Расчет труб для вентиляции график. Расчет естественной и принудительной вентиляции помещения. Пошаговая инструкция по определению производительности системы

Благоприятный микроклимат в помещении - важное условие жизнедеятельности человека. Его в совокупности определяют температура, влажность и подвижность воздуха. Отклонения параметров негативно сказываются на здоровье и самочувствии, вызывают перегрев или переохлаждение тела. Недостаток кислорода приводит к гипоксии мозга и других органов.

Расчет и нормативы

Расчет вентиляции помещения производят при проектировании объекта согласно СНиП 13330.2012, 41-01-2003, 2.08.01-89. Но возникают случаи, когда ее работа неэффективна. Если проверка тяги бумажными полосками или пламенем зажигалки не выявила нарушение проходимости вентканалов, значит, вытяжная вентиляция не справляется со своими функциями по причине неправильно подобранного сечения.

Для чего нужна вентиляция

Задача вентиляции - обеспечить необходимый воздухообмен в помещении, создать оптимальные или приемлемые условия для длительного пребывания человека.

Исследования установили, что 80% времени люди проводят в помещениях. За один час в спокойном состоянии человек выделяет в окружающую среду 100 кКал. Теплоотдача происходит конвекцией, излучением и испарением. При недостаточно подвижном воздухе перенос энергии с поверхности кожи в пространство замедляется. В результате страдают многие функции организма, возникает ряд заболеваний.

Отсутствие или недостаточная вентиляция, особенно в помещениях с повышенной влажностью, приводит к застойным явлениям. Они сопровождаются нашествием трудновыводимых плесневых грибков, неприятными запахами и постоянной сыростью. Влага неблагоприятно отражается на строительных конструкциях, приводит к гниению деревянных и коррозии металлических элементов.

При избыточной тяге увеличивается выход воздушных масс в атмосферу, что зимой приводит к потере большого количества тепла. Растут затраты на отопление дома.

Качество и чистота воздуха - основной фактор, который определяет эффективность вентиляции. Загрязняющие испарения от строительных материалов, мебели, пыль и углекислый газ должны своевременно удаляться из помещения.

Существует обратная ситуация, когда воздух в доме или квартире гораздо чище, чем на улице. Выхлопные газы на оживленной трассе, дым или копоть, ядовитые загрязнения промышленных предприятий способны отравить атмосферу внутри помещений. Например, в центре большого города содержание угарного газа в 4-6 раз, диоксида азота в 3-40 раз, сернистого газа в 2-10 раз выше, чем в сельской местности.

Расчет вентиляции производят, чтобы определить вид системы воздухообмена, ее параметры, при которых будут сочетаться энергоэфективность жилья и благоприятный микроклимат в помещениях.

Параметры микроклимата для расчета

Нормативы согласно ГОСТ 30494-2011 определяют оптимальные и допустимые параметры качества воздуха в соответствии с назначением помещений. Они классифицируются стандартами на первую и вторую категорию. Это места, где люди отдыхают в положении лежа или сидя, занимаются учебой, умственным трудом.

В зависимости от периода года и назначения помещения установлены оптимальная и допустимая температура 17-27°С, относительная влажность 30-60% и скорость воздуха 0,15-0,30 м/с.

В жилых помещениях при расчете вентиляции определяют необходимый воздухообмен с применением удельных норм, в производственных - по допустимой концентрации загрязняющих веществ. При этом количество углекислого газа в воздухе не должно превышать 400-600 см³/м³.

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу внутренней перепланировки . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Виды вентиляционных систем по способу создания тяги

Движение воздушных масс возникает в результате разницы давления между слоями воздуха. Чем больше градиент, тем сильнее побуждающая сила. Для ее создания применяют естественную, принудительную или комбинированную систему вентиляции, где используются приточные, вытяжные или рециркуляционные (смешанные) способы удаления воздуха. В промышленных и общественных зданиях предусмотрены аварийная и противодымная вентиляции.

Естественное вентилирование

Естественная вентиляция помещений происходит согласно физическим законам - за счет разницы температур и давлений между наружным и внутренним воздухом. Еще во времена Римской империи инженеры устанавливали в домах знати подобия шахт, которые служили для проветривания.

В комплекс естественной вентиляции входят наружные и внутренние проемы, фрамуги, форточки, стеновые и оконные клапаны, вытяжные шахты, вентканалы, дефлекторы.

Качество вентилирования зависит от объема проходящих воздушных масс и траектории их движения. Самым благоприятным является вариант, когда окна и двери расположены в противоположных концах комнаты. В этом случае при циркуляции воздуха происходит полноценная его замена по всему помещению.

Вытяжные каналы размещают в помещениях с наибольшим уровнем загрязнения, неприятных запахов и влажности - кухнях, санузлах. Приточный воздух поступает из других комнат и выдавливает отработанный на улицу.

Чтобы вытяжка работала в нужном режиме, ее верх должен находиться выше крыши дома на 0,5-1 м. Это создает необходимую разницу давлений для перемещения воздуха.

Естественная вентиляция бесшумна, не потребляет электроэнергии, не требует больших вложений на устройство. Воздушные массы, проникающие извне, не приобретают дополнительных свойств - не подогреваются, не очищаются и не увлажняются.

Рециркуляция воздуха ограничивается пределами одной квартиры. Из соседних помещений подсоса быть не должно.

Принудительная вентиляция стала использоваться с середины 19 века. Сначала большие вентиляторы применяли на рудниках, в трюмах кораблей, сушильных цехах. С появлением электрических двигателей в проветривании помещений произошла революция. Появились регулируемые приборы не только для промышленных, но и для бытовых нужд.

Теперь наружному воздуху при прохождении через систему принудительного вентилирования сообщают дополнительные ценные качества - его очищают, увлажняют или осушают, ионизируют, подогревают или охлаждают.

Вентиляторы и эжекторы перемещают большие объемы воздушных масс на значительных площадях. В систему входят электродвигатели, пылеуловители, нагреватели, шумоглушители, приборы контроля и автоматики. Их встраивают в воздуховодные каналы.

Видео описание

Подробнее о расчете вентиляции с рекуператором рассказывают в этом видео:

Расчет естественной вентиляции жилых помещений

Расчет заключается в определении расхода приточного воздуха L в холодный и теплый период года. Зная эту величину, можно подобрать площадь сечения воздуховодов.

Дом или квартиру рассматривают как единый воздушный объем, где циркуляция газов происходит через открытые двери или подрезанное на 2 см от пола полотно.

Приток происходит сквозь негерметичные окна, наружные ограждения и путем проветривания, удаление - через вытяжные вентканалы.

Объем находят по трем методикам - кратности, санитарным нормам и площади. Из полученных значений выбирают наибольшее. Перед тем, как рассчитать вентиляцию, определяют назначение и характеристики всех помещений.

Основная формула для первого расчета:

L=nхV, м³/ч, где

• V - объем комнаты (произведение высоты на площадь),
• n - кратность, определяемая по СНиП 2.08.01-89 в зависимости от расчетной температуры в помещении в зимний период.

По второй методике объем рассчитывают исходя из удельной нормы на человека, регламентируемой СНиП 41-01-2003. Учитывают количество постоянно проживающих людей, наличие газовой плиты и санузла. По таб.М1 расход 60 м³/чел в час.

Третий способ - по площади.

• А - площадь помещения, м²,
• k - нормативный расход на м².

Расчет системы вентиляции: пример

Трехкомнатный дом общей площадью 80 м². Высота помещений 2,7 м. Проживает три человека.

• Гостиная 25 м²,
• спальня 15 м²,
• спальня 17 м²,
• санузел - 1,4² м²,
• ванна - 2,6 м²,
• кухня 14 м² с четырехкомфорной плитой,
• коридор 5 м².

Отдельно находят расход по притоку и вытяжке, чтобы объем входящего воздуха был равен удаляемому.

• гостиная L=25х3=75м³/ч, кратность по СниП.
• спальни L=32х1=32 м³/ч.

Общий расход по притоку:

L общ=Lгост.+Lспал.=75+32=107 м³/ч.

• санузел L= 50 м³/час (таб.СНиП 41-01-2003),
• ванна L= 25 м³/час.
• кухня L=90 м³/час.

Коридор по притоку не нормируется.

По вытяжке:

L=Lкух.+Lсануз.+ L ванны=90+50+25=165 м³/ч.

Приточный расход меньше вытяжки. Для дальнейших расчетов принимается наибольшая величина L=165 м³/ч.

По санитарным нормам расчет проводят исходя из количества жильцов. Удельный расход на одного человека составляет 60 м³.

L общ.=60х3=180м/ч.

С учетом временных посетителей, для которых установленный расход воздуха 20м/ч, можно принять L=200 м³/ч.

По площади расход определяют с учетом нормативной скорости воздухообмена 3м²/час на 1 м² жилого помещения.

L=57х3=171 м³/ч.

По результатам расчетов расход по санитарным нормам 200 м³/ч, кратности 165 м³/ч, по площади 171 м³/ч. Хотя все варианты правильны, при первом для проживающих условия будут комфортнее.

Итог

Зная воздушный баланс жилого дома, подбирают размер сечения воздуховодов. Чаще всего используют прямоугольные каналы с соотношением сторон 3:1 или круглые.

<

Для удобного расчета сечения можно воспользоваться онлайн калькулятором или диаграммой, где учитываются скорость и расход воздуха.

При вентиляции с естественным побуждением скорость в магистральных и ответвляющихся воздуховодах принимают равной 1 м/ч. В принудительной системе 5 и 3 м/ч соответственно.

При требуемом воздухообмене 200 м/ч достаточно выполнить естественную систему вентиляции. При больших объемах перемещаемого воздуха применяют смешанную рециркуляцию. В каналах монтируют рассчитанные по производительности приборы, которые обеспечат необходимые параметры микроклимата.

Теперь, зная из 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 , 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

   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:
Диаметр круглого воздуховода	Размеры прямоугольного воздуховода	Площадь сечения воздуховода	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:

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 или, при ручном расчете, принять равным типовому значению (см. раздел ).

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 для кого-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.

Уровень шума системы вентиляции

О том, как сделать «тихую» систему вентиляции, которая не будет мешать спать по ночам, рассказывается в разделе .

Проектирование системы вентиляции

Для точного расчета параметров системы вентиляции и разработки проекта обращайтесь в . Вы также можете рассчитать с помощью калькулятора ориентировочную .

— это система, при которой отсутствует принудительная движущая сила: вентилятор или другой агрегат, а перетекание воздуха происходит под воздействием перепадов давления. Основные составляющие системы — это вертикальные каналы, начинающиеся в вентилируемом помещении и заканчивающиеся выше уровня кровли как минимум на 1 м. Расчет их количества, а также определение их места расположения производится на этапе проектирования строения.

Перепад температур в нижней и верхней точке канала способствует тому, что воздух (в доме он теплее, чем снаружи) поднимается вверх. Главными показателями, которые воздействуют на силу тяги являются: высота и сечение канала. Помимо них на эффективность работы системы естественной вентиляции влияет теплоизоляция шахты, повороты, препятствия, сужения в ходах, а также ветер, причем он может и способствовать тяге, и снижать ее.

Такая система имеет довольно простое обустройство и не требует значительных затрат как при монтаже, так и во время эксплуатации. В нее не входят механизмы с электроприводами, она работает бесшумно. Но у естественной вентиляции есть и недостатки:

• эффективность работы напрямую зависит от атмосферных явлений, поэтому используется она не оптимально большую часть года;
• производительность невозможно отрегулировать, единственное, что подлежит корректировке — это воздухообмен, и то лишь в сторону уменьшения;
• в холодное время года является причиной значительных теплопотерь;
• в жару не работает (отсутствует перепад температур) и воздухообмен возможен лишь через открытые форточки;
• при неэффективной работе могут возникнуть в помещении сырость и сквозняки.

Нормы производительности и каналы естественной вентиляции

Оптимальным вариантом расположения каналов является ниша в стене строения. При прокладывании следует помнить, что наилучшая тяга будет при ровной и гладкой поверхности воздуховодов. Для обслуживания системы, то есть чистки, нужно запроектировать встроенный люк с дверью. Чтобы мусор и различные осадки не оказывались внутри шахт над ними устанавливается дефлектор.

Согласно строительным нормам минимальная производительность системы должна исходить из следующего расчета: в тех комнатах, где постоянно находятся люди, каждый час должно происходить полное обновление воздуха. Что касается других помещений, то должно удаляться:

• из кухни — не менее 60 м³/час при использовании электроплиты и не менее 90 м³/час при применении газовой;
• ванны, уборной — не менее 25 м³/час, если санузел совмещенный, то не менее 50 м³/час.

При проектировании системы вентиляции коттеджей самой оптимальной является модель, при которой предусматривается прокладка общей вытяжной трубы через все помещения. Но если такой возможности нет, то вентиляционные ходы прокладываются из:

Таблица 1. Кратность воздухообмена вентиляции.

• санузла;
• кухни;
• кладовки — при условии, что ее дверь открывается в жилую комнату. Если же она ведет в холл или кухню, то можно оборудовать лишь приточный канал;
• котельной;
• из комнат, которые разграничены с помещениями с вентиляцией более чем двумя дверьми;
• если дом в несколько этажей, то, начиная со второго, при наличии входных дверей с лестницы каналы прокладывают также и с коридора, а при отсутствии — из каждого помещения.

Во время расчета количества каналов необходимо брать во внимание то, как оборудован пол на первом этаже. Если он деревянный и смонтирован на лагах, то предусматривается отдельный ход для вентиляции воздуха в пустотах под таким полом.

Кроме определения количества воздуховодов, в расчет системы вентиляции входит определение оптимального сечения каналов.

Вернуться к оглавлению

Параметры каналов и расчет вентиляции

При прокладывании воздуховодов могут использоваться как прямоугольные блоки, так и трубы. В первом случае минимальный размер стороны равняется 10 см. Во втором наименьшая площадь сечения воздуховода — 0,016 м², что соответствует диаметру трубы — 150 мм. По каналу с такими параметрами может проходить объем воздуха равный 30 м³/час при условии, что высота трубы будет более 3 м (при меньшем показателе естественная вентиляция не обеспечивается).

Таблица 2. Производительность канала вентиляции.

В том случае если требуется усилить производительность воздуховода, то либо расширяется площадь сечения трубы, либо увеличивается длина канала. Длина, как правило, обуславливается местными условиями — количеством и высотой этажей, наличием чердака. Чтобы сила тяги в каждом из воздуховодов была равной, на этаже протяженность каналов должна быть одинакова.

Чтобы определить какого размера требуется проложить каналы вентиляции, необходимо рассчитать то количество воздуха, которое нужно удалить. Принимается, что в помещения поступает воздух снаружи, далее он распространяется в комнаты с вытяжными шахтами и через них выводится.

Расчет производится поэтажно:

1. Определяется наименьшее количество воздуха, которое должно поступать снаружи — Q п, м³/час, значение находится по таблице из СП 54.13330.2011 «Здания жилые многоквартирные» (таблица 1);
2. Согласно нормативам определяется наименьшее количество воздуха, которое нужно вывести из дома — Q в, м³/час. Параметры указаны в разделе «Нормы производительности и каналы естественной вентиляции»;
3. Полученные показатели сравнивают. За минимальную производительность — Q р, м³/час — принимают большую из них;
4. Для каждого этажа определяется высота канала. Этот параметр устанавливается на основании размеров всего строения;
5. Согласно таблице (таблица 2) находится число стандартных каналов, при этом их суммарная производительность не должна быть меньше минимальной расчетной;
6. Полученное число каналов распределяют между помещениями, где воздуховоды должны быть в обязательном порядке.

При устройстве системы вентиляции важно правильно подобрать и определить параметры всех элементов системы. Необходимо найти требуемое количество воздуха, подобрать оборудование, рассчитать воздуховоды, фасонные элементы и другие комплектующие вентиляционной сети. Как проводится расчет воздуховодов вентиляции? Что влияет на их размер и сечение? Разберем этот вопрос подробнее.

Воздуховоды необходимо рассчитывать с двух точек зрения. Во-первых, подбирается необходимое сечение и форма. При этом необходимо учитывать количество воздуха и другие параметры сети. Также уже при изготовлении рассчитывается количество материала, например, жести, для изготовления труб и фасонных элементов. Такой расчет площади воздуховодов позволяет заранее определить количество и стоимость материала.

Типы воздуховодов

Для начала пару слов скажем и материалах и типах воздуховодов. Это важно из-за того, что в зависимости от формы воздуховодов существуют особенности его расчета и выбора площади поперечного сечения. Также важно ориентироваться и на материал, так как от него зависит особенности движения воздуха и взаимодействие потока со стенками.

Если коротко, то воздуховоды бывают:

• Металлические из оцинкованной или черной стали, нержавейки.
• Гибкие из алюминиевой или пластиковой пленки.
• Жесткие пластиковые.
• Тканевые.

По форме воздуховоды изготовливаются круглого сечения, прямоугольного и овального. Наиболее часто используются круглые и прямоугольные трубы.

Большая часть из описанных воздуховодов изготовливаются в заводских условиях, например, гибкие из пластика или тканевые, и изготовить их на объекте или в небольшой мастерской сложно. Большая часть изделий, которым требуется расчет, производят из оцинкованной стали или нержавейки.

Из оцинкованной стали изготовляются как прямоугольные, так и круглые воздуховоды, причем для производства не требуется особо дорогостоящее оборудование. В большинстве случаев достаточно гибочного станка и устройства для изготовления круглых труб. Не считая мелкого ручного инструмента.

Расчет поперечного сечения воздуховода

Основная задача, которая возникает при расчете воздуховодов - это выбор поперечного сечения и формы изделия. Этот процесс проходит при проектировании системы как в специализированных компаниях, так и при самостоятельном изготовлении. Необходимо провести расчет диаметра воздуховода или сторон прямоугольника, выбрать оптимальное значение площади поперечного сечения.

Расчет поперечного сечения проводят двумя способами:

• допустимых скоростей;
• постоянной потери давления.

Метод допустимых скоростей проще для неспециалистов, поэтому рассмотрим в общих чертах его.

Расчет сечения воздуховодов методом допустимых скоростей

Расчет сечения воздуховода вентиляции методом допустимых скоростей базируется на нормированной максимальной скорости. Скорость выбирается для каждого типа помещения и участка воздуховода в зависимости от рекомендуемых значений. Для каждого типа здания существуют максимально допустимые скорости в магистральных воздуховодах и ответвлениях, выше которых использование системы затруднено из-за шума и сильных потерь давления.

Рис. 1 (Схема сети для расчета)

В любом случае, перед началом расчета необходимо составить план системы. Для начала необходимо рассчитать требуемое количество воздуха, которое нужно подать и удалить из помещения. На этом расчете будет базироваться дальнейшая работа.

Сам процесс расчета сечения методом допустимых скоростей упрощенно состоит из таких этапов:

1. Создается схема воздуховодов, на которой отмечаются участки и расчетное количество воздуха, которое будет по ним транспортироваться. Лучше на ней же указать все решетки, диффузоры, изменения сечения, повороты и клапаны.
2. По подобранной максимальной скорости и количеству воздуха рассчитывается сечение воздуховода, его диаметр или размер сторон прямоугольника.
3. После того, как известны все параметры системы, можно подобрать вентилятор необходимой производительности и напора. Подбор вентилятора базируется на расчете падения давления в сети. Это существенно сложнее, чем просто подобрать сечение воздуховода на каждом участке. Этот вопрос мы рассмотрим в общих чертах. Так как иногда просто подбирают вентилятор с небольшим запасом.

Для расчета необходимо знать параметры максимальной скорости воздуха. Их берут из справочников и нормативной литературы. В таблице приведены значения для некоторых зданий и участков системы.

Нормативная скорость

Значения приблизительные, но позволяют создать систему с минимальным уровнем шума.

Рис, 2 (Номограмма круглого жестяного воздуховода)

Как использовать этих значения? Их необходимо подставить в формулу или использовать номограммы (схемы) для разных форм и типов воздуховодов.

Номограммы обычно даются в нормативной литературе или в инструкции и описании воздуховодов конкретного производителя. Например, такими схемами комплектуются все гибкие воздуховоды. Для труб из жести данные можно найти в документах и на сайте производителя.

В принципе, можно не использовать номограмму, а найти требуемую площадь сечения, исходя из скорости воздуха. А площади подобрать по диаметру или ширине и длине прямоугольного сечения.

Пример

Рассмотрим пример. На рисунке приведена номограмма для круглого воздуховода из жести. Номограмма полезна еще и тем, что на ней можно уточнить потери давления на участке воздуховода при заданной скорости. Эти данные потребуются в дальнейшем для подбора вентилятора.

Итак, какой воздуховод подобрать на участке сети (ответвлении) от решетки до магистрали, по которому будет прокачиваться 100 м³/ч? На номограмме находим пересечения заданного количества воздуха с линией максимальной скорости для ответвления 4 м/с. Также недалеко от этой точки находим ближайший (больший) диаметр. Это труба диаметром 100 мм.

Таким же образом находим сечение для каждого участка. Все подобрано. Теперь осталось провести подбор вентилятора и расчет воздуховодов и фасонных частей (если это необходимо для производства).

Подбор вентилятора

Составляющей частью метода допустимых скоростей является расчет потерь давления в сети воздуховодов для подбора вентилятора необходимой производительности и напора.

Потери давления на прямых участках

В принципе, требуемую производительность вентилятора можно узнать путем сложения необходимого количества воздуха для всех помещений здания и подбором подходящей модели в каталоге производителя. Но проблема в том, что максимальное количество воздуха, указанное в документации к вентилятору, он способен подать лишь без сети воздуховодов. А при подключении трубы его производительность будет падать в зависимости от потери давления в сети.

Для этого в документации каждому вентилятору дается диаграмма производительности в зависимости от падения давления в сети. А как же рассчитать это падение? Для этого необходимо определить:

• падение давления на ровных участках воздуховодов;
• потери на решетках, поворотах, тройниках и других фасонных элементах и препятствиях в сети (местных сопротивлениях).

Потери давления на участках воздуховодов рассчитываются по той же приведенной номограмме. От точки пересечения линии скорости движения воздуха в подобранном воздуховоде и его диаметра находим потери давления в паскалях на метр. Далее высчитываем полные потери давления на участке определенного диаметра умножением удельной потери на длину.

Для нашего примера с воздуховодом 100 мм и скоростью около 4 м/с потери давления будут составлять около 2 Па/м.

Потери давления на местных сопротивлениях

Расчет потерь давления на поворотах, изгибах, тройниках, изменения сечения и переходах существенно сложнее чем на прямых участках. Для такого на той же приведенной выше схеме указываются все элементы, которые могут препятствовать движению.

Рис 3 (Некоторые к. м. с.)

Далее необходимо для каждого такого местного сопротивления в нормативной литературе найти коэффициент местного сопротивления (к. м. с), который обозначается буквой ζ (дзетта). Потеря давления на каждом таком элементе находится по формуле:

Pм. с.=ζ×Pд

где Pд=V2×ρ/2 - динамическое давление (V - скорость, ρ - плотность воздуха).

Например, если на уже рассматриваемом нами участке диаметром 100 мм со скоростью движения воздуха 4 м/с будет находиться круглый отвод (поворот 90 градусов) к. м. с. которого 0,21 (по таблице), потери давления на нем будут составлять

• Pм. с.=0,21 · 42·(1,2/2) = 2,0 Па.

Средняя плотность воздуха при температуре 20 градусов составляет 1,2 кг/м3.

Рис 4 (Пример таблицы)

По найденным параметрам подбирается вентилятор.

Расчет материала для воздуховодов и фасонных элементов

Расчет площади воздуховодов и фасонных изделий необходим при их производстве. Он делается для того, чтобы определить количество материала (жести) для изготовления участка трубы или какого-либо фасонного элемента.

Для расчета необходимо использовать лишь формулы из геометрии. Например, для круглого воздуховода находим диаметр окружности, умножением которого на длину участка получим площадь наружной поверхности трубы.

Для изготовления 1 метра трубопровода диаметром 100 мм потребуется: π·D·1=3.14·0.1·1=0.314 м² жести. Также необходимо учитывать от 10-15 мм запаса на соединение. Также рассчитывается и прямоугольный воздуховод.

Расчет фасонных частей воздуховодов осложнен тем, что для него не существует определенных формул, как для круглого или прямоугольного сечения. Для каждого элемента необходимо проводить раскрой и рассчитывать необходимое количество материалов. Это делается на производстве или в жестяных мастерских.