Как рассчитать естественную вентиляцию жилого дома

В любом помещении, независимо от его назначения, должна быть обеспечена вентиляция. От качества её организации зависит самочувствие, работоспособность людей и уровень комфорта их жизни. Правильный расчёт естественной вентиляции способствует тому, что воздух всегда остаётся свежим и соответствует утверждённым гигиеническим нормам.

ОЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ В КОНТРОЛЮ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА

В соответствии с требованиями СНиП подлежат контролю параметры теплоносителя (холодоносителя) и воздуха в следующих системах:

— внутреннего теплоснабжения — температура и давление теплоносителя в общих подающем и обратном трубопроводах в помещении для приточного вентиляционного оборудования; температура и давление теплоносителя на выходе из теплообменных устройств;

— отопления с местными отопительными приборами — температура воздуха в контрольных помещениях (по требованию технологической части проекта);

— воздушного отопления и приточной вентиляции — температура приточного воздуха и воздуха в контрольном помещении (по требованию технологической части проекта);

— воздушного душирования — температура подаваемого воздуха;

— кондиционирования — температура воздуха наружного, рециркуляционного, приточного после камеры орошения или поверхностного воздухоохладителя и в помещениях; относительная влажность воздуха в помещениях (при ее регулировании);

— холодоснабжения — температура холодоносителя до и после каждого теплообменного или смесительного устройства; давление холодоносителя в общем трубопроводе;

— вентиляции и кондиционирования с фильтрами, камерами статического давления, теплоутилизаторами — давление и разность давлений воздуха (по требованию технических условий на оборудование или по условиям эксплуатации).

Правильный воздухообмен

В соответствии со строительными и гигиеническими требованиями, в каждом жилом и производственном объекте должна быть система вентиляции. Её основная функция состоит в поддержании воздушного баланса и создании микроклимата, благоприятного для работы и отдыха человека. То есть в атмосфере не должно содержаться лишней влаги, тепла и загрязнений. Иначе в слишком сырой и тёплой среде начнётся стремительное размножение болезнетворных бактерий, на поверхности потолка, стен и мебели появится грибок и плесень.

Всё это приведёт к тому, что люди, находящиеся в помещении, будут испытывать проблемы с дыханием, у них снизятся защитные функции организма. Чтобы этого не произошло, нужно следовать таким рекомендациям:

  • Состав воздуха должен отвечать гигиеническим нормам.
  • В местах с неправильным воздухообменом должно быть установлено оборудование, увеличивающее и регулирующее скорость движения воздушных потоков.
  • Имеющиеся системы вентиляции должны соответствовать функциональным особенностям помещения.

Учесть все важные нюансы правильного воздухообмена поможет заблаговременное проектирование вентиляционной системы, при котором будет учтена скорость естественной вентиляции и другие параметры (размеры помещения, основные характеристики воздуха и др.).

Эффективность вентиляции напрямую зависит от того, где находятся места забора воздуха. Их верное расположение исключает риск попадания загрязнённого воздуха обратно в помещение. Скорость воздуха при естественной вентиляции также зависит от размера воздуховодов и дымовых шахт.

Проходящие по каналам потоки создают определённое давление и шум, возрастающий по мере увеличения числа изгибов в воздуховоде. По санитарным нормам уровень шума определяется временем суток и назначением помещения:

  • в больничных и санаторных палатах — 35−50 дБА;
  • в учебных кабинетах и классах — 40−55 дБА;
  • в жилых квартирах и комнатах — 40−55 дБА;
  • на территориях рядом с больницами и санаториями — 35−60 дБА;
  • на территориях, прилегающих к жилым зданиям, — 45−70 дБА;
  • вблизи школ — 55−70 дБА.

Максимальные значения, указанные в таблице, относятся к периоду с 23 до 7 часов.

В помещениях, оснащённых вентиляторами, всегда присутствует вибрация. Её максимальный порог зависит от размеров воздуховода, материала их изготовления, качества прокладок в них и скорости воздушных потоков.

Естественная вентиляция

Естественная вентиляция – это система вентиляции, не имеющая принудительной движущей воздух силы (вентилятора). Движение воздуха в естественной системе вентиляции осуществляется за счет естественных сил (перепада давления).

Читайте также:  Вентиляция на балконе: что нужно знать и как правильно обустроить

Проветривание помещений

К естественной вентиляции, например, относится осуществляемое вручную проветривание помещений: при открытии окон в двух комнатах без использования вентиляторов начинается движение воздуха, вызванное тем, что атмосферное давление на улице возле одного окна несколько выше, чем возле другого. Как следствие, наружный воздух попадает в квартиру через первое окно и движется ко второму.

Кстати, именно такую схему воздухообмена в квартирах рекомендует СНиП „Жилые здания“: наружный воздух поступает через открытые форточки жилых комнат и удаляется через вытяжные решетки, установленные в кухнях, ванных комнатах и туалетах.

Воздухообмен квартиры не должен быть ниже:

  • суммарной нормы вытяжки из туалетов, ванных комнат и кухни:
    • от кухонной электроплиты объем вытяжки должен составлять 60 м 3 /ч
    • от кухонной газовой плиты — 90 м 3 /ч
    • из совмещенного (душ + унитаз) санузла в квартире — 50 м 3 /ч
  • нормы притока, равной 3 м 3 /ч на каждый квадратный метр жилой площади

Применение естественной вентиляции

Естественная вентиляция предусматривается для вспомогательных помещений (склады, санузлы, кухни в жилых зданиях и т.д.).

На системах естественной вентиляции вентиляторы не устанавливаются, удаление воздуха происходит за счет перепада давления между воздухозаборной решеткой и верхней точкой шахты. На шахтах таких систем устанавливается либо зонт, либо дефлектор, который увеличивает тягу в шахте.

Расчет естественной вентиляции

Движение воздуха при естественной вентиляции обеспечивается перепадом давления. Давление, принуждающее перемещаться воздух, определяется по следующей формуле:

Р ест = (ρ вн — ρ н )*h*g, Где:

  • ρ н — плотность наружного воздуха, кг/м 3 ;
  • ρ вн — плотность воздуха внутри помещения, кг/м 3 ;
  • h — расстояние oт центра приточного проема до центра вытяжного пo вертикали, м;
  • g — ускорение свобoдного падения, равное 9,81 м/с 2 .

Расчет естественной вентиляции сводится к определению живого сечения воздуховодов (воздушных каналов). Условием расчета является равенство давления, принуждающего перемещаться воздух, и аэродинамического сопротивления воздуховодов.

Сопротивление воздуховодов определяется по формуле:

где

  • R — удельная потеря давления пo длине участка из-за трения, Па/м;
  • l — длина участка, м;
  • Z — потери в местных сопротивлениях, Па.

Величины R и Z зависят от вида воздуховодов или воздушных каналов, их сечения и геометрической формы вытяжного канала (повороты, сужения, расширения и др.). Эти величины выбираются по таблицам в зависимости от скорости движения воздуха. В свою очередь скорость движения воздуха определяется по формуле:

  • G – расход вытяжного воздуха, м 3 /ч;
  • S – площадь вытяжного канала, м 2 ;

Целью расчета является либо определение расхода воздуха, который будет вытягиваться через имеющиеся каналы, либо определение конфигурации вытяжных каналов и высоты подъёма вытяжной шахты для обеспечения требуемого расхода воздуха.

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.
Читайте также:  Принцип работы приточной системы вентиляции и ее описание

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.

Расчетная таблица.

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.

Что такое воздуховод?

Воздуховод – основной элемент системы воздухораспределения . Представляет собой совокупность металлических или пластиковых труб, размещённых для обеспечения воздушного баланса. Принцип работы воздуховода заключается в подаче и вытяжке воздуха с помощью специальных вентиляторов.

Базовые характеристики воздуховода:

  • форма (круглая или прямоугольная);
  • площадь сечения;
  • жесткость (гибкие, полугибкие и жесткие).

От этих характеристик зависит производительность системы вентиляции и её функциональность в целом.

Правильный подбор параметров воздуховода с учетом всех особенностей помещения обеспечит его длительную и эффективную работу.

Основные законы вентиляции

  1. 1. Изменение частоты вращения при постоянном диаметре рабочего колеса
      Расход воздуха зависит от частоты вращения прямо пропорционально.
  2. Давление пропорционально частоте вращения в квадрате.
  3. Мощность пропорциональна частоте вращения в кубе.
  4. Изменение диаметра вентилятора (только для геометрически подобных вентиляторов) при постоянной частоте вращения
      Расход воздуха пропорционален диаметру рабочего колеса в кубе.
  5. Давление пропорционально диаметру рабочего колеса в квадрате.
  6. Мощность пропорциональна диаметру рабочего колеса в пятой степени.
  7. Изменение плотности воздуха при неизменной частоте вращения и постоянном диаметре рабочего колеса
      Давление пропорционально плотности воздуха.
  8. Мощность пропорциональна плотности воздуха.
  9. Динамическое давление где ρ – плотность воздуха, кг/м3, V – расход воздуха, м3/с.
  10. Полное давление
  11. Мощность на валу вентилятора

Как произвести расчет мощности вытяжной техники

Показатели мощности вытяжки напрямую зависят от ее производительности. Чем больше она способна прокачать воздуха, тем мощнее в ней стоит вентилятор, которому для работы нужен электродвигатель.

Для подключенной к вентканалам техники, работающей только в вытяжном режиме, производительность рассчитывать следует на основе сечения воздуховодов. Сделать это без инженерных познаний и проекта жилища практически невозможно. А расчет мощности вытяжки по площади подходит исключительно для рециркуляционных моделей. В отличие от первого варианта на их производительности размер вентиляционных каналов не сказывается.

Простейшая формула расчета по площади

Классический расчет производительности кухонной вытяжки – умножение квадратуры кухни, ее высоты и коэффициента 12. Однако полученная цифра очень условна. Она не учитывает множество факторов.

  • готовки на электроплитке;
  • кухонной комнаты с закрытыми дверьми и окнами;
  • прямоугольной кухни без обилия декоративных изысков.

Если для приготовления еды используется газовая плита, то коэффициент 12 следует без раздумий менять на 20. В этом случае помимо испарений вытяжка должна будет удалять из кухни и продукты горения газа. Плюс при любых раскладах стоит добавить 15–20% про запас.

Читайте также:  Кухонные вытяжки: виды и принцип работы

Расчет производительности вытяжного оборудования по кубатуре кухни

Еще 25–30% мощности необходимо добавить на угольный фильтр. Он создает дополнительное сопротивление для прохождения воздушного потока.

Важный нюанс! Расчеты производительности и мощности для вытяжки должны выполняться исходя из площади самой кухни и прилегающих к ней комнат, если они не отгорожены от первой.

Если дверь на кухню постоянно открыта или вместо нее арка, то рассчитывать параметры вытяжной техники следует исходя из общей квадратуры прилегающего помещения. То же касается коридоров, а также совмещенных гостиных или залов. Отсутствие преград увеличивает объем обрабатываемого воздуха, так как он постоянно циркулирует между кухней и смежными комнатами.

Учет дополнительных факторов

Приведенный расчет производительности рассчитан на вытяжку с рециркуляцией. Если техника работает в вытяжном режиме, отправляя поток в вентиляцию, то на ее эффективность сильно влияет пропускная способность вентканалов. Конечно, увеличить объем прокачиваемого сквозь узкую шахту воздуха можно за счет повышенной мощности двигателя, однако это приводит к возрастанию шума от работающего вентилятора и перегреву электромотора.

Ориентировочные показатели необходимой производительности вытяжки в кухне

В большинстве частных и многоквартирных домов вентиляционные каналы в разрезе не превышают 125 мм, что позволяет через них прокачать порядка 400 м 3 /ч воздуха. Если установить в кухне вытяжку большей производительности, то толку от нее будет мало. К тому же воздуховоды часто имеют внутри неровности, сужения и повороты, что еще больше снижает их пропускные возможности.

Важно! Эффективность кухонной вытяжки зависит от режима работы и способа ее монтажа, а также кубатуры помещения, вида плиты и конструкционных особенностей вентиляционных каналов.

Если следовать упрощенному расчету, то для небольшой по площади кухни достаточно будет маломощной вытяжки. Однако формулы формулами, а здравый смысл никогда не помешает. Маленькую комнату запахи от плиты заполняют быстрее, и концентрация их в этом случае получается на порядок выше, нежели в просторной кухне. Для совсем небольшого помещения, где готовится пища, необходимо подбирать технику мощнее расчетных показателей.

Как упростить задачу — советы

Вы могли убедиться, что расчеты и организация воздухообмена в здании – вопросы довольно сложные. Мы постарались разъяснить методику в максимально доступной форме, но вычисления все равно выглядят громоздкими для рядового пользователя. Дадим несколько рекомендаций по упрощенному решению задачи:

  1. Первые 3 этапа придется пройти в любом случае – выяснить объем выбрасываемого воздуха, разработать схему движения потоков и посчитать диаметры вытяжных воздуховодов.
  2. Скорость потока принимайте не более 1 м/с и по ней определяйте сечение каналов. Аэродинамику одолевать необязательно — правильно рассчитайте диаметры и просто выведите воздухопроводы на высоту не менее 3 метров над заборными решетками.
  3. Внутри здания старайтесь использовать пластиковые трубы – благодаря гладким стенкам они практически не сопротивляются движению газов.
  4. Вентканалы, проложенные по холодному чердаку, обязательно утеплите.
  5. Выходы шахт не перекрывайте вентиляторами, как это принято делать в туалетах квартир. Крыльчатка не даст нормально функционировать природной вытяжке.

Для притока установите в помещениях регулируемые стеновые клапаны, избавьтесь от всех щелей, откуда холодный воздух может бесконтрольно проникать в дом.

Основные размеры премной части комбинированного приемника давления

__________

* Диаметр не должен превышать 8% внутреннего диаметра круглого или ширины (по внутреннему обмеру) прямоугольного воздуховода.

Черт.3

____________

* Диаметр не должен превышать 8% внутреннего диаметра круглого или ширины (по внутреннему обмеру) прямоугольного воздуховода.

Черт.4

Примечание. При измерениях скоростей воздуха, превышающих 5 м/с, в потоках, где затруднено применение приемников давления, допускается использовать анемометры по ГОСТ 6376-74 и термоанемометры.

2.2. Конструкции приборов, применяемых для измерения скоростей и давлений запыленных потоков, должны позволять их очистку от пыли в процессе эксплуатации.

2.3. Для проведения аэродинамических испытаний в пожаровзрывоопасных производствах должны применяться приборы, соответствующие категории и группе производственных помещений.

Таблица 1

Таблица 2

%, -2%

Таблица 1

просмотров