не хватает или нет желания ее устраивать, переходят к использованию механической 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:
- Вытяжные. Для удаления использованного воздуха.
- Приточные. Для впуска чистого воздуха.
- Рекуперационные. Приточно-вытяжные. Удаляют использованный и впускают чистый.
В современном мире схемы вентиляции включают в себя различное дополнительное оборудование:
- Устройства для подогрева или охлаждения подаваемого воздуха.
- Фильтры для очистки запахов и примесей.
- Приборы для увлажнения и распределения воздуха по помещениям.
При расчёте вентиляции учитывают следующие величины:
- Расход воздуха в куб.м./час.
- Давление в воздушных каналах в атмосферах.
- Мощность подогревателя в квт-ах.
- 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.