Естественная вентиляция: расчет системы, схема, устройство

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 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:

Расчет воздухообмена по количеству людей:

L = N * Lnorm, где

L требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;

N количество людей;

Lnorm норма расхода воздуха на одного человека:
- в состоянии покоя (сна) 30 м³/ч;
- типовое значение (по СНиП) 60 м³/ч;
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.

Роль воздухораспределения в эффективности вентиляционной системы

В проектировании приточно-вытяжной вентиляции большую роль играет процесс правильного распределения потоков воздуха. Если не учитывать при расчетах эти данные, то вентиляционная система даже с высокими показателями воздухообмена может оказаться неэффективной, в процессе удаления загрязненного воздуха из квартиры или коттеджа. Одной из основных задач при проектировании вентиляции является правильное расположение приточных и вытяжных распределительных устройств, для достижения максимального эффекта.

Воздухораспределителем называется специальный прибор благодаря которому воздух попадает в помещение, и различаются по конструкции и соответственно дизайну. Они бывают в виде:

Решеток, регулируемых и нерегулируемых, различной геометрической формы и с направлением воздуха как в одну, так и во все стороны. Такие воздухораспределители могут использоваться для приточной, вытяжной и переточной систем вентиляции и располагаться на потолке, стенах или на полу.
Перфорированных панелей. Эти устройства представляют собой панели с перфорацией, расположенной как в один, так и в несколько рядов. Они удаляют воздушные потоки из верхней части комнаты.
Диффузоров или плафонов. Такие устройства используются для приточной и вытяжной вентиляции, могут быть с регулятором потоков воздуха.
Сопловые и щелевые. Они бывают как приточные, так и вытяжные и могут создавать большую струю воздуха с высокой скоростью, до 30-40м/с.

Именно их правильное местоположение позволяет эффективно распределить приточный и вытяжной воздух по помещению.

Схему правильного распределения воздушных масс в здании, заказывают отдельно от проекта, компаниям, которые на этом специализируются, а самостоятельно произвести расчеты можно, с помощью справочников или различных компьютерных программ. Одна из таких программ называется Swegon.

Основные этапы проектирования

Типовые схемы для жилых и бытовых помещений отсутствуют ввиду архитектурного и функционального многообразия зданий.

Для принятия решения по созданию оптимальной системы воздухообмена необходимо придерживаться общих принципов организации вентиляции, соблюдение воздушного баланса, правил разработки технического задания и рекомендаций по его практической реализации (+)

Разработка технического задания

Составление технического задания – первый этап проектирования вентиляции. Здесь необходимо прописать требования к объему и типу воздухообмена для всех помещений дома.

Пример технического задания (в части воздухообмена) на разработку системы вентиляции дома. Такой документ можно составить самостоятельно

Для каждого отдельного помещения в зависимости от его предназначения определяют параметры воздухообмена.

Так, для квартир и частных домов использовать вентиляцию необходимо следующим образом:

Жилые комнаты, гостиные, спортивные залы. Постоянный приток. Объем зависит от среднесуточного количества находящихся в помещении людей. Возможны требования по температуре и влажности входящего потока.
Ванная, уборная, прачечная. Постоянная естественная вытяжка. Работа механических устройств во время использования помещений.
Кухня. Постоянная естественная вытяжка. Включение принудительной тяги во время интенсивного использования газа, либо в случае значительных выбросов в воздух пара при открытых способах приготовления пищи.
Коридор и прихожая. Свободное перемещение воздуха.
Кладовка. Естественная вытяжная вентиляция.
Бойлерная или топочная. Необходимо при расчете воздушного баланса учитывать факт наличия вытяжной вентиляции за счет удаления продуктов горения через дымовую трубу.
Рабочие помещения (мастерская, гараж). Автономная вентиляция в зависимости от предназначения комнат.

Техническое задание может быть разработано самостоятельно или сторонними специалистами. В последнем случае при заключении договора проектировщики вынуждены будут придерживаться российских нормативных документов регламентирующих скорость воздуха в воздуховоде и кратность воздухообмена.

Выбор наилучшей схемы вентиляции

На основании технического задания создают схему вентиляционной системы. План расположения ее элементов необходимо согласовать до внутренней отделки помещений. Иначе, в случае монтажа после ремонта, возникнет дополнительная задача по их вписыванию в интерфейс дома.

Оборот воздуха в доме. Отдельная вытяжка из бассейна необходима, чтобы уменьшить объем конденсата в рекуператоре. Отдельный цикл в бойлерной – требования противопожарной безопасности. Отдельный цикл в гараже – техническая простота решения

Как правило, любой план вентиляции можно воплотить несколькими способами.

Наилучшее решение должно полностью удовлетворять требованиям технического задания и учитывать следующие пожелания:

содержать минимальное количество узлов и элементов, которые подвержены поломкам;
регулярное обслуживание должно быть простым и, по возможности, проводиться силами жильцов;
использование вентиляции при регулировании микроклимата должно быть понятное для людей, которые не обладают специальными знаниями о технических нюансах системы;
наличие резервных решений в случае выхода из строя одного из узлов;
система должна быть незаметно вписана в интерьер квартиры или дома.

При финансовых расчетах необходимо учитывать как разовое вложение средств на покупку элементов системы и их монтаж, так и регулярные затраты на периодическое обслуживание и электроэнергию, затрачиваемую на обогрев и увлажнение воздуха.

Современные решения для бытовых вентиляционных систем содержат компактный электронный блок управления, с помощью которого легко можно отрегулировать микроклимат любого помещения в доме

1 Выбор типа вентиляционных систем

Проектирование систем вентиляции начинается с предварительного этапа, в рамках которого владельцу объекта необходимо сделать выбор в пользу того или иного устройства. При этом учитываются особенности дома или квартиры, предполагаемые условия эксплуатации и прогнозируемая нагрузка.

Основные виды систем вентиляции

Традиционно выделяют 3 типа систем воздухообмена:

приточная – когда идет поступление свежего воздуха;
вытяжная — когда происходит отвод «грязного воздуха» из помещения;
комбинированная – для вентиляции здания используется чистый воздух, с предварительным его забором с улицы, к которому «подмешивается» небольшая часть уже используемого, вытяжного.

Так же, каждый вид вентиляции может иметь искусственный или естественный вид поступления воздуха:

естественный — когда воздух движется сам по себе, из-за перепада давления или гравитации;
искусственный — когда воздух движется благодаря приточным клапанам и вытяжным вентиляторам.

В 80% городских многоэтажек реализован естественный воздухообмен. Кислород проникает внутрь жилья через мелкие щели, отверстия, двери, открытые окна и форточки. Отвод загрязненных воздушных масс осуществляется через небольшие отдушины, расположенные в санузле и на кухне.

Рекомендуем к просмотру видео, которое подробно расскажет как устроена вентиляция в наших жилищах и ее разновидности

Компоненты установки подбирают таким образом, что они дополняли интерьер кухни, визуально перекликались по стилю, имели минимальное количество поворотов и углов. Самостоятельно подготовить проект вентиляции с механическими установками воздухообмена довольно сложно, поскольку для этого требуется специализированная теоретическая база, не говоря уже о практических навыках. Проще и выгоднее делегировать работы специалистам.

Вентиляция своими руками: план действий

Чтобы самостоятельно спроектировать систему вентиляции, придется совершить целый ряд действий. Проще, если последовательность известна.

Подготовительные работы

Сбор информации и элементарные расчеты — вот с его начинается самостоятельное создание проекта вентиляции.

Рассчитать кратность обмена во всем доме/квартире. Она зависит от объема помещений (нужно посчитать кубатуру каждого помещения), их назначения, количества проживающих. По санитарным нормам в жилых помещениях воздух должен сменяться один раз в час, в технических (кухня/ванная/туалет) — не менее трех раз в час. Нормы для котельных свои и их надо учесть (зависят от типа отопления). Сложив все цифры, получаем требуемую производительность системы, по которой считается сечение вытяжного воздуховода, подбирается производительность вентиляционного оборудования.
Нарисовать схему движения воздушных потоков. При этом сразу приходится прикидывать положение приточных и втяжных каналов.
Нарисовать схему воздуховодов. Пока без размеров и деталировки, просто придерживаясь правил и стараясь вписать систему, не слишком усложняя дизайн. Вот тут все сложно, так как скрыть воздуховоды можно только за подвесным или натяжным потолком. В противном случае будет они открыты.

Предварительные данные готовы. Еще некоторое время обдумывайте где и какие устройства должны находится.

Расчеты параметров и деталировка

Когда все вопросы по схеме решены, она приняла окончательный вид, приступаем к деталировке. Сначала тоже идут расчеты, потом приходится искать составляющие системы, решать, какой фирмы использовать оборудование и сводить бюджет.

Рассчитать сечение воздуховодов, основываясь на кратности обмена, объеме помещения и скорости «бесшумного» передвижения воздуха. Иначе жить будет невозможно.
Внести размеры на схему (можно перерисовать).
Провести деталировку. То есть составить перечень необходимых элементов систем с указанием типа и сечения.
Высчитать сопротивление каждого участка системы, подобрать вентиляторы (по рабочей точке в характеристике с учетом полученного сопротивления системы). Учесть уровень шума от работы вентилятора, принять меры по его уменьшению (подобрать малошумную модель).
Посчитать стоимость компонентов системы. Попытаться свести «наличку» с желаниями. Тут приходится несколько раз менять компоненты, двигаясь от того, что хочется, к тому, что реально.
Рисуем чистовой проект с полной деталировкой. Надо помнить также про узлы прохода вентаканалов через стены/потолок/кровлю, расходные и изоляционные материалы, вентиляционные решетки и диффузоры, крепеж и все другие «мелочи» которые выливаются в приличную сумму.

Монтаж и настройка

«Осталось» найти, купить, смонтировать. Написано мало, а сил, времени, нервов на реализацию этого пункта потребуется много. Только после этого можно сказать, что Вентиляция своими руками полностью готова.

Но и на этом не все. Сделанную своими руками вентиляцию надо запустить, отрегулировать. Это тоже не самый простой процесс — добиться согласованной работы системы в целом. Потом, в процессе эксплуатации, перенастройку приходится делать часто. При смене сезона, изменении количества проживающих, смене погодных условий. В общем, регулировка системы вентиляции — еще одна обязанность владельца дома.

Такие отверстия на фасаде оставляют приточные клапана/рекуператоры

Кстати, советуем подумать. Вентиляция своими руками (имеется в виду монтаж) обойдется дешевле, но знаний и времени требует больше. Знания можно почерпнуть, а при нехватке времени придется искать и нанимать исполнителей, потом принимать их работу.

Основы вентиляции

Воздухообмен в помещениях создается движением потоков от мест притока свежего воздуха к местам оттока «грязного», и до полного их вывода на улицу. Обрывать вентиляцию под кровлей нельзя – домашний пар будет конденсироваться и разрушать несущие элементы. По способу побуждения вентиляция дома бывает естественной, механической либо комбинированной.

Естественная вентиляция создается тягой за счет разницы давления и температуры между помещением и улицей. Она доступна, легко обустраивается, дешевая в установке и эксплуатации. Но сила такого потока меняется вместе с погодой, его сложно контролировать, невозможно отрегулировать объем поступающего и выводящегося воздуха.

Это приводит к большим теплопотерям зимой, когда тяга максимальна. Летом, наоборот, воздушные потоки практически останавливаются, так как разница между температурой в помещении и на улице очень мала.

Механическая вентиляция – продвигает воздушные массы вентиляторами, может обслуживать длинные системы воздуховодов с постоянной скоростью. Дополнительно оснащается множеством удобных элементов: температурными датчиками с регулирующей автоматикой, таймерами, фильтрами, калориферами.

Естественное движение масс воздуха медленнее, чем принудительное и более комфортно для человека (1 м/с против 3 м/с). Но при меньшей скорости приходится использовать каналы большего сечения с длиной от 3 м по вертикали.

Принудительный обмен быстрее и работает с тонкими воздуховодами, чем экономит место. Например, для того, чтобы заменить 300 м3 воздуха за час при естественной вентиляции в частном доме, необходимы трубы Ø350 мм, а для механической достаточно Ø200 мм.

При любом побуждении перетекание воздушных масс по дому идет в направлении из «сухих» комнат в «мокрые». Приток оборудуется в гостиной, спальне, кабинете. Отток – в ванной, санузле, на кухне. Чтобы воздух свободно перетекал внутри дома, в дверных полотнах монтируют вентиляционные отверстия (с/у, ванная) или оставляют щель 2-3 см между дверным полотном и полом. Переточное отверстие при закрытой двери должно быть минимум 200 см2. На пути движения воздушного потока желательно ставить не больше двух преград.

Рис. 1 — Перетекание воздуха в доме

1. Расчёт минимальных норм воздухообмена;
2. Определение расположения мест притока и оттока воздуха;
3. Расчет сечения вентиляционных каналов;
4. Определение потребности в дополнительном технологическом оборудовании.

Вентиляция своими руками: план действий

Подготовительные работы

Сбор информации и элементарные расчеты — вот с его начинается самостоятельное создание проекта вентиляции.

Рассчитать кратность обмена во всем доме/квартире. Она зависит от объема помещений (нужно посчитать кубатуру каждого помещения), их назначения, количества проживающих. По санитарным нормам в жилых помещениях воздух должен сменяться один раз в час, в технических (кухня/ванная/туалет) — не менее трех раз в час. Нормы для котельных свои и их надо учесть (зависят от типа отопления). Сложив все цифры, получаем требуемую производительность системы, по которой считается сечение вытяжного воздуховода, подбирается производительность вентиляционного оборудования.
Нарисовать схему движения воздушных потоков. При этом сразу приходится прикидывать положение приточных и втяжных каналов.
Нарисовать схему воздуховодов. Пока без размеров и деталировки, просто придерживаясь правил и стараясь вписать систему, не слишком усложняя дизайн. Вот тут все сложно, так как скрыть воздуховоды можно только за подвесным или натяжным потолком. В противном случае будет они открыты.

Предварительные данные готовы. Еще некоторое время обдумывайте где и какие устройства должны находится.

Расчеты параметров и деталировка

Рассчитать сечение воздуховодов, основываясь на кратности обмена, объеме помещения и скорости «бесшумного» передвижения воздуха. Иначе жить будет невозможно.
Внести размеры на схему (можно перерисовать).
Провести деталировку. То есть составить перечень необходимых элементов систем с указанием типа и сечения.
Высчитать сопротивление каждого участка системы, подобрать вентиляторы (по рабочей точке в характеристике с учетом полученного сопротивления системы). Учесть уровень шума от работы вентилятора, принять меры по его уменьшению (подобрать малошумную модель).
Посчитать стоимость компонентов системы. Попытаться свести «наличку» с желаниями. Тут приходится несколько раз менять компоненты, двигаясь от того, что хочется, к тому, что реально.
Рисуем чистовой проект с полной деталировкой. Надо помнить также про узлы прохода вентаканалов через стены/потолок/кровлю, расходные и изоляционные материалы, вентиляционные решетки и диффузоры, крепеж и все другие «мелочи» которые выливаются в приличную сумму.

Монтаж и настройка

Прикиньте сами, вентиляция своими руками (имеется в виду монтаж) обойдется дешевле, но знаний и времени требует больше. Знания можно почерпнуть, а при нехватке времени придется искать и нанимать исполнителей, потом принимать их работу.

Микроклимат в помещениях различного типа

Схема вентиляционной системы разрабатывается при проектировании здания. Инженерами и проектировщиками учитывается специфика строения, архитектурные особенности, разность климатического режима в помещениях.

Перед подачей в помещение воздух в холодное время года необходимо нагреть. Для этого используются канальные нагреватели в приточных вентиляционных системах

В помощь специалистам приходят нормативные документы, устанавливающие границы предельных значений микроклимата:

СП 7.13130.2013;
СП 60.13330.2016;
СП 252.1325800.2016.

Перед началом работ по проектированию системы кондиционирования и вентиляции общественных зданий необходимо определить, к какой категории относится строение.

По ГОСТу 30494-2011 выделены категории:

1 категория. К ней относятся все помещения, в которых люди находятся в состоянии отдыха и покоя, лежа или сидя.
2 категория. Здание предназначено для умственного труда или учебы.
3а. Для помещений характерно массовое пребывание людей без теплой верхней одежды, преимущественно сидя.
3б. В помещениям пребывают люди в уличной одежде, как правило, сидя.
3в. В помещениях находятся люди в уличной одежде, стоя.
4 категория. Места занятий подвижным спортом.
5 категория. Помещения данного типа предполагают присутствия людей в полураздетом виде (бассейны, тренажерные залы).
6 категории. К категории относятся помещения, где люди пребывают кратковременно (кладовые, санузлы, вестибюли, коридоры).

Перед инженерами стоит довольно сложная задача по обеспечению оптимальных параметров в каждом помещении.

Установка приточного вентилятора на крыше — пример рационального использования площади общественного здания, который позволяет сэкономить место в помещении

По нормам в помещение должно постоянно поступать 20-30 м3 свежего воздуха на одного человека. Сейчас вокруг этого значения идут споры. При таком притоке может возникать сквозняк, весьма неприятный в холодное время года, когда нагревательные элементы вентиляции просто не успевают прогреть поток воздуха до комфортной температуры.

Еще один метод расчета необходимого воздухообмена базируется на формуле:

V = 3 м3 * S,

где S — площадь помещения.

Соответственно, на один квадратный метр приходится 3 кубических метра воздуха. Этот способ используется, как правило, для расчета необходимого притока в жилом помещении, но СНиП 31-05-2003 допускают такой расчет для кабинетов в административном общественном здании.

В расчетах для некоторых помещений, таких как туалет, курительная комната, кухня, в качестве величины, определяющей параметры вентиляционной системы, используется кратность воздухообмена.

Это величина, которая характеризует, сколько раз весь объем воздуха в помещении будет замещен в течение одного часа. Для кухни минимально допустимое значение — 3 об/час, для туалета — 5 об/час, для курительной — 7 об/час. Подобный расчет подходит только для небольших помещений, в которых люди находятся кратковременно.

Для небольших веток общеобменной вентиляции рациональнее использовать круглые канальные вентиляторы, их можно установить в любом положении