3 Аэрация помещений
Аэрацией называют управляемую естественную очистку воздуха
Для достижения максимальной эффективности такого воздухообмена в зданиях устанавливаются фрамуги с нижним, верхним или средним подвесом. Чтобы их легче было открывать, их оснащают приспособлениями с ручным либо механическим приводом.
Проёмы аэрационных фонарей защищаются от ветра глухими стенками или щитами, монтированными на кровле здания. Такая конструкция исключает обратное перемещение загрязнённых воздушных потоков из верхней зоны в рабочую.
Подача воздуха путём аэрации в тёплое время года должна происходить в направлении сверху вниз на расстоянии не больше 1,8 м от пола. В холодный период направление необходимо изменить на обратное, а расстояние увеличить до 4 м.
Главное условие хорошей аэрации в большом здании заключается в определении оптимального размера открывающихся фрамуг при наиболее неблагоприятных условиях и скорости ветра, равной нулю. В процессе расчётов определяется необходимый воздухообмен, скорость воздуха внутри вентиляционных каналов, а также площадь вытяжных и приточных проёмов. Для вычислений потребуется знать:
- температуру наружного воздуха;
- температуру в здании и в рабочей зоне;
- средний температурный режим в здании;
- степень нагрева удаляемых потоков;
- высоту расположения центров приточных и вытяжных аэрационных проёмов от пола;
- количество избыточной теплоты, выделяющейся в помещении;
- градиент температуры (изменение температуры по высоте помещения);
- коэффициенты местных сопротивлений приточных и вытяжных фрамуг;
- плотность воздуха.
Распределение объемов вытяжки по помещениям и определение площади поперечного сечения каналов
Итак, найден объем воздуха, который должен поступить помещения квартиры в течение часа и, соответственно, выведен за это же время.
Далее, исходят их количества вытяжных каналов, имеющихся (или планируемых к организации – при проведении самостоятельного строительства) в квартире или доме. Полученный объем необходимо распределить между ними.
Для примера, вернемся к таблице выше. Через три вентиляционных канала (кухня, санузел и ванная) необходимо отвести 240 кубометров воздуха в час. При этом из кухни по расчетам должно отводиться не менее 125 м³, из ванной и туалета по нормативам – не менее, чем по 25 м³. Больше – пожалуйста.
Поэтому напрашивается такое решение: кухне «отдать» 140 м³/час, а оставшееся — разделить поровну между ванной и санузлом, то есть по 50 м³/час.
Ну а зная объем, который необходимо отвести в течение определённого времени – несложно подсчитать ту площадь вытяжного канала, которая гарантированно справится с задачей.
Правда, для расчетов требуется еще и значение скорости воздушного потока. А она тоже подчиняется определённым правилам, связанным с допустимыми уровнями шума и вибрации. Так, скорость потока воздуха на вытяжных вентиляционных решетках при естественной вентиляции должна быть в пределах диапазона 0,5÷1,0 м/с.
Приводить формулу расчета здесь не будем – сразу предложим читателю воспользоваться онлайн-калькулятором, который определит требуемую минимальную площадь сечения вытяжного канала (отдушины).
Калькулятор расчета минимальной площади сечения вентиляционной отдушины
Укажите запрашиваемые значения и нажмите«РАССЧИТАТЬ ПЛОЩАДЬ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВЫТЯЖНОГО КАНАЛА»Какой объем воздуха должен пройти через вытяжной канал, м⁹/часОжидаемая скорость воздушного потока на входе в вентиляционный канал, м/с
Обладая элементарными знаниями в геометрии, полученную площадь несложно привести к размерам прямоугольника. Правда, при этом должно соблюдаться условие – соотношение длинной и короткой стороны – не более, чем 3:1.
Нередко вентиляционные решетки имеют и круглое окно. Значит, необходимо пересчитать площадь сечения в диаметр. Или же требуется сделать переход от прямоугольного сечения на круглое. В обоих случаях будет полезен третий калькулятор, предназначенный специально для такой цели.
Перейти к расчётам
Укажите запрашиваемые данные и нажмите«РАССЧИТАТЬ ДИАМЕТР ВОЗДУХОВОДА»Расчет провести: — по расчитанной площади поперечного сечения — как эквивалент площади прямоугольного канала Площадь поперечного сечения, см²Ширина канала, ммВысота канала, мм
Полученное значение будет ориентиром при приобретении стандартных деталей с круглым сечением. Естественно, округление при этом делается в бо́льшую сторону.
Вычисление и расчет вентиляционных каналов
Вычисление естественной системы проветривания канального вида сближается к установлению активного разреза воздуховодов, какие с целью доступа необходимого числа воздуха выражают противодействие, надлежащее вычисленному напряжению.
Для самого длительного тракта сети устанавливают издержки напряжения в каналах воздуховода как сумму издержкой напряжения в абсолютно всех его местах. В каждом из них издержки давления формируются с потерь на трение (RI) и издержек в местах противодействия (Z):
- где R — удельная потеря напряжения по длине участка от трения, Па/м;
- l — длина участка, м.
Площадь живого сечения воздуховодов, м2:
- где L — расход воздуха, м3/ч;
- v — скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с (равна 0,5… 1,0 м/с).
Задавая скорость движения воздуха по вентиляции, и прочитывают площадь его активного сечения и масштабы. При помощи специализированных номограмм либо табличных расчётов для округлой формы воздуховодов устанавливают издержки напряжения на трение.
Какой дефлектор выбрать
Если вы хотите установить колпак – усилитель тяги с минимальными затратами и не обслуживать изделие в процессе эксплуатации, рекомендуем остановиться на статичных моделях – дефлекторе Волпера либо ЦАГИ. Последний вариант предпочтительнее для собственноручного изготовления.
Рекомендации по выбору различных дефлекторов:
- При недостатке либо отсутствии тяги лучше ставить динамические версии колпаков – ротационный или флюгер.
- Покупая вращающуюся насадку, не гонитесь за дешевизной. В недорогих изделиях применен открытый шарнир – обычная втулка, которая замерзнет зимой. Подбирайте флюгер или турбодефлектор с закрытым подшипником.
- Н-образный колпак пригодится в местности с постоянными сильными ветрами. В остальных случаях лучше брать ЦАГИ.
Дефлекторы Astato приобретайте по желанию – усилитель будет работать в любых условиях. Но помните: движущиеся части насадки нужно периодически обслуживать.
Простой способ расчета скорости воздуха в воздуховоде
Для расчета величины скорости воздуха нужно объем перемещаемого воздуха в м3/ч разделить на 3600 (количество секунд в часе) и разделить на площадь сечения воздуховода, либо введите значения в поля ниже.
Примеры расчета скорости воздуха в квадратном воздуховоде
Пример № 1 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 100 м3
- воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм
Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 0,69 м/с
Пример № 2 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 500 м3
- воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм
Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 3,47 м/с
Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде прямоугольного сечения
Пример № 3 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 100 м3
- воздуховод прямоугольный 200 мм на 400 мм
Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 0,35 м/с
Пример № 4 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 500 м3
- воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм
Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 1,74 м/с
Пример № 5 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
- воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм
Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 3,47 м/с
Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде круглого сечения
Пример № 6 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 100 м3
- воздуховод круглый диаметром 200 мм
Скорость воздуха равна 100 / 3600 / (3,14 * 0,2 * 0,2/4) = 0,88 м/с
Пример № 7 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 500 м3
- воздуховод круглый диаметром 300 мм
Скорость воздуха равна 500 / 3600 / (3,14 * 0,3 * 0,3/4) = 1,96 м/с
Пример № 8 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
- воздуховод круглый диаметром 400 мм
Скорость воздуха равна 1000 / 3600 / (3,14 * 0,4 * 0,4/4) = 2,21 м/с
Некоторые тонкости
Вентиляционная труба в некоторых случаях выводится из каждой комнаты отдельно. Рассчитать такую систему труднее, так как необходимо учесть особенности помещений. В ряде случаев такой подход нельзя назвать практичным, поэтому на крышу выходит одна труба. Если здание большое, то монтируется два воздуховода, при этом расчёт делается для каждого аналога отдельно.
Инженеры оценивают масштабы зданий и их специфику. Если труба устанавливается в жилом частном доме, то достаточно одного воздуховода. На производственных объектах реализуются более сложные магистрали. На то, какая будет вентиляция, влияют и особенности каркаса крыши, исполнение чердачного этажа и т. д.
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 вентиляции 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.
Факторы, оказывающие влияние на размеры воздухопроводов
На проектируемых или вновь строящихся объектах удачно проложить трубопроводы вентиляционных систем не составляет большой проблемы – достаточно согласовать месторасположение систем относительно рабочих мест, оборудования и других инженерных сетей. В действующих промышленных зданиях это сделать гораздо сложнее в силу ограниченного пространства.
Этот и еще несколько факторов оказывают влияние на расчет диаметра воздуховода:
- Один из главных факторов – это расход приточного или вытяжного воздуха за единицу времени (м 3 /ч), который должен пропустить данный канал.
- Пропускная способность также зависит от скорости воздуха (м/с). Она не может быть слишком маленькой, тогда по расчету размер воздухопровода выйдет очень большим, что экономически нецелесообразно. Слишком высокая скорость может вызвать вибрации, повышенный уровень шума и мощности вентиляционной установки. Для разных участков приточной системы рекомендуется принимать различную скорость, ее значение лежит в пределах от 1.5 до 8 м/с.
- Имеет значение материал воздуховода. Обычно это оцинкованная сталь, но применяются и другие материалы: различные виды пластмасс, нержавеющая или черная сталь. У последней самая высокая шероховатость поверхности, сопротивление потоку будет выше, и размер канала придется принять больше. Значение диаметра следует подбирать согласно нормативной документации.
В Таблице 1 представлена нормаль размеров воздуховодов и толщина металла для их изготовления.
Таблица 1
Примечание: Таблица 1 отражает нормаль не полностью, а только самые распространенные размеры каналов.
Воздуховоды производят не только круглой, но и прямоугольной и овальной формы. Их размеры принимаются через значение эквивалентного диаметра. Также новые методы изготовления каналов позволяют использовать металл меньшей толщины, при этом повышать в них скорость без риска вызвать вибрации и шум. Это касается спирально-навивных воздухопроводов, они имеют высокую плотность и жесткость.
Программное обеспечение для выполнения расчетов
Все расчеты можно выполнять вручную, но удобнее и быстрее воспользоваться специализированными программами.
С помощью таких программ можно не только точно выполнить необходимые вычисления, но и подготовить чертежи.
Vent – Calc – функциональное приложение для расчета воздуховодов. Для вычислений используются значения расхода и скорости воздуха, а также температуры.
MagiCAD – выполняет все виды вычислений для инженерных сетей, изображения представлены в 2D и 3D форматах.
GIDRV – программа для расчетов всех параметров воздуховодов. Предусмотрена возможность подбора любых комбинаций параметров для достижения лучших показателей работы.
Ducter 2.5 – утилита, точно вычисляющая диаметры сечений воздуховодов. Идеально подходит для подбора их типов.
Чертежи, которые составляются в данных программах, позволяют более точно увидеть схему расположения всех компонентов системы и обеспечить их наиболее эффективную работу.
Расчет скорости воздуха в воздуховоде по сечению: таблицы, формулы
При расчете и установке вентиляции большое внимание уделяется количеству свежего воздуха, поступающего по этим каналам. Для вычислений используются стандартные формулы, которые хорошо отражают зависимость между габаритами вытяжных устройств, скоростью движения и расходом воздуха
Некоторые нормы прописаны в СНиПах, но в большинстве своем имеют рекомендательный характер.
Общие принципы расчета
Воздуховоды могут быть изготовлены из различных материалов (пластик, металл) и иметь разные формы (круглые, прямоугольные). СНиП регулирует только габариты вытяжных устройств, но не нормирует количество притяжного воздуха, т. к. его потребление в зависимости от типа и назначения помещения может сильно различаться. Этот параметр высчитывается по специальным формулам, которые подбираются отдельно.
Нормы установлены только для социальных объектов: больниц, школ, дошкольных учреждений. Они прописаны в СНиПах для таких зданий. При этом отсутствуют четкие правила по скорости движения воздуха в воздуховоде. Есть только рекомендуемые значения и нормы для принудительной и естественной вентиляции в зависимости от ее типа и назначения, их можно посмотреть в соответствующих СНиПах. Это отражено в таблице, приведенной ниже.
Скорость движения воздуха измеряется в м/с.
Рекомендуемые скорости воздуха
Дополнить данные в таблице можно следующим образом: при естественной вентиляции скорость движения воздуха не может превышать 2 м/с независимо от ее назначения, минимальная допустимая – 0,2 м/с. В противном случае обновление газовой смеси в помещении будет недостаточным. При принудительной вытяжке максимально допустимым считается значение 8 -11 м/с для магистральных воздуховодов. Превышать данные нормы не следует, т. к. это создаст слишком большое давление и сопротивление в системе.
Формулы для расчета
Для проведения всех необходимых вычислений необходимо обладать некоторыми данными. Чтобы вычислить скорость воздуха, понадобится следующая формула:
ϑ= L / 3600*F, где
ϑ – скорость потока воздуха в трубопроводе вентиляционного устройства, измеряется в м/с;
L – расход воздушных масс (данная величина измеряется в м3/ч) на том участке вытяжной шахты, для которого производится вычисление;
F – площадь поперечного сечения трубопровода, измеряется в м2.
По данной формуле и производится расчет скорости воздуха в воздуховоде, причем его фактическое значение.
Из этой же формулы можно вывести и все остальные недостающие данные. Например, чтобы рассчитать расход воздуха, формулу необходимо преобразовать следующим образом:
L = 3600 x F x ϑ.
В некоторых случаях подобные вычисления производить сложно или не хватает времени. В этом случае можно использовать специальный калькулятор. Встречается множество подобных программ в интернете. Для инженерных бюро лучше установить специальные калькуляторы, которые обладают большей точностью (вычитают толщину стенки трубы при расчете ее площади поперечного сечения, ставят большее количество знаков в число пи, высчитывают более точный расход воздуха и т. д.).
Знать скорость движения воздуха необходимо для того, чтобы вычислить не только объем подачи газовой смеси, но и для определения динамического давления на стенки каналов, потерь на трение и сопротивление и т.д.
Несколько полезных советов и замечаний
Как можно понять из формулы (или при проведении практических расчетов на калькуляторах), скорость воздуха увеличивается при уменьшении размеров трубы. Их этого факта можно извлечь ряд преимуществ:
- не возникнет потерь или необходимости в прокладке дополнительного вентиляционного трубопровода для обеспечения необходимого расхода воздуха, если габариты помещения не позволяют провести каналы больших размеров;
- можно прокладывать трубопроводы меньших размеров, что в большинстве случаев проще и удобней;
- чем меньше диаметр канала, тем дешевле его стоимость, снизится цена и на доборные элементы (заслонки, клапаны);
- меньший размер труб расширяет возможности монтажа, их можно расположить так, как нужно, практически не подстраиваясь под внешние стесняющие факторы.
Однако при прокладке воздуховодов меньшего диаметра необходимо помнить, что при повышении скорости воздуха повышается динамическое давление на стенки труб, увеличивается и сопротивление системы, соответственно потребуется более мощный вентилятор и дополнительные расходы. Поэтому до монтажа необходимо тщательно провести все расчеты, чтобы экономия не обернулась большими затратами или даже убытками, т.к. постройку, не соответствующую нормам СНиП могут не допустить до эксплуатации.
Поэтапная работа с аэродинамическим расчетом в Excel
Если вам нужно сделать аэродинамический расчет, но вы не готовы просчитывать эти колоссальные формулы вручную, тогда поможет Excel.
- Расход воздуха на каждом участке.
- Длину каждого из них.
- Рекомендуемую скорость. После заполнения, в файле уже будет рассчитано минимальная необходимая площадь сечения.
- Ориентируясь по рекомендуемой площади нужно подобрать размер воздуховода. Просто введите высоту и ширину в столбик F и G, как тут же рассчитается скорость на участке и эквивалентный диаметр. В итоге и число Рейнольдса.
- Эквивалентная шероховатость вводится также вручную.
- На каждом участке необходимо будет посчитать сумму КМС и также занести в таблицу.
- Наслаждаться результатом расчетов!
Напомним, аэродинамический расчет в Excel сделан для прямоугольных стальных воздуховодов при температуре подаваемого воздуха 20°С. Если у вас параметры другие, замените значение плотности, шероховатости и вязкости на ваши. Таблица полностью отвечает расчетным формулам и готова к использованию. Успешных вам аэродинамических расчетов!!!
Особенности перемещения газов
Как уже говорилось выше, в расчетах, проводимых при построении вентиляции, участвуют три параметра: расход и скорость воздушных масс, а также площадь сечения воздухопроводов. Из этих параметров только один нормируется – это площадь сечения. Кроме жилых помещений и детских учреждений, допустимую скорость воздуха в воздуховоде СНиП не регламентирует.
В справочной литературе существуют рекомендации по перемещению газов, протекающих по вентиляционным сетям. Величины рекомендованы исходя из назначения, конкретных условий, возможных потерь давления и показателей шума. Таблица отражает рекомендованные данные для принудительных систем вентиляции.
Для естественного проветривания, движения газов принимается со значениями 0,2 – 1 м/с.
Важность правильного воздухообмена
Основным назначением вентиляции является создание и поддержание благоприятного микроклимата внутри жилых и производственных помещений.
Если воздухообмен с наружной атмосферой будет слишком интенсивным, то воздух внутри здания не успеет прогреться, особенно в холодное время года. Соответственно, в помещениях будет холодно и недостаточно влажно.
И наоборот, при низкой скорости обновления воздушной массы мы получаем переувлажненную, избыточно теплую атмосферу, которая вредна для здоровья. В запущенных случаях нередко наблюдается появление на стенах грибков и плесени.
Нужен определенный баланс воздухообмена, который позволит поддерживать такие показатели влажности и температуру воздуха, которые положительно сказываются на здоровье людей. Эта важнейшая задача, которая требует решения.
Воздухообмен зависит в основном от скорости прохождения воздуха по вентиляционным каналам, сечения самих воздуховодов, количества изгибов трассы и длины участков с меньшими диаметрами воздухопроводящих труб.
Все эти нюансы учитываются при проектировании и расчетах параметров вентиляционной системы.
Эти вычисления позволяют создать надежную внутридомовую вентиляцию, которая отвечает всем нормативным показателям, утвержденным в «Строительных нормах и правилах».
Изготовление своими силами
Технологию сборки колпака предлагаем пояснить на примере насадки типа ЦАГИ. Детали вырезаются из оцинкованной стали толщиной 0.5 мм, между собой скрепляются заклепками или болтами с гайками. Конструкция вытяжного элемента представлена на чертеже.
Для изготовления понадобится обычный слесарный инструмент:
- молоток, киянка;
- ножницы по металлу;
- дрель электрическая;
- тиски;
- приспособления для разметки – чертилка, рулетка, карандаш.
Ниже в таблице указаны размеры деталей дефлектора и окончательный вес изделия.
Алгоритм сборки следующий. По разверткам вырезаем ножницами заготовки зонта, диффузора и обечайки, скрепляем между собой заклепками. Раскрой обечайки не представляет сложности, развертки диффузора и зонта показаны на чертежах.
Раскрой нижнего стакана — расширяющегося диффузора
Готовый дефлектор насаживается на оголовок, нижний патрубок стягивается хомутом. На квадратную шахту придется сделать или купить переходник, чей фланец прикрепляется к торцу трубы.
