Как сделать расчет вентиляции: формулы и пример расчёта приточно-вытяжной системы

Расчет вентиляции помещения в зависимости от числа людей

Второй сравнительно простой способ вычисления производительности вентиляционной системы – по числу находящихся в помещении людей. При этом в калькулятор вентиляции достаточно внести число пользователей и указать степень их активности.

Вычисления ведутся по формуле

Где L — необходимая производительность вентилирующей системы, м3/ч;

N — число людей;

L_норм — расход воздушной смеси на человека, согласно нормативам (объем).

Последний показатель принимается согласно санитарно-гигиеническим нормам:

• спокойствие (отдых, сон) — 20 м3/ч;
• умеренная активность — 40 м3/ч;
• активная деятельность (физическая работа, тренировки) — 60 м3/ч.

Таким образом, для комнаты с теми же, что и в предыдущем примере расчета вентиляции, размерами (20 м.кв.) при одновременной умеренной активности 5 человек (офисная работа) потребуется мощность системы

L = 5 х 40 = 200 м.куб.

Если речь идет не о частном доме, а об общественном заведении, следует руководствоваться другими показателями.

Однако для таких помещений производительность вентиляции рассчитывается индивидуально, в ходе проектирования системы (или здания в целом), и кратность воздухообмена считается только дополнительным, проверочным показателем.

Определение расхода воздуха по кратности

Расход в соответствии с кратностью зависит от того, сколько раз воздух должен обновиться в заданном объёме на протяжении определённого промежутка времени. Нормативы при этом в каждом случае рассчитываются отдельно. При этом используется промежуток времени, равный одному часу. Нормативы по кратности содержатся в СНиПе «2.08.01-89 Жилые здания. Дополнение 4».

расход воздуха в помещении

Вычисления выполняются по следующей формуле.

КВ = КР х ОП

В этой формуле применяются следующие обозначения:

• КВ — количество, которое должно поступить в течение часа;
• КР — кратность;
• ОП — объём помещения, для которого проводятся вычисления.

В каждом случае кратность может быть различной. Поэтому расчёты производятся отдельно. Затем определяется суммарный объём, который должен поступить в дом или выйти наружу в течение часа. При этом они производятся отдельно для поступающего воздуха в жилых комнатах и того, который должен быть выведен наружу через кухню, ванную или санузел.

Рассчитанный объём должен поступить в помещение, при этом через вытяжку должно выйти такое же количество. Обычно приточные каналы располагают в чистых помещениях: спальне, гостиной или детской, а вытяжные — в кухне или санузле. При этом неприятные запахи из туалета или кухни не будут попадать в жилые комнаты.

Если при определении вентиляции расчётная кратность оказалась ниже, чем указано в документе, то следует внести корректировки для того, чтобы вентиляционная система соответствовала нормам. Иногда после установке системы оказывается, что сделанная система не обеспечивает нужный объём свежего воздуха. В таком случае можно сделать дополнительные отверстия.

В упомянутом нормативном документе указаны не все типы помещений. В этом случае для определения объёма поступающего воздуха считают, что на каждый квадратный метр должно в течение часа поступать три кубометра.

При использовании нормативов по кратности нужно округлять полученный объём в большую сторону до ближайшего значения, кратного пяти.

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:

В таком же порядке рассчитываем производительность вытяжной вентиляции всего дома.

Выбор вентилятора

Выбирать конкретное устройство надо по производительности, форме вентиляционного канала или иным признакам. Существует много моделей бытовых вытяжных вентиляторов. Имеются разные типы конструкции:

Радиальные

С точки зрения функциональности более удачным выбором станет радиальная конструкция

. Она обеспечивает намного более высокое давление, способное преодолеть сопротивление протяженной сети воздуховодов. При этом, такие вентиляторы довольно громоздкие, внешний вид у них не такой привлекательный, как у осевых образцов. Кроме того,шум от радиальных конструкций намного сильнее , к тому же, он распространяется по вентиляционным каналам и строительным конструкциям, поэтому для бытовых вытяжных систем такие вентиляторы практически не используются.

Осевые

Для использования на кухне осевые канальные вентиляторы более удобны

, так как они имеют удобную и компактную конструкцию. Они снабжены выводным патрубком, который вставляется в вентиляционный канал. Снаружи остается лишь лицевая часть устройства, внешне напоминающая обычную вентиляционную решетку. При этом, давление, которое способен создать осевой вентилятор, намного ниже, чем у центробежных конструкций и не может преодолевать сопротивление каналов. Поэтому их часто устанавливают в отверстие оконного остекления или в специально проделанный проем в стене.

Рециркуляционные (фильтровальные) системы

При малой пропускной способности вентиляционных каналов может быть использовано рециркуляционное устройство

, не выводящее внутренний воздух полностью, а очищающее его при помощи фильтров. Оно пропускает воздух через фильтровальную систему, очищает его от взвесей, жировых или водяных паров, продуктов горения. Такой вариант удобен и хорошо очищает воздух, но требует частой смены фильтров, что непрактично. Чаще всего на кухне используется осевой вентилятор в сочетании с вытяжным зонтом, установленным над варочными поверхностями.

Современные модели

Существующие модели бытовых вытяжных вентиляторов практически все соответствуют требованиям по производительности и уровню шума

. Они имеют большой ресурс работоспособности и не нуждаются в каком-либо обслуживании, а стоимость таких устройств доступна всем. Большинство конструкций представляет собой осевой бесшумный вентилятор в пластиковом корпусе белого (чаще всего) цвета, предназначенном для встраивания в стеновой или иной вентиляционный канал.

Обустройство вентиляционного вытяжного канала

Для владельцев частных домов вопрос по устройству вентиляционной системы становится наиболее важным. Если от нее отказаться, то микроклимат в доме станет невыносимым, повысится влажность, воздух постоянно будет спертым. В особенности это станет заметно в зимнее время, когда держать окна открытыми невозможно.

Поэтому в обязательном порядке надо создать систему естественной вентиляции

, разветвленную по всем комнатам и выводящую отработанный воздух наружу. Все вентиляционные каналы охватывают внутренние помещения и объединяются в верхней точке в единую вентиляционную трубу. Еевысота над уровнем кровли должна быть не менее 50 см или, если скаты крыши достаточно крутые, не ниже конька.

Такая необходимость возникает оттого, что потоки ветра, перекатываясь через конек, могут изменить направление потока и направить выводимые массы воздуха обратно в помещение. В такой ситуации работающий вентилятор окажется абсолютно бесполезен. Поэтому, прежде чем начинать установку вытяжного вентилятора, надо проверить состояние вентиляционных каналов и, по возможности, исправить обнаруженные недостатки.

Правила использования измерительных устройств

При измерении скорости потока воздуха и его расхода в системе вентиляции и кондиционирования нужен правильный подбор приборов и соблюдение следующих правил их эксплуатации.

Это позволит получить точные результаты расчета воздуховода, а также составить объективную картину системы вентиляции.

Для того, чтобы зафиксировать средние показатели расхода, нужно выполнить несколько замеров. Их количество зависит от диаметра трубы или от размера сторон, если канал прямоугольной формы

Соблюдайте режим температур, который обозначен в паспорте прибора. Также следите за положением сенсора зонда. Он должен быть всегда ориентирован точно навстречу потоку воздуха.

Если не соблюдать это правило, результаты измерений будут искажены. Чем больше будет отклонение сенсора от идеального положения, тем выше будет погрешность.

3 Вытяжная система

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

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

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

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

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

Расчёт скорости воздуха в воздуховоде

При расчёте системы вентиляции один из основных показателей – кратность воздухообмена. Иными словами,какое количество воздушных масс необходимо для комфортного проветривания 1 м³ комнаты за 1 час. В данном случае также можно обратиться к разработочным таблицам, но следует знать, что все показатели в них округлены, поэтому более точные данные получаются при самостоятельных расчётах. Рассчитать кратность воздухообмена можно по формуле:

N = V / W, где

• V – количество свежих воздушных масс, которые поступают в помещение за 60 минут (м³/час);
• W – объём комнаты, м³.

Провести аэродинамические расчёты и вычислить скорость перемещения воздуха можно по следующей формуле:

ω = L / 3600 × S, где

• L – объём используемого воздуха за 1 час;
• S – площадь сечения воздуховода.

Нормы воздухообмена для квартиры

Как выполняется расчет?

На сегодняшний день существует несколько способов, позволяющих выполнить самостоятельный расчет воздушного обмена в разных по назначению помещениях.

Наиболее простыми способами является обустройство:

• на параметрах общей площади помещения;
• в соответствии с санитарными и гигиеническими нормами;
• согласно кратностям.

При наличии источников локального выброса вредных или загрязняющих веществ, рекомендуется устанавливать улавливающие и удаляющие установки в виде зонтичных отсосов.

Некоторыми производителями, выпускающими сложное оборудование, приборы изначально комплектуются отсосами, которые достаточно только подвести к воздуховодам.

Во всех остальных случаях требуется выполнить самостоятельные расчёты и правильно подобрать вентилирующее оборудование для производственного помещения.

Расчёты осуществляются в соответствии с размерами источников загрязнения (a*b) или его диаметром (d), при учёте скорости воздушного движения (ϑв) и всасывания (ϑ3), а также уровня размещения устройства (z).

• расчёт габаритов: A=a+0.8z, B=b+0.8z, при наличии круглых отсосов D=d+0.8z
• расчет объёма удаляемых воздушных масс: L=3600ϑхSз

Если нет уверенности в собственных силах, целесообразно доверить выполнение расчётов и подбор вентиляционной системы специалистам.

Способ расчета воздуховодов методом постоянных скоростей

Расчет воздуховодов вентиляции 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.

Схема разводки системы вентиляции.

Расчет воздуховода для монтажа системы вентиляции 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.

Как подобрать сечение воздуховода?

Система вентилирования, как известно, может быть канальной или бесканальной. В первом случае нужно правильно подобрать сечение каналов. Если принято решение устанавливать конструкции с прямоугольным сечением, то соотношение его длины и ширины должно приближаться к 3:1.

Длина и ширина сечения канальных воздуховодов с прямоугольной конфигурацией должны соотноситься как три к одному, чтобы уменьшить количество шума

Стандартная скорость перемещения воздушных масс по основному вентканалу должна составлять около пяти метров в секунду, а на ответвлениях — до трех метров в секунду. Это обеспечит работу системы с минимальным количеством шума. Скорость движения воздуха во многом зависит от площади сечения воздуховода.

Чтобы подобрать размеры конструкции, можно использовать специальные расчетные таблицы. В такой таблице нужно выбрать слева объем воздухообмена, например, 400 куб.м\ч, а сверху выбрать значение скорости — пять метров в секунду.

Затем нужно найти пересечение горизонтальной линии по воздухообмену с вертикальной линией по скорости.

С помощью этой диаграммы вычисляют сечение воздуховодов для канальной вентиляционной системы. Скорость движения в магистральном канале не должна превышать 5 м/сек

От этого места пересечения проводят линию вниз до кривой, по которой можно определить подходящее сечение. Для прямоугольного воздуховода это будет значение площади, а для круглого – диаметр в миллиметрах. Сначала делают расчеты для магистрального воздуховода, а затем – для ответвлений.

Таким образом расчеты делают, если в доме планируется только один вытяжной канал. Если же предполагается установить несколько вытяжных каналов, то общий объем воздуховода по вытяжке нужно разделить на количество каналов, а затем провести расчеты по изложенному принципу.

Эта таблица позволяет подобрать сечение воздуховода для канальной вентиляции с учетом объемов и скорости перемещения воздушных масс

Кроме того, существуют специализированные калькуляционные программы, с помощью которых можно выполнить подобные расчеты. Для квартир и жилых домов такие программы могут быть даже удобнее, поскольку дают более точный результат.

На нормальный воздухообмен оказывает влияние такое явление как обратная тяга, со спецификой которой и способами борьбы с ней ознакомит рекомендуемая нами статья.

Подбор сечения воздуховода

Канальная система вентиляции используется в многоэтажных офисных зданиях и торговых центрах

Системы вентиляции бывают канальными и бесканальными. В первом случае при расчетах вентиляции для жилых и производственных помещений определяют сечение решеток воздуховода. Принято правило, что длина и ширина вентиляционного канала должны соотноситься как 3:1, при этом скорость по главному воздуховоду составляет 5 м/с, а на ответвлениях – 3 м/с.

Для определения сечения воздуховода используют специальные диаграммы. В них с одной стороны размещена шкала объема вентиляции, а с другой стороны – скорость воздуха в м/с. Следует найти пересечение, выбрав значение 5 м/с по шкале скорости воздуха и вычисленное значение необходимого объема приточного воздуха по шкале объема воздухообмена. Таким образом определяется площадь сечения для прямоугольного воздуховода или диаметр для круглого канала. Рассчитав параметры для основного канала, вычисляют характеристики для ответвлений.

Если все расчеты сделаны правильно, после монтажа вентсистемы в квартире или доме всегда будет комфортный микроклимат. По представленным формулам и правилам можно проектировать новую вентиляцию или дорабатывать старую.

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 м3/час, N – число работников, m – объем воздуха на человека в течение часа. Последний параметр нормируется СНиП и составляет 30 м3/час – в проветриваемом цеху, 60 м3/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.

Определение производительности по воздуху

Схема вытяжной вентиляции 3-х помещений

Производительность по воздуху рассчитывается двумя способами: по кратности воздухообмена и по количеству людей. При расчете производительности вентиляции, кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа меняется воздух в помещении с заданной площадью.

Производительность по кратности воздухообмена (L , м³/ч) рассчитывают по формуле: L = n * S * H
где
n – кратность воздухообмена для определенного типа помещения. В соответствии со СНиП для жилых квартир принимают n=1; для общественных помещений (офисов, магазинов, кинотеатров) и производственных цехов n=2;
S – площадь помещения, м²;
H – высота заданного помещения, м.

Производительность по количеству людей (L , м³/ч): L = N * Lнорм
где
N – предполагаемое количество людей в помещении;
Lнорм — нормируемый расход воздуха на одного человека, м³/ч. Эту величину регламентируют СНиП. Для человека, который находится в состоянии покоя (имеются в виду жилые квартиры и дома);
Lнорм составляет 20 м³/ч. Для людей, которые находятся на работе в офисе Lнорм=40 м³/ч, а для выполняющих физическую нагрузку, Lнорм=60 м³/ч.

Большее из двух полученных значений принимают за производительность приточно-вытяжной установки или вентилятора. При выборе этого типа оборудования делают поправку на потери производительности, которые возникают в сети воздуховодов за счет аэродинамического сопротивления.

Расчет местной вытяжки

Вытяжная вентиляция

Если на производстве происходят выбросы вредных веществ, то их необходимо улавливать непосредственно на максимально близком расстоянии от источника загрязнения. Это сделает их удаление более результативным. Как правило, источниками выброса становятся различные технологические емкости, также загрязнять атмосферу может работающее оборудование. Чтобы улавливать выделяемые вредные вещества используют локальные вытяжные устройства – отсосы. Обычно они имеют вид зонта и устанавливаются над источником паров или газов. В некоторых случаях такие установки идут в комплекте с оборудованием, в других – мощности и размеры рассчитывают. Выполнить их несложно, если знать правильную формулу расчета и иметь некоторые исходные данные.

Чтобы сделать расчет необходимо провести некоторые замеры и выяснить следующие параметры:

• размер источника выброса, длину сторон, сечение, если он имеет прямоугольную или квадратную форму (параметры a x b) ;
• если источник загрязнения имеет круглую форму, необходимо знать его диаметр (параметр d);
• скорость движения воздуха в зоне, где происходит выброс (параметр vв);
• скорость всасывания в районе системы вытяжки (зонта) (параметр vз);
• планируемая или имеющаяся высота установки вытяжки над источником загрязнения (параметр z). При этом нужно помнить, что чем ближе расположена вытяжка к источнику выброса, тем эффективнее улавливаются загрязняющие вещества. Поэтому зонт нужно располагать максимально низко над емкостью или оборудованием.

Формулы расчета для прямоугольных вытяжек выглядят следующим образом:

A = a + 0.8z, где A – это сторона вентиляционного устройства, a – сторона источника загрязнения, z – расстояние от источника выброса до вытяжки.

B = b + 0.8z, где B – это сторона вентиляционного устройства, b – сторона источника загрязнения, z – расстояние от источника выброса до вытяжки.

Если вытяжная установка будет иметь круглую форму, то рассчитывается ее диаметр. Тогда формула будет выглядеть следующим образом:

D = d + 0.8z, где D – диаметр вытяжки, d– диаметр источника загрязнения, z– расстояние от источника выброса до вытяжки.

Вытяжное устройство делается в форме конуса, причем угол должен быть не больше 60 градусов. В противном случае эффективность вентиляционной системы снизится, так как по краям образуются зоны, где застаивается и воздух. Если в помещении показатели скорости воздуха более 0,4 м/с, то конус необходимо оборудовать специальными откидными фартуками, чтобы предотвратить рассеивание выделяемых веществ и защитить их от внешнего воздействия.

Знать габаритные размеры вытяжки необходимо, так как от этих параметров будет зависеть качество воздухообмена. Определить количество вытяжного воздуха можно по следующей формуле: L = 3600vз х Sз, где под L понимается расход воздуха (м3/ч), vз – скорость воздуха в вытяжном устройстве (для определения данного параметра используется специальная таблица), Sз – площадь проема вентиляционной установки.

Если зонт имеет прямоугольную или квадратную форму, то его площадь вычисляется по формуле S =A*B, где A и B – стороны фигуры. Если вытяжное устройство имеет форму круга, то его размер вычисляется по формуле S=0,785D, где D – диаметр зонта.

Вычисляем диаметры вентканалов

Дальнейшие расчеты несколько сложнее, поэтому каждый этап мы сопроводим примерами вычислений. Результатом станет диаметр и высота вентиляционных шахт нашего одноэтажного здания.

Весь объем вытяжного воздуха мы распределили на 3 канала: 100 м. куб. принудительно удаляет вытяжка на кухне в период включения плиты, оставшийся 271 кубометр уходит по двум одинаковым шахтам естественным образом. Расход через 1 воздуховод получится 271 / 2 = 135.5 м³/ч. Площадь сечения трубы определяется по формуле:

• F – площадь поперечного сечения вентканала, м²;
• L – расход вытяжки через шахту, м³/ч;
• ʋ — скорость движения потока, м/с.

Как рассчитать сечение и диаметр одной трубы в примере:

1. Находим размер поперечника в квадратных метрах F = 135.5 / 3600 х 1 = 0.0378 м².
2. Из школьной формулы площади круга определяем диаметр канала D = 0.22 м. Выбираем ближайший больший воздуховод из стандартного ряда – Ø225 мм.
3. Если речь идет о заложенной внутрь стены кирпичной шахте, то под найденное сечение подойдет размер вентканала 140 х 270 мм (удачное совпадение, F = 0.0378 м. кв.).

Кирпичные шахты имеют строго фиксированные размеры — 14 х 14 и 27 х 14 см

Диаметр отводящей трубы под бытовую вытяжку считается аналогичным образом, только скорость потока, нагнетаемого вентилятором, принимается больше – 3 м/с. F = 100 / 3600 х 3 = 0.009 м² или Ø110 мм.