Формулы расчета вентиляции
Для расчета системы вентиляции в квартире или небольшом коттедже можно обратиться к специалистам, а можно все сделать самостоятельно, тем более, что формулы там несложные, достаточно знать от чего отталкиваться. К тому же, как показывает практика, во многих строительных фирмах работают такие "специалисты", что перед началом работ лучше хотя бы приблизительно оценить требуемые параметры системы самостоятельно. Это поможет и деньги сэкономить, и избежать грубых промахов в проекте - ведь вам потом в этом доме жить. Прежде всего надо определить необходимый воздухообмен для каждого из имеющихся помещений. Для этого служат государственные нормативные документы, такие как СанПины, ГОСТы, СНиПы и
ДБНы, в которых эти значения четко определены. Воспользуемся самыми простыми методами расчета.
Расчет по площади помещения
Это самый простой расчет. Для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м3/час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения, независимо от количества людей.
Расчет по санитарно-гигиеническим нормам
По санитарным нормам для общественных и административно-бытовых зданий
на одного постоянно пребывающего в помещении человека необходимо 60 м3/час свежего воздуха, а на одного временного 20 м3/час.
В случае жилого помещения можно ориентироваться на то, в каком помещении сколько времени проводят жильцы. Например, для спальни рекомендуется принять, что хозяева находятся там постоянно (8 часов подряд), а для кабинета можно принять 1 человек - постоянно, и 1-2 временно.
Расчет по кратностям
В документе (СНиП 2.08.01-89* Жилые здания, Приложение 4) приведена таблица с кратностями воздухообмена по типам помещений (табл.1):
Таблица 1. Кратности воздухообмена в помещениях жилых зданий.
|
Помещения |
Расчетная температура зимой,ºС |
Требования к воздухообмену |
|
Приток |
Вытяжка |
|
Общая комната, спальня, кабинет |
20 |
1-кратный |
-- |
|
Кухня |
18 |
- |
По воздушному балансу квартиры, но не менее, м3/час |
90 |
|
Кухня-столовая |
20 |
1-кратный |
|
Ванная |
25 |
- |
25 |
|
Уборная |
20 |
- |
50 |
|
Совмещенный санузел |
25 |
- |
50 |
|
Помещение для стиральной машины в квартире |
18 |
- |
0,5-кратный |
|
Гардеробная для чистки и глажения одежды |
18 |
- |
1,5-кратный |
|
Вестибюль, общий коридор, лестничная клетка, прихожая квартиры |
16 |
- |
- |
|
Электрощитовая |
5 |
- |
0,5-кратный |
Здесь приведена сокращенная версия таблицы, если вы не нашли свой тип помещения -- обратитесь к исходному документу (СНиП-у).
Кратность воздухообмена - это величина, которая означает, сколько раз в течение часа воздух в помещении
полностью заменяется на новый. Она напрямую зависит от объема помещения. То есть, однократный воздухообмен это когда в
течение часа в помещение подали и удалили объем воздуха, равный объему помещения; 0,5 кранный воздухообмен –
половине объема помещения и т.д. В этой таблице в двух последних колонках
указаны кратности и требования к воздухообмену в помещениях по притоку и
вытяжке воздуха соответственно.
Формула расчета вентиляции,
включающая нужное количество воздуха выглядит так:
L=n*V (м3/час) , где
n – нормируемая кратность воздухообмена, час-1;
V – объём помещения, м3.
Когда мы считаем воздухообмен для группы помещений в пределах одного
здания (к примеру, жилая квартира) или для здания в целом (коттедж), их
нужно рассматривать как единый воздушный объём. Этот объём должен
отвечать условию ∑ Lпр = ∑ Lвыт То есть, какое количество воздуха мы подаём, такое же должны и удалить.
Таким образом, последовательность расчета вентиляции по кратностям следующая:
-
Считаем объем каждого помещения в доме (объем=высота * длина * ширина).
-
Подсчитываем для каждого помещения требуемый воздухообмен по формуле L=n*V.
Для этого выбираем из таблицы 1 норму по кратности
воздухообмена. Для большинства помещений
нормируется только приток или только вытяжка. Для некоторых (например
кухня-столовая) и то, и другое. Прочерк означает, что для данного помещения нормы не установлены.
Для тех помещений, для которых вместо кратности
указан минимальный воздухообмен (например, 90м3/ч для кухни), считаем требуемый воздухообмен равным этому рекомендуемому. В самом конце расчета, если уравнение баланса (∑ Lпр и ∑ Lвыт) у нас не сойдется, то значения воздухообмена для данных комнат будем увеличивать до требуемой величины.
Если в таблице нет какого-либо помещения, то норму воздухообмена для
него считаем, учитывая что для жилых помещений нормы регламентируют
подавать 3 м3/час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения. Т.е. считаем воздухообмен для таких помещений по формуле: L=Sпомещения*3.
-
Суммируем отдельно L тех помещений, для которых нормируется приток
воздуха, и отдельно L тех помещений, для которых нормируется вытяжка.
Получаем 2 цифры: ∑ Lпр и ∑ Lвыт
-
Составляем уравнение баланса ∑ Lпр = ∑ Lвыт.
Если ∑ Lпр > ∑ Lвыт , то для увеличения ∑ Lвыт до значения ∑ Lпр
увеличиваем значения воздухообмена для тех помещений, для которых мы во 2
пункте приняли воздухообмен равным минимально допустимому значению. Если провести расчет всеми тремя способами, то у вас наверняка получатся разные значения. Все они правильные и соответствуют нормам. Рекомендуется выбрать что-то среднее. Из опыта.
При расчете воздухообмена для коттеджа мной не было учтено наличие в кухне-столовой потребителя воздуха - водогрейного котла с атмосферной горелкой. Котел с атмосферной горелкой забирает воздух из кухни и выбрасывает продукты сгорания на улицу. Объем потребляемого воздуха обычно указан в паспорте котла, и этот объем необходимо было учесть в уравнении баланса. Отсутствие такого учета привело к периодическому выключению котла из-за недостаточной тяги и необходимости приоткрывать окно.
Расчет сечения воздуховодовДля расчета воздуховодов прежде всего необходимо начертить план предполагаемой воздухораспределительной сети. При этом желательно учитывать планируемое расположение мебели в помещениях, чтобы решетка притока воздуха не располагалась над рабочим столом или кроватью.
В загородном доме очень важен низкий уровень шума, создаваемый системой вентиляции. Максимальную скорость потока воздуха, при которой обеспечивается бесшумность, можно определить из таблицы ниже. Если позволяет пространство, лучше выбирать круглые или квадратные
воздуховоды. Если места недостаточно, выбирают прямоугольные
воздуховоды. Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).
Существуют специальные звукопоглощающие воздуховоды, состоящие из двух
слоев фольги (внутренний - перфорированный) с прослойкой из минеральной
ваты. При выборе конфигурации мест разветвления желательно избегать Т-образных разветвлений, на которых теряется напор и создается дополнительный шум. Лучше использовать Y-образные разветвления.
Таблица максимальной скорости воздуха (м/сек) в зависимости от требований к воздуховоду
| Назначение |
Основное требование |
| Бесшумность |
Мин. потери напора |
| Магистральные каналы |
Главные каналы |
Ответвления |
| Приток |
Вытяжка |
Приток |
Вытяжка |
| Жилые помещения |
3 |
5 |
4 |
3 |
3 |
| Гостиницы |
5 |
7.5 |
6.5 |
6 |
5 |
| Учреждения |
6 |
8 |
6.5 |
6 |
5 |
| Рестораны |
7 |
9 |
7 |
7 |
6 |
| Магазины |
8 |
9 |
7 |
7 |
6 |
Зная требуемый объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, и
максимальную скорость воздуха для данного типа помещения, определим
подходящий диаметр (сечение) воздуховода. Расчет потерь давления в воздуховодеКогда известны параметры воздуховодов (их длина,
сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать
потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха. Общие потери давления (в кг/кв.м.) рассчитываются по формуле:
P = Pтр*l + z,
где Pтр - потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l - длина воздуховода в метрах, z - потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).
1. Потери на трение:
В круглом воздуховоде потери давления на трение Pтр в расчете на 1 погонный метр считаются так:
Pтр = (x/d) * (v*v*y)/2g,
где x - коэффициент сопротивления трения, d - диаметр воздуховода в метрах, v - скорость течения воздуха в м/с, y - плотность воздуха в кг/куб.м., g - ускорение свободного падения (9,8 м/с2).
Замечание: Если воздуховод имеет не
круглое, а прямоугольное сечение, в формулу надо подставлять
эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен:
dэкв = 2АВ/(А + В)
2. Потери на местные сопротивления:
Потери давления на местные сопротивления (при изменении диаметра воздуховода, на разветвлении, диффузоре, и т.д.) считаются по формуле:
z = Q* (v*v*y)/2g,
где Q - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода, для которого производят расчет, v - скорость течения воздуха в м/с, y - плотность воздуха в кг/куб.м., g - ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде. Расчет начинаем с самых дальних от вентилятора и самых нагруженных участков. - Зная оптимальную скорость воздуха для данного
помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час,
определим подходящий диаметр (или сечение) воздуховода.
- Вычисляем потери давления на трение Pтр.
- По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления на местные сопротивления z.
- Располагаемое давление для следующих ветвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных до данного ветвления.
В процессе расчета нужно последовательно сбалансировать все ветви сети, приравняв сопротивление каждой ветви к сопротивлению самой длинной и нагруженной ветви. Это делают с помощью диафрагм. Их устанавливают на слабо нагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление. Расчет кондиционированияВ первом приближении требуемую мощность кондиционера можно оценить из расчета 1 кВт на 10 м². Более сложный алгоритм позволяет рассчитать мощность кондиционера (в кВт) для небольшого закрытого помещения:
отдельной комнаты, офиса площадью до 50 – 70 м² и других помещений, расположенных в капитальных зданиях. При расчете учитываются потоки тепла от окон, стен и потолка, тепло, выделяемое находещейся в помещении техникой и тепло, выделяемое людьми в помещении:
Q = Q1 + Q2 + Q3, где
| |
Q1 — теплопритоки от окна, стен, пола и потолка. |
|
Q1 = S * h * q / 1000, где
S — площадь помещения (м²);
h — высота помещения (м);
q — коэффициент, равный 30 - 40 Вт/м³:
q = 30 для затененного помещения;
q = 35 при средней освещенности;
q = 40 для помещений, в которые попадает много солнечного света.
Если в помещение попадают прямые солнечные лучи, то на окнах должны быть светлые
шторы или жалюзи.
|
| |
|
Q2 — сумма теплопритоков от людей.
|
|
Теплопритоки от взрослого человека:
0,1 кВт — в спокойном состоянии;
0,13 кВт — при легком движении;
0,2 кВт — при физической нагрузке;
|
| |
Q3 — сумма теплопритоков от бытовых приборов.
|
|
Теплопритоки от бытовых приборов:
0,3 кВт — от компьютера;
0,2 кВт — от телевизора;
Для других приборов можно считать, что
они выделяют в виде тепла 30% от максимальной потребляемой мощности (то
есть предполагается, что средняя потребляемая мощность составляет 30% от
максимальной).
|
| |
При наличии в помещении приточной вентиляции, рекомендуется мощность Q1 увеличить на 20-25% для компенсации притока теплого воздуха. Q1 необходимо также увеличить на 10-20%, если комната расположена в мансардном этаже и тепло от нагретой крыши передается в помещение.
Если имеется большая площадь остекления, то для компенсации на каждый квадратный метр площади остекления свыше 2,0 м² (площадь 2,0 м² уже учтена в исходной формуле) нужно прибавить 200 – 300 Вт при сильной инсоляции, 100 – 200 Вт при средней освещенности и 50 – 100 Вт для затененного помещения. Большинство производителей выпускает кондиционеры с мощностями, близкими к стандартному ряду: 2,0 кВт; 2,6 кВт; 3,5 кВт; 5,3 кВт; 7,0 кВт. Из них и надо выбирать. Мощность кондиционера должна лежать в диапазоне от –5% до +15% рассчитанной величины Q.
Из опыта.
При выборе конкретной модели рекомендую обратить внимание на инверторные кондиционеры, которые имеют переменную мощность охлаждения (а не включено/выключено, как обычный кондиционер), что позволяет им работать бесшумно, экономить электричество и создавать более комфортные условия в помещении, без потоков ледяного воздуха. А вот выбор между обычной и мульти-сплит системой (когда от одного внешнего блока питается несколько внутренних) остается на ваше усмотрение. С одной стороны, один внешний блок занимает меньше места, может эффективно перераспределять мощность между внутренними блоками (как правило, не все внутренние блоки используются одновременно), что позволяет взять внешний блок с мощностью меньшей, чем сумма мощностей внутренних блоков. С другой - выход из строя единственного внешнего блока оставит без кондиционирования все помещения сразу. К моему удивлению, стоят эти два варианта (несколько обычных сплит-систем или одна мульти-сплит система) примерно одинаково.
Рекуперация теплаС каждым годом стоимость энергоносителей становится все выше, и на поддержании в доме нужной температуры вполне можно разориться, если не применять энергосберегающие технологии. Применительно к вентиляции такой технологией является рекуперация тепла. Суть рекуперации заключается в том, что входящий и исходящий воздух пропускаются между рядами тонких пластин таким образом, чтобы они не смешивались, и пр этом происходил активный теплообмен, т.е. исходящий воздух нагревал (или охлаждал) входящий (см. рисунок). В результате часть тепла исходящего воздуха возвращается обратно в помещение, снижая потребность в нагреве входящего воздуха. Приточно-вытяжную установку с рекуператором тепла можно собрать как из отдельных элементов, так и купить в виде моноблока. Установки бывают разной мощности, какая именно вам подходит - можно определить, рассчитав необходимый воздухообмен по методике выше.
|
