Расчет систем вентиляции

Вычисление диаметров каналов и сечений воздуховодов

Определение общего диаметра воздушных каналов, их внешних сечений и размеров единичных деталей, узлов дымохода надо начинать с выбора геометрии конструкции.

Наиболее распространены следующие конфигурации:

• круг;
• квадрат;
• прямоугольник;
• овал.

Чем больше величины шахты, тем меньше скорость перемещения воздуха в ней. Одновременно сокращается и шум, который этот воздух производит. Такие соображения надо обязательно учитывать, когда определяются необходимые оптимальные параметры. На практике большинство людей использует современное программное обеспечение, поскольку без него определить требуемые значения может только узкий круг опытных проектировщиков. Опасаться применения удаленных калькуляторов не стоит — они составлены с учетом рекомендаций, над которыми специальные проектные организации работают годами.

Но в первом приближении оценить необходимые значения можно и самостоятельно. При этом реальный диаметр воздуховода и его наружное сечение будут получаться путем округления вычисленной цифры до ближайшего существующего типоразмера. Максимально точный ответ можно получить только при обращении в специализированное бюро.

Если же труба будет круглая, то расчет происходит так:

• определяется величина поперечника, выражаемая в квадратных метрах;
• исходя из нее, через формулу для определения площади круга устанавливают диаметр канала;
• для расположенных внутри стен кирпичных шахт и для других ситуаций одинаково подбирают самое близкое из возможных значений.

Программа расчета противодымной вентиляции Fans 400

fans 400 Программа Fans 400 создана для расчета противодымной вентиляции помещений. С ее помощью можно определить показатели системы удаления дыма из холлов, коридоров и вестибюлей. Программа для расчета противодымной вентиляции помогает подобрать мощность вентиляторов и другого специального оборудования.

Fans 400 создана для инженеров-проектировщиков, пожарных инспекторов и студентов профильных специальностей.

Использование для расчетов противодымной вентиляции не вызовет сложностей у пользователя любого уровня подготовки. Она распространяется бесплатно. Для корректной работы программы к компьютеру необходимо подключить принтер.

Вентиляция помещения расчет по конкретным формулам

Чтобы определить объем вентиляции помещения, нужно произвести расчет:

1. По кратности
2. По числу людей

Формула расчета вентиляции помещения по кратности

Вычисление воздухообмена по кратности означает определение частоты полной смены воздушного объема в помещении за час.

Где:
L является производительностью обмена воздуха, которая установлена в нормах СНиП 41-01-2003 (м3/час);
n — нормой кратности воздухообмена;
S – площадью помещения (м2);
H – высотой данной комнаты (м).

Формула расчета по числу людей

Помимо этого, для выявления оптимального расхода воздуха внутри помещения необходимо определить воздухообмен по количеству людей.

Где:
L является производительностью обмена воздушных масс для приточной системы (м3/час);
N – числом людей, которые находятся в здании;
Lnorm — расходом воздушных масс на каждого человека.

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.

Санитарные требования нормативных документов

В общественных и административных сооружениях нормативные акты предписывают вести проектирование вентиляции сообразно среднему числу находящихся там людей. Если речь идет о непрерывно присутствующих персонах, рекомендованное значение составляет примерно 60 куб. м. Поскольку же подобные объекты посещаются многими людьми, бывающими там лишь короткое время, надо проводить расчет и для них. Рекомендованное значение в этом случае составит примерно 20 м3 воздушной массы. Подобные расчеты требуется проводить для всех помещений по отдельности, независимо от наличия отопления или его отсутствия.

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.

Какие существуют нормативы для вентиляционных систем

Рекомендуемые параметры воздухообмена зависят от различных условий и прописаны в соответствующих нормативных актах, которые обязательно учитываются при проектировании. В общем виде для бытовых помещений, когда на одном этаже сосредоточены комнаты разного назначения, за час должно смениться такое количество воздуха:

• рабочий кабинет – 60 кубов;
• общие гостиные или залы – 40 кубов;
• коридоры – 10 кубов;
• санузлы и душевые – 70 кубов;
• курительные комнаты – свыше 100 кубов.

В жилых комнатах обмен воздушной массы рассчитывается на одного человека. В час он должен составлять более 30 кубов. Если расчет производится исходя из жилой площади, то норматив составляет 3 куба на 1 метр.

Для нежилых помещений средний норматив составляет 20 кубов на метр площади. Если площадь велика, то вентиляционные системы включают многокомпонентную систему парных вентиляторов.

Усложняющие факторы

Практически любой объект современной архитектуры может быть выполнен на нескольких уровнях сложности. Не являются исключением и офисные помещения, в состав которых может входить ряд вспомогательных зон, требующих отдельного подхода к организации вентиляционных каналов.

Зоны для курения

Наиболее наглядным примером подобных дополнений является необходимость оборудования отдельной вытяжки для мест, где допускается курение. В нашей стране такие нововведения ещё не очень распространены, но в западных странах они присутствуют практически в каждом проекте вентиляции для офиса. Нормы воздухообмена для «курительных» секторов значительно выше – до 100 м3/час на одного человека. Кроме этого, если специальная зона расположена непосредственно в помещении офиса, необходимо предусмотреть воздушную завесу, отделяющую данный сектор от остального помещения.

Серверные комнаты

Практически в любой крупной компании данные предприятия размещены на высоконадёжных серверах, установка которых производится в отдельных помещениях. Для таких помещений необходим прецизионный контроль температурного и влажностного режимов, что тоже требует создания отдельного контура вентиляции.

Помимо необходимости сопряжения с высокоточными кондиционерами, трудность проектирования таких систем повышается из-за необходимости более тонкой очистки воздуха.

Дополнительная автоматизация

При проектировании инфраструктурных систем современных зданий необходимо всегда учитывать фактор энергетической эффективности. Один из способов существенно сэкономить на счетах за электричество – это установить модуль автоматического управления вентиляционным комплексом. Эффект от такого решения достигается двумя путями:

• запуск силовых установок по показаниям датчиков (при превышения ПДК углекислоты, температурные колебания и пр.);
• перевод системы на минимальное энергопотребление в ночное и вечернее время (а также на любой другой нерабочий период).

Рекуперация

Учитывая что проект вентиляции для офиса – это практически всегда приточно-вытяжная система полного цикла, максимальные затраты энергии приходятся на нагрев входящих потоков.

Отметим, что для офисов затраты на подогрев воздуха ниже, чем, к примеру, в помещении актового зала. Это объясняется тем, что часть тепловой энергии непрерывно излучается в воздушную среду из работающего оборудования.

Но всё равно, при кратности воздухообмена в 3 единицы, потери на удержание требуемого теплового баланса весьма значительны. В виду чего, большинство современных проектов вентиляции для офисов оснащаются рекуператорными установками, позволяющими снизить затраты на подогрев воздуха на 70-80%.

Примечательно, что рекуперация в общественных зданиях оказалась настолько эффективной, что её применяют даже в бюджетных вариантах вентиляционных систем, состоящих из локальных стеновых модулей и кондиционеров.

принимает заказы на разработку вентиляционных систем любой категории сложности, включая проектирование воздухообменных установок для офисов, торговых центров и общественных помещений. Уточнить условия сотрудничества и заказать отправку коммерческого предложения можно по телефонам, опубликованным на странице «Контакты».

Обустройство механической вентиляционной системы

Механическая вентиляция делится на:
— приточную;
— вытяжную;
— приточно-вытяжную.

Приточная вентиляция подразумевает принудительную подачу воздушных масс с улицы в помещение.
Такая система вентиляции устанавливается с целью обеспечения поступления свежего воздуха взамен отработанного и включает в себя:
— вентиляционный воздухоприёмник;
— приспособления для доведения воздушных масс до комфортной температуры;
— систему фильтрации;
— шумопоглотитель;
— устройства для подачи воздуха в комнаты.

Принцип работы этой системы заключается в том, что чистый, доведённый до определённой температуры воздух, попадая в помещение с помощью вентилятора вытесняет отработанный.

Существует много схем и способов размещения принудительной вентиляции. Самым доступным является организация вентиляционной системы с притоком в прихожей. Это объясняется тем, что прихожая примыкает практически ко всем комнатам. За счёт этого, поступающий с улицы, воздух будет равномерно распределяться по всему дому.

После определения местоположения устройства, следует произвести расчёт количества воздуха необходимого для притока. Выполняется он так же, как для естественной вентиляции. Далее нужно подобрать и установить оборудование. Можно купить все элементы системы по отдельности или приобрести готовую установку, не требующую сборки. Готовая приточная вентиляция — это комплект оборудования для обработки воздуха, находящийся в утеплённом моноблоке. Данное устройство можно монтировать к потолку либо размещается снаружи здания. Затем производится подключение к воздуховодам и электричеству.

Чтобы воздух беспрепятственно двигался по всем комнатам от места притока к вытяжке, необходимо сделать переточные решётки в межкомнатных дверях. Также можно при установке двери оставить зазор, размером около 2 см.

Все больше домовладельцев устанавливают приточно-вытяжную вентиляцию своими руками, оснащённую функцией рекуперации. Рекуператор — это энергосберегающий теплообменник, в котором вытяжные и приточные массы не перемешиваясь обмениваются тепловой энергией. Движение воздуха в установке происходит за счёт вентилятора. Это устройство выгодно применять в зимний период. Оно позволяет сэкономить около 50% тепла в частном доме.

Поступающие холодные воздушные массы с улицы частично нагреваются за счёт тёплого вытяжного воздуха. В сильные морозы такой способ нагрева воздуха бесполезен, целесообразнее будет включить калорифер, встроенный в систему рекуперации. Для размещения крупногабаритного оборудования выбирают чердак или цоколь.

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

Планировка вентиляции частного дома включает следующие этапы:

• 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.

Выбора вентоборудования.

В результате полученных данных, специалисты осуществляют подбор наиболее подходящего оборудования — приточной установки или вентилятораНа сегодняшний день специалисты руководствуются средними параметрами производительности для:

• комнат и квартир – 100-500 м3/ч;
• коттеджей и частных домов — 500 – 2000 м3/ч;
• офисных помещений — 1000 –10000 м3/ч.

Для жилых помещений используется несколько способов расчета вентиляционной системы – определение показателей воздухообмена по кратности, площади и санитарно-гигиеническим нормам. При этом, чтобы предупредить появление посторонних запахов в санузлах и кухнях, специалисты используют исключительно вытяжки без притока воздуха.

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.

Вентиляция термических цехов

Расчет вытяжной вентиляции цеха термической обработки производится с учетом водяного, масляного пара, конвекционного, а также лучистого тепла, выделяемого технологическим оборудованием. Опасными для здоровья персонала являются окись углерода, сернистый ангидрид, сероводород, образующиеся в результате сгорания твердого топлива.

Все технологические установки оснащены местной вытяжкой, удаляющей избытки тепла, углекислый газ, синильную кислоту (образуется при взаимодействии цианистых солей и углекислоты).

Также установка вентиляции в рабочей зоне с интенсивным тепловыделением работает на приток, подавая свежий воздух непосредственно на человека. Кроме того, дополнительно монтируются устройства аэрации как экономичный способ проветривания.

Для чего производится расчёт площади воздуховодов и фасонных изделий

Правильный проект систем вентиляции – это лишь полдела. Если ошибиться в расчёте квадратуры воздуховодов, то может получиться обратный эффект – идеальная план-схема есть, а оттока или притока воздуха нет. Подобные просчёты могут привести к тому, что в помещениях будет повышенная влажность, которая приведёт к появлению грибка, плесени и неприятному запаху.

Очень важно!

Если домашний мастер не уверен в своих силах, боится не справиться с вычислениями, то лучше обратиться за инженерной помощью в расчёте воздуховодов. Лучше заплатить за работу профессионалу, чем впоследствии кусать локти.

В конечном итоге мы получили две величины воздухообменов: по ТП и ХП.

Вопрос — как быть?

Варианты решения:

1. Приточную систему рассчитывать на максимальный воздухообмен и установить на электродвигателе вентилятора регулятор частоты вращения, задействованный от температуры внутреннего воздуха. Вытяжную систему выполнить либо с естественной циркуляцией, либо механическую, задействованную от того же регулятора частоты вращения.

Система эффективная, но очень дорогая!

2. Выполнить две приточные установки и две вытяжные установки. Одна приточная и одна вытяжная установка работают в ХП. Приточная система с воздухонагревателем, который рассчитан на подогрев наружного воздуха от параметров “Б” до температуры притока. Вторая пара систем — приточная установка без калорифера, работает только ТП.

3. Выполнить только приточную систему на подачу по ХП и одну вытяжную систему такой же подачи, а воздухообмен в ТП осуществить через открытые окна.

Пример.

В административном здании — помещение атриума, с габаритными размерами в плане:

9 × 20,1 м

и высотой — 6 м

необходимо поддерживать температуру воздуха в рабочей зоне (h = 2 м)

t_В = 23ºС и относительную влажность φ_В = 60%.

Приточный воздух подаётся с температурой t_П = 18ºС.

Полные тепловыделения в помещении составляют

∑Q_полн. = 44 кВт,

явные тепловыделения равны ∑ Q_явн. = 26 кВт,

поступление влаги равны ∑ W = 32 кг/ч.

Решение (см. рисунок 3).

Для определения величины углового коэффициента необходимо привести все параметры согласно J — d диаграмме.

∑ Q_полн. = 44 кВт × 3600 = 158400 кДж/кг.

Исходя из этого, угловой коэффициент равен

Определяем тепловое напряжение помещения

Градиент температуры воздуха по высоте помещения составит (определяем по таблице)

grad t = 1,5ºС.

Тогда, температура уходящего воздуха равна

t_У = t_В + grad t( H — h_р.з.) = 23 + 1,5 ( 6 — 2 ) = 29  ºС.

На J — d диаграмме находим точку В с параметрами внутреннего воздуха (•) В:

t_В = 23ºС;    φ_В = 60%.

Проводим линию тепло-влажностного отношения с численным значением 4950 через точку 0 шкалы температур и, параллельно этой линии проводим наш луч процесса через точку внутреннего воздуха — (•) В.

Так как, температура приточного воздуха t_П = 18ºС, то точка притока П будет определяться, как пересечение луча процесса и изотермы t_П = 18ºС.

Точка уходящего воздуха У лежит на пересечении луча процесса и изотермы t_У = 29 ºС.

Получаем параметры реперных точек:

В t_В = 23ºС;    φ_В = 60%;   d_В = 10,51 г/кг;    J_В = 49,84 кДж/кг;

П t_П = 18ºС;    d_П = 8,4 г/кг;    J_П = 39,37 кДж/кг;

У t_У = 29ºС;    d_У = 13,13 г/кг;    J_У = 62,57 кДж/кг.

Определяем расход приточного воздуха:

по теплосодержанию

по влагосодержанию

т.е. мы получим практически одинаковый расход приточного воздуха.

Определяем кратность воздухообмена по притоку

Таким образом, кратность воздухообмена по притоку составляет менее 5.

Так как, кратность воздухообмена по притоку составляет больше 5, то необходимо выполнить расчет из условия, что уходящую температуру внутреннего воздуха t_У необходимо принимать равной внутренней температуре воздуха в помещении t_В, т.е.

t_У = t_В

и формула для определения количества воздуха приняла бы вид:

по теплосодержанию

по влагосодержанию

Принципиальную схему приточной вентиляционной установки смотри рисунок 4.