Расчет систем вентиляции. Расчет естественной вентиляции — все формулы и примеры расчетов Как рассчитать систему вентиляции

Не всегда есть возможность пригласить специалиста для проектирования системы инженерных сетей. Что делать если во время ремонта или строительства вашего объекта потребовался расчет воздуховодов вентиляции? Можно ли его произвести своими силами?

Расчет позволит составить эффективную систему, которая будет обеспечивать бесперебойную работу агрегатов, вентиляторов и приточных установок. Если все подсчитано правильно, то это позволит уменьшить траты на закупку материалов и оборудования,а в последствии и на дальнейшее обслуживание системы.

Расчет воздуховодов системы вентиляции для помещений можно проводить разными методами. Например, такими:

• постоянной потери давления;
• допустимых скоростей.

Типы и виды воздуховодов

Перед расчетом сетей нужно определить из чего они будут изготовлены. Сейчас применяются изделия из стали, пластика, ткани, алюминиевой фольги и др. Часто воздуховоды изготовляют из оцинкованной или нержавеющей стали, это можно организовать даже в небольшом цеху. Такие изделия удобно монтировать и расчет такой вентиляции не вызывает проблем.

Кроме этого, воздуховоды могут различаться по внешнему виду. Они могут быть квадратного, прямоугольного и овального сечения. Каждый тип обладает своими достоинствами.

• Прямоугольные позволяют сделать системы вентиляции небольшой высоты или ширины, при этом сохраняется нужная площади сечения.
• В круглых системах меньше материала,
• Овальные совмещают плюсы и минусы других видов.

Для примера расчета выберем круглые трубы из жести. Это изделия, которые используют для вентиляции жилья, офисных и торговых площадей. Расчет будем проводить одним из методов, который позволяет точно подобрать сеть воздуховодов и найти ее характеристики.

Способ расчета воздуховодов методом постоянных скоростей

Нужно начинать с плана помещений.

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

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

Номограмма для выбора размеров

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

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

Для ответвлений:

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

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

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

Руч=Руч·Руч.

Элементы сети и местные сопротивления

Имеют значение и потери на элементах сети (решетки, диффузоры, тройники, повороты, изменение сечения и т. д.). Для решеток и некоторых элементов эти значения указаны в документации. Их можно рассчитать и произведением коэффициента местного сопротивления (к. м. с.) на динамическое давление в нем:

Рм. с.=ζ·Рд.

Где Рд=V2·ρ/2 (ρ – плотность воздуха).

К. м. с. определяют из справочников и заводских характеристик изделий. Все виды потерь давлений суммируем для каждого участка и для всей сети. Для удобства это сделаем табличным методом.

Сумма всех давлений будет приемлимой для этой сети воздуховодов, а потери на ответвлениях должны быть в пределах 10% от полного располагаемого давления. Если разница больше, необходимо на отводах смонтировать заслонки или диафрагмы. Для этого производим расчет нужного к. м. с. по формуле:

ζ= 2Ризб/V2,

где Ризб – разница располагаемого давления и потерь на ответвлении. По таблице выбираем диаметр диафрагмы.

Нужный диаметр диафрагмы для воздуховодов.

Правильный расчет воздуховодов вентиляции позволит подобрать нужный вентилятор выбрав у производителей по своим критериям. Используя найденное располагаемое давление и общий расход воздуха в сети, это будет сделать несложно.

Качество воздушной среды в цехах регламентируется законодательством, нормативы установлены в СНиП и ТБ. На большинстве объектов эффективный воздухообмен невозможно сформировать посредством естественной системы, и необходимо устанавливать оборудование. Важно добиться нормативных показателей. Для этого выполняется расчет приточно-вытяжной вентиляции производственного помещения.

В нормативах предусмотрены различные виды загрязнений:

• избыточное тепло от работы машин и механизмов;
• испарения, в которых содержатся вредные вещества;
• избыточная влажность;
• различные газы;
• человеческие выделения.

Методика расчета предлагает анализ по каждому из виду загрязнений. Результаты не суммируются, а в работу принимается наибольшее значение. Так, если на производстве максимальный объем нужен для удаления излишков тепла, именно этот показатель принимается для вычислений технических параметров структуры. Приведем пример расчета вентиляции производственного помещения, площадью 100 м 2 .

Воздухообмен на промышленной площадке, площадью 100 м 2

На производстве должна выполнять следующие функции:

1. удалять вредные вещества;
2. очищать среду от загрязнений;
3. удалять излишнюю влагу;
4. выводить за пределы здания вредные выбросы;
5. регулировать температурный режим;
6. формировать приток чистого потока;
7. в зависимости от особенностей площадки и погодных условий, нагревать увлажнять или охлаждать поступающий воздух.

Поскольку каждая функция требует дополнительной мощности от вентиляционной структуры, поэтому выбор оборудования следует делать с учетом всех показателей.

Местная вытяжка

Если в технологических процессах производства на одном из участков происходят выбросы вредных веществ, то рядом с источником, согласно нормативам нужно установить местную вытяжку. Так удаление будет более эффективным.

Чаще всего таким источником являются технологические резервуары. Для таких объектов используются специальные установки – отсосы в виде зонтиков. Его размеры и мощность рассчитываются с использованием следующих параметров:

• размеры источника в зависимости от формы: длина сторон (a*b) или диаметр (d);
• скорость потоков в зоне источника (vв);
• скорость всасывания установки (vз);
• высота размещения отсоса над резервуаром (z).

Стороны прямоугольного отсоса рассчитываются по формуле:
А=а +0,8z,
где А – сторона отсоса, а – сторона резервуара, z – расстояние между источником и устройством.

Стороны круглого устройства рассчитываются по формуле:
D=d +0,8z,
где D – диаметр устройства, d – диаметр источника, z – расстояние между отсосом и резервуаром.

Преимущественно имеет форму конуса, угол которого не должен превышать 60 градусов. Если в цехе скорость масс более 0,4 м/сек, то устройство следует укомплектовать фартуком. Количество вытяжного воздуха устанавливается по формуле:
L=3600vз*Sa,
где L – расход воздуха в м3/час, vз – скорость потока в вытяжке, Sa – рабочая площадь отсоса.

Мнение эксперта

Результат нужно учитывать в проектировании и расчетах обещеобменной системы.

Общеобъемная вентиляция

Когда выполнен расчет местной вытяжки, виды и объемы загрязнений, можно делать математический анализ нужного объема воздухообмена. Наиболее простой вариант, когда на площадке нет технологических загрязнений, и в вычисления принимаются только человеческие выделения.

В этом случае задачей является достижение санитарных норм и чистоты производственных процессов. Необходимый объем для сотрудников вычисляется по формуле:
L=N*m,
где L – количество воздуха в м 3 /час, N – число работников, m – объем воздуха на человека в течение часа. Последний параметр нормируется СНиП и составляет 30 м 3 /час – в проветриваемом цеху, 60 м 3 /час – в закрытом.

Если вредные источники существуют, то задача вентиляционной системы снизить загрязнения до предельных норм (ПДК). Математический анализ выполняется по формуле:
О = Мв \ (Ко - Кп),
где О – расход воздуха, Мв – масса вредных веществ, выделяющихся в воздух за 1 час, Ко – концентрация вредных веществ, Кп – число загрязнений в притоке.

Так же вычисляется и приток загрязнений, для этого использую следующую формулу:
L = Мв / (yпом – yп),
где L – объем притока в м3/час, Мв – весовое значение вредных веществ, выделяющихся в цеху в мг/час, yпом – удельная концентрация загрязняющих веществ в м3/час, yп – концентрация загрязнений из приточного воздуха.

Расчет общеобменной вентиляции производственных помещений не зависит от его площади, здесь важны другие факторы. Математический анализ для конкретного объекта — сложен, в нем нужно учитывать множество данных и переменных, следует пользоваться специальной литературой и таблицами.

Приточная вентиляция

Расчет производственных помещений целесообразно выполнять по укрупненным показателям, которые выражают расход поступающего воздуха на единицу объема комнаты, на 1 человека или 1 источник загрязнений. В нормативах установлены свои нормы для различных производств.

Формула такова:
L=Vk
где L – объем приточных масс в м 3 /час, V – объем помещения в м 3 , k – кратность обмена воздуха.
Для помещения, площадью в 100 м 3 и высотой в 3 метра для 3-кратной смены воздуха потребуется: 100*3*3+=900 м 3 /час.

Расчет вытяжной вентиляции производственных помещений осуществляется после определения нужных объемов приточных масс. Их параметры должны быть аналогичны, так для объекта, площадью в 100 м 3 при высоте потолков в 3 метра и трехкратном обмене вытяжная система должна откачивать те же 900 м 3 /час.

Проектирование включает в себя массу аспектов. Все начинается с составления технического задания, в котором определяется ориентация объекта по сторонам света, назначение, планировка, материалы конструкций здания, особенности используемых технологий и режим работы.

Объемы вычислений – большие:

• климатические показатели;
• кратность воздухообмена;
• распределение воздушных масс внутри здания;
• определение воздуховодов, в том числе их форм, месторасположения, мощностей и других параметров.

Затем составляется генеральная схема, и вычисления продолжаются. На этом этапе учитывается номинальное давление в системе и его потерю, уровень шумов на производстве, длина системы воздуховодов, количество изгибов и иные аспекты.

Резюмируем

Правильный математический анализ для определения параметров воздухообмена на производстве может сделать только специалист, используя различные данные, переменные и формулы.

Самостоятельные работы приведут к ошибкам, а в результате: нарушению санитарных норм и технологических процессов. Поэтому, если на вашем предприятии нет специалиста с должным уровнем квалификаций, лучше воспользоваться услугами профильной компании.

• Производительность системы, обслуживающей до 4-х помещений.
• Размеры воздуховодов и воздухораспределительных решеток.
• Сопротивление воздухопроводной сети.
• Мощность калорифера и ориентировочные затраты на электроэнергию (при использовании электрического калорифера).

Если нужно подобрать модель с увлажнением, охлаждением или рекуперацией - воспользуйтесь калькулятором на сайте Breezart.

Пример расчета вентиляции с помощью калькулятора

На этом примере мы покажем, как рассчитать приточную вентиляцию для 3-х комнатной квартиры, в которой живет семья из трех человек (двое взрослых и ребенок). Днем к ним иногда приезжают родственники, поэтому в гостиной может длительное время находиться до 5 человек. Высота потолков квартиры — 2,8 метра. Параметры помещений:

Нормы расхода для спальни и детской зададим в соответствии с рекомендациями СНиП — по 60 м³/ч на человека. Для гостиной ограничимся 30 м³/ч, поскольку большое количество людей в этой комнате бывает нечасто. По СНиП такой расход воздуха допустим для помещений с естественным проветриванием (для проветривания можно открыть окно). Если бы мы и для гостиной задали расход воздуха 60 м³/ч на человека, то требуемая производительность для этого помещения составила бы 300 м³/ч. Стоимость электроэнергии для нагрева такого количества воздуха оказалась бы очень высокой, поэтому мы пошли на компромисс между комфортом и экономичностью. Для расчета воздухообмена по кратности для всех помещений выберем комфортный двукратный воздухообмен.

Магистральный воздуховод будет прямоугольным жестким, ответвления — гибкими шумоизолированными (такое сочетание типов воздуховодов не самое распространенное, но мы выбрали его в демонстрационных целях). Для дополнительной очистки приточного воздуха будет установлен угольно-пылевой фильтр тонкой очистки класса EU5 (расчет сопротивления сети будем вести при загрязненных фильтрах). Скорости воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума на решетках оставим равными рекомендуемым значениям, которые заданы по умолчанию.

Расчет начнем с составления схемы воздухораспределительной сети. Эта схема позволит нам определить длину воздуховодов и количество поворотов, которые могут быть как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости (нам нужно посчитать все повороты под прямым углом). Итак, наша схема:

Сопротивление воздухораспределительной сети равно сопротивлению самого длинного участка. Этот участок можно разделить на две части: магистральный воздуховод и самое длинное ответвление. Если у вас есть два ответвления примерно одинаковой длины, то нужно определить, какое из них имеет большее сопротивление. Для этого можно принять, что сопротивление одного поворота равно сопротивлению 2,5 метров воздуховода, тогда наибольшее сопротивление будет иметь ответвление, у которого значение (2,5* кол-во поворотов + длина воздуховода) максимально. Выделять из трассы две части необходимо для того, чтобы можно было задать разный тип воздуховодов и разную скорость воздуха для магистрального участка и ответвлений.

В нашей системе на всех ответвлениях установлены балансировочные дроссель-клапаны, позволяющие настроить расходы воздуха в каждом помещении в соответствии с проектом. Их сопротивление (в открытом состоянии) уже учтено, поскольку это стандартный элемент вентиляционной системы.

Длина магистрального воздуховода (от воздухозаборной решетки до ответвления в помещение № 1) — 15 метров, на этом участке есть 4 поворота под прямым углом. Длину приточной установки и воздушного фильтра можно не учитывать (их сопротивление будет учтено отдельно), а сопротивление шумоглушителя можно принять равным сопротивлению воздуховода той же длины, то есть просто посчитать его частью магистрального воздуховода. Длина самого длинного ответвления составляет 7 метров, на нем есть 3 поворота под прямым углом (один — в месте ответвления, один — в воздуховоде и один — в адаптере). Таким образом, мы задали все необходимые исходные данные и теперь можем приступать к расчетам (скриншот). Результаты расчета сведены в таблицы:

Расчет воздухопроводной сети

• Для каждого помещения (подраздел 1.2) рассчитывается производительность, определяется сечение воздуховода и подбирается подходящий воздуховод стандартного диаметра. По каталогу Арктос определяются размеры распределительных решеток с заданным уровнем шума (используются данные для серий АМН, АДН, АМР, АДР). Вы можете использовать и другие решетки с такими же размерами — в этом случае возможно незначительное изменение уровня шума и сопротивления сети. В нашем случае решетки для всех помещений оказались одинаковыми, поскольку при уровне шума в 25 дБ(А) допустимый расход воздуха через них составляет 180 м³/ч (решеток меньшего размера в этих сериях нет).
• Сумма расходов воздуха по всем трем помещениям дает нам общую производительность системы (подраздел 1.3). При использовании VAV-системы производительность системы будет на треть ниже за счет раздельной регулировки расхода воздуха в каждом помещении. Далее рассчитывается сечение магистрального воздуховода (в правой колонке — для VAV системы) и подбираются подходящие по размерам воздуховоды прямоугольного сечения (обычно дается несколько вариантов с разным соотношением размеров сторон). В конце раздела рассчитывается сопротивление воздухопроводной сети, которое получилось весьма большим — это связано с использованием в вентсистеме фильтра тонкой очистки, который имеет высокое сопротивление.
• Мы получили все необходимые данные для комплектации воздухораспределительной сети, за исключением размера магистрального воздуховода между ответвлениями 1 и 3 (в калькуляторе этот параметр не рассчитывается, поскольку конфигурация сети заранее неизвестна). Однако площадь сечение этого участка можно легко рассчитать вручную: из площади сечения магистрального воздуховода нужно вычесть площадь сечения ответвления №3. Получив площадь сечения воздуховода, его размер можно определить по .

Расчет мощности калорифера и выбор приточной установки

Рекомендуемая модель Breezart 550 Lux имеет программно настраиваемые параметры (производительность и мощность калорифера), поэтому в скобках указана производительность, которая должна быть выбрана при настройке ПУ. Можно заметить, что максимально возможная мощность калорифера этой ПУ на 11% ниже расчетного значения. Недостаток мощность будет заметен только при температуре наружного воздуха ниже -22°С, а это бывает не часто. В таких случаях приточная установка будет автоматически переключаться на меньшую скорость для поддержания заданной температуры на выходе (функция «Комфорт»).

В результатах расчета помимо требуемой производительности системы вентиляции указывается максимальная производительность ПУ при заданном сопротивлении сети. Если эта производительность оказывается заметно выше требуемого значения, можно воспользоваться возможностью программного ограничения максимальной производительности, которая доступна для всех вентустановок Breezart. Для VAV-системы максимальная производительность указывается для справки, поскольку регулировка ее производительности производится автоматически в процессе работы системы.

Расчет стоимости эксплуатации

В этом разделе рассчитывается стоимость электроэнергии, затрачиваемой на нагрев воздуха в холодный период года. Затраты для VAV-системы зависят от ее конфигурации и режима работы, поэтому принимаются равными среднему значению: 60% от затрат обычной системы вентиляции. В нашем случае можно сэкономить снижая расход воздуха ночью в гостиной, а днем — в спальне.

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.

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

Главная » Отделочные работы » Расчет систем вентиляции. Расчет естественной вентиляции — все формулы и примеры расчетов Как рассчитать систему вентиляции