Расчет системы вентиляции в жилом доме
В жилых и офисных зданиях, где постоянно находятся люди, должны быть созданы комфортные условия для их работы и жизнедеятельности. Эти условия регламентируются государственными санитарными нормами и другими документами. Параметры и необходимое количество воздуха для жилых и административных зданий прописаны в соответствующих строительных нормативных документах. Чтобы произвести расчет вентиляции в помещении, следует руководствоваться этими документами.
Цель расчета – определить, сколько чистого воздуха требуется подавать в каждое помещение и какое количество отработанного удалять из него. После этого выбирают способ организации воздухообмена и для холодного времени года рассчитывают тепловую мощность, которую нужно затратить для подогрева притока с улицы. Для начала нужно определить кратность обмена для каждой комнаты жилого дома.
Кратность обмена – число, показывающее сколько раз во всем объеме помещения полностью обновится воздух в течение 1 часа.
Значения величины кратности для кабинетов и комнат различного назначения прописаны в СНиП 31–01-2003, для удобства они приведены в Таблице 1.
В СНиПе указаны расчетные значения расхода и кратности, но для топочных количество воздуха на горение необходимо уточнять по техническим характеристикам водогрейного котла.
Строительными нормами допускается производить расчет приточной вентиляции помещения несколькими способами:
- По кратности обмена, величина которой для каждого помещения закреплена нормами.
- По нормируемому удельному расходу воздушных масс на 1 м 2 комнаты.
- По удельному объему свежей воздушной смеси на 1 человека, находящегося в доме свыше 2 часов ежедневно.
В соответствии со СНиП 41–01-2003 «Вентиляция и кондиционирование» для жилых зданий применяется следующая формула расчета вентиляции по нормируемой кратности:
- L – необходимое количество приточного воздуха, м 3 /ч;
- V – объем кабинета или комнаты, м 3 ;
- n – расчетная кратность воздухообмена (Табл. 1).
Объем каждой комнаты определяют обмерами ее габаритов либо, в случае строящегося дома, по чертежам, входящим в проект. Расход притока для некоторых помещений имеет определенное нормированное значение, например, в санузлах или постирочных. Тогда габариты определять не требуется, принимается фиксированная величина, указанная в Таблице 1. После просчета каждой комнаты результаты суммируются и получается общее количество приточного воздуха, необходимое для всего дома.
Определение притока по удельному расходу свежей воздушной смеси на каждого человека осуществляется таким методом:
- L – то же, что в предыдущей формуле, м 3 /ч;
- N – число людей, находящихся в здании более 2 часов в течение суток, чел;
- m – удельное количество приточного воздуха на 1 человека, м 3 /ч (Табл.2).
Данный метод допускается применять не только для жилых, но и административных зданий, в офисах которых трудится много людей. В этом случае величина удельного расхода нормируется Приложением М СНиП 41–01-2003, что отражено в Таблице 2.
Объем вытяжки из офиса для соблюдения баланса равен притоку, — 1200 м 3 /ч.
Если в пересчете на 1 жильца приходится менее 20 м 2 общей площади жилого дома, то производится расчет по площади помещения:
- L – необходимая величина притока, м 3 /ч;
- А – площадь кабинета или комнаты, м 2 ;
- k – удельный расход чистого воздуха, подаваемого на 1 м 2 площади комнаты.
СНиП 41–01-2003 устанавливает значение k в размере 3 м 3 на 1 м 2 жилой площади. То есть, в спальню площадью 10 м 2 понадобится подавать как минимум 10 х 3 = 30 м 3 /ч свежей воздушной смеси.
После того как потребность в притоке и вытяжке для всех комнат дома вычислена одним из вышеописанных методов, следует выбрать тип общеобменной вентиляции: с естественным или механическим побуждением. Первый тип подойдет для квартир, небольших частных домов и офисов. Здесь главную роль будет играть естественная вытяжка, поскольку именно она создает разрежение внутри дома и побуждает воздушные массы перемещаться в свою сторону, затягивая свежие с улицы. В этом случае расчет естественной вентиляции помещения сводится к вычислению высоты вертикальной вытяжной шахты.
Вычисления делают методом подбора, так как вертикальные вытяжные каналы изготавливают стандартных размеров и высоты. Приняв определенное значение высоты шахты, его подставляют в формулу:
- р – гравитационное давление в канале, кгс/м 2 ;
- h – высота канала, м;
- ρН – плотность наружного воздуха, в среднем принимается равной 1.27 кг/м 3 при температуре +5ºС;
- ρВ – плотность воздушной смеси, удаляемой из квартиры, принимается по ее температуре.
При движении воздушных масс в шахте возникает сопротивление трению о ее стенки, сила тяги должна его преодолевать. Расчет и проектирование вертикального канала заключаются в том, чтобы сила тяги в нем была несколько больше сопротивления трению и соблюдалось условие:
- р – гравитационное давление в канале, кгс/м 2 ;
- Н – сопротивление вытяжной шахты, кгс/м 2 .
Величина Н вычисляется по следующей формуле:
- R – потери давления на 1 м.п. шахты, является величиной справочной, кгс/м 2 ;
- h – высота канала, м;
Подставляя в вышеприведенные формулы значения высоты вытяжной шахты, производят вычисления до тех пор, пока условие для функционирования тяги не будет соблюдаться.
При использовании в организации воздухообмена местных и централизованных вентиляционных установок самым важным показателем остается расход наружных воздушных масс для обеспечения необходимого притока в здание. Если в комнатах устанавливаются местные приточные агрегаты с очисткой и подогревом, то их общая производительность должна равняться объему притока в здание, рассчитанному ранее.
При подборе производительности приточного агрегата надо учитывать, что не все комнаты располагаются у наружных стен. Установка будет обслуживать не только свой кабинет, но и смежный, расположенный в глубине дома.
Централизованные приточно-вытяжные установки лучше подбирать с помощью специалистов, так как потребуется выполнить достаточно сложный расчет вентиляционных систем. Установка может использовать тепло вытяжного воздуха, нагревая с его помощью уличный, здесь важно правильно подобрать теплообменник.
Обработанная воздушная смесь будет раздаваться в помещения через сеть воздуховодов, понадобится определить их параметры (диаметр, протяженность, потери давления). Это нужно для правильного выбора вентиляционного агрегата, который для устойчивой работы системы должен развивать необходимое давление для преодоления всех сопротивлений.
Произвести расчет потребного объема приточного воздуха в помещении жилого или административного здания – не столь уж сложная задача. Это первый шаг к созданию комфортных условий для жизнедеятельности или работы людей. Зная необходимые расходы притока и вытяжки, можно сделать прикидку общей стоимости работ и оборудования для устройства общеобменной вентиляции. Дальнейшую разработку и внедрение предпочтительнее доверить специалистам.
Кандидат технических наук. Начальник Центра образовательных стандартов и программ «Московского государственного строительного университета» ( НИУ «МГСУ» ).
Мечтаете, чтобы в доме был здоровый микроклимат и ни в одной комнате не пахло затхлостью и сыростью? Чтобы дом был по-настоящему комфортным, еще на стадии проектирования необходимо провести грамотный расчет вентиляции.
Если во время строительства дома упустить этот важный момент, в дальнейшем придется решать целый ряд проблем: от удаления плесени в ванной комнате до нового ремонта и установки системы воздуховодов. Согласитесь, не слишком приятно видеть на кухне на подоконнике или в углах детской комнаты рассадники черной плесени, да и заново погружаться в ремонтные работы.
В представленной нами статье собраны полезные материалы по расчету систем вентилирования, справочные таблицы. Приведены формулы, наглядные иллюстрации и реальный пример для помещений различного назначения и определенной площади, продемонстрированный в видеосюжете.
При правильных расчетах и грамотном монтаже вентилирование дома осуществляется в подходящем режиме. Это означает, что воздух в жилых помещениях будет свежий, с нормальной влажностью и без неприятных запахов.
Если же наблюдается обратная картина, например, постоянная духота, плесневый грибок в ванной комнате или другие негативные явления, то нужно проверить состояние вентиляционной системы.
Немало проблем доставляет отсутствие характерных для окон и дверей тончайших зазоров, спровоцированное установкой герметичных пластиковых конструкций. В таком случае в дом поступает слишком мало свежего воздуха, нужно позаботиться о его притоке.
Засоры и разгерметизация воздуховодов могут стать причиной серьезных проблем с удалением отработанного воздуха, который насыщен неприятными запахами, а также избыточными водяными парами.
В результате в служебных помещениях могут появиться колонии грибка, что плохо отражается на здоровье людей и может спровоцировать ряд серьезных заболеваний.
Но бывает и так, что элементы вентиляционной системы работают прекрасно, однако описанные выше проблемы остаются нерешенными. Возможно, расчеты вентиляционной системы для конкретного дома или квартиры были проведены неправильно.
Негативно может отразиться на вентилировании помещений их переделка, перепланировка, появление пристроек, установка уже упомянутых ранее пластиковых окон и т.п. При таких существенных изменениях не помещает повторно произвести расчеты и модернизировать имеющуюся вентиляционную систему в соответствии с новыми данными.
Один из простых способов обнаружить проблемы с вентилированием — проверка наличия тяги. К решетке вытяжного отверстия нужно поднести зажженную спичку или лист тонкой бумаги. Не стоит использовать для такой проверки открытый огонь, если в помещении используется газовое нагревательное оборудование.
Если пламя или бумага уверенно отклоняется в сторону вытяжки, тяга имеется, если же этого не происходит или отклонение слабое, нерегулярное, проблема с отведением отработанного воздуха становится очевидной. Причиной могут быть засоры или повреждение воздуховода в результате неумелого ремонта.
Не всегда есть возможность устранить поломку, решением проблемы часто становится монтаж дополнительных средств вытяжного вентилирования. Перед их установкой также не помешает провести необходимые расчеты.
Все расчеты по системам вентилирования сводятся к тому, чтобы определить объемы воздуха в помещении. В качестве такого помещения может рассматриваться как отдельная комната, так и совокупность комнат в конкретном доме или квартире.
На основании этих данных, а также сведений из нормативных документов рассчитывают основные параметры вентиляционной системы, такие как сечение и количество воздуховодов, мощность вентиляторов и т.п.
Существуют специализированные расчетные методики, позволяющие просчитать не только обновление воздушных масс в помещении, но и удаление тепловой энергии, изменение влажности, выведение загрязнений и т.п. Подобные расчеты выполняются обычно для зданий промышленного, социального или какого-либо специализированного назначения.
Если есть необходимость или желание выполнить настолько подробные расчеты, лучше всего обратиться к инженеру, изучившему подобные методики. Для самостоятельных расчетов по жилым помещениям используют следующие варианты:
- по кратностям;
- по санитарно-гигиеническим нормам;
- по площади.
Все эти методики относительно просты, уяснив их суть, даже неспециалист может просчитать основные параметры своей вентиляционной системы.
Проще всего воспользоваться расчетами по площади. За основу принимается следующая норма: каждый час в дом должно поступать по три кубических метра свежего воздуха на каждый квадратный метр площади.
Количество людей, которые постоянно проживают в доме, при этом не учитывается.
Расчет по санитарно-гигиеническим нормативам тоже относительно несложен. В этом случае для вычислений используют не площадь, а данные о количестве постоянных и временных жильцов.
Для каждого постоянно проживающего необходимо обеспечить приток свежего воздуха в количестве 60 кубических метров в час. Если в помещении регулярно присутствуют временные посетители, то на каждого такого человека нужно прибавить еще по 20 кубических метров в час.
Несколько сложнее производится расчет по кратности воздухообмена. При его выполнении учитывается назначение каждой отдельной комнаты и нормативы по кратности воздухообмена для каждой из них.
Кратностью воздухообмена называют коэффициент, отражающий количество полной замены отработанного воздуха в помещении в течение одного часа. Соответствующие сведения содержатся в специальной нормативной таблице (СНиП 2.08.01-89* Жилые здания, прил. 4).
Рассчитать количество воздуха, которое должно быть обновлено в течение часа, можно по формуле:
- N — кратность воздухообмена за час, взятая из таблицы;
- V – объём помещения, куб.м.
Объем каждого помещения вычислить очень просто, для этого нужно умножить площадь комнаты на ее высоту. Затем для каждого помещения рассчитывают объем воздухообмена в час по приведенной выше формуле.
Показатель L для каждой комнаты суммируется, итоговое значение позволяет составить представление о том, сколько именно свежего воздуха должно поступать в помещение за единицу времени.
Разумеется, через вытяжную вентиляцию должно удаляться точно такое же количество отработанного воздуха. В одной и той же комнате не устанавливают и приточную, и вытяжную вентиляцию. Обычно приток воздуха осуществляется через “чистые” помещения: спальню, детскую, гостиную, кабинет и т.п.
Удаляют же воздух из комнат служебного назначения: санузла, ванной, кухни и т.п. Это разумно, поскольку неприятные запахи, характерные для этих помещений, не распространяются по жилищу, а сразу же выводятся наружу, что делает проживание в доме более комфортным.
Поэтому при расчетах берут норматив только для приточной или только для вытяжной вентиляции, как это отражено в нормативной таблице.
Если воздух не нужно подавать в конкретное помещение или удалять из него, в соответствующей графе стоит прочерк. Для некоторых помещений указано минимальное значение кратности воздухообмена. Если расчетная величина оказалась ниже минимальной, следует использовать для расчетов табличную величину.
Разумеется, в доме могут найтись помещения, назначение которых в таблице не отображено. В таких случаях используют нормативы, принятые для жилых помещений, т.е. 3 куб.м на каждый квадратный метр комнаты. Нужно просто умножить площадь комнаты на 3, полученное значение принять за нормативную кратность воздухообмена.
Все значения кратности воздухообмена L следует округлить в сторону увеличения, чтобы они были кратными пяти. Теперь нужно посчитать сумму кратности воздухообмена L для помещений, через которые осуществляется приток воздуха. Отдельно суммируют кратность воздухообмена L тех комнат, из которых производится отведение отработанного воздуха.
Если результат вычислений не отвечает санитарным требованиям, производится установка приточного клапана или бризера, модернизируется существующая система или выполняется ее чистка.
Затем следует сравнить эти два показателя. Если L по притоку оказался выше, чем L по вытяжке, то нужно увеличить показатели для тех комнат, по которым при расчетах использовались минимальные значения.
Чтобы провести расчет для вентиляционной системы по кратностям, для начала нужно составить список всех помещений в доме, записать их площадь и высоту потолков.
Например, в гипотетическом доме имеются следующие помещения:
- Спальня — 27 кв.м.;
- Гостиная — 38 кв.м.;
- Кабинет — 18 кв.м.;
- Детская — 12 кв.м.;
- Кухня — 20 кв.м.;
- Санузел — 3 кв.м.;
- Ванная — 4 кв.м.;
- Коридор — 8 кв.м.
Учитывая, что высота потолка во всех помещениях составляет три метра, вычисляем соответствующие объемы воздуха:
- Спальня — 81 куб.м.;
- Гостиная — 114 куб.м.;
- Кабинет — 54 куб.м.;
- Детская — 36 куб.м.;
- Кухня — 60 куб.м.;
- Санузел — 9 куб.м.;
- Ванная — 12 куб.м.;
- Коридор — 24 куб.м.
Теперь, используя приведенную выше таблицу, нужно произвести расчёты вентиляции помещения с учетом кратности воздухообмена, увеличив каждый показатель до значения, кратного пяти:
- Спальня — 81 куб.м.*1 = 85 куб.м.;
- Гостиная — 38 кв.м.*3 = 115 куб.м.;
- Кабинет — 54 куб.м.*1 = 55 куб.м.;
- Детская — 36 куб.м.*1 = 40 куб.м.;
- Кухня — 60 куб.м. — не менее 90 куб.м.;
- Санузел — 9 куб.м. не менее 50 куб.м;
- Ванная — 12 куб.м. не менее 25 куб.м.
Сведения о нормативах для коридора в таблице отсутствуют, поэтому в расчете данные по этому небольшому помещению не учтены. Для гостиной выполнен расчет по площади с учетом норматива три куб. метра на каждый метр площади.
Теперь нужно отдельно суммировать сведения по помещениям, в которых осуществляется приток воздуха, и отдельно — комнаты, где установлены вытяжные вентиляционные устройства.
Объем воздухообмена по притоку:
- Спальня — 81 куб.м.*1 = 85 куб.м/ч.;
- Гостиная — 38 кв.м.*3 = 115 куб.м/ч;
- Кабинет — 54 куб.м.*1 = 55 куб.м/ч;
- Детская — 36 куб.м.*1 = 40 куб.м/ч;
Всего: 295 куб.м\ч.
Объем воздухообмена по вытяжке:
- Кухня — 60 куб.м. — не менее 90 куб.м/ч;
- Санузел — 9 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч;
- Ванная — 12 куб.м. — не менее 25 куб.м/ч.
Всего: 165 куб.м/ч.
Теперь следует сравнить полученные суммы. Очевидно, что необходимый приток превышает вытяжку на 130 куб.м/ч (295 куб.м/ч-165 куб.м/ч).
Чтобы устранить эту разницу, нужно увеличить объемы воздухообмена по вытяжке, например, увеличив показатели по кухне. На практике это проводится, например, заменой воздуховодов на каналы бóльшего сечения.
После правок результаты расчета будут выглядеть следующим образом:
Объем воздухообмена по притоку:
- Спальня — 81 куб.м.*1 = 85 куб.м/ч.;
- Гостиная — 38 кв.м.*3 = 115 куб.м/ч;
- Кабинет — 54 куб.м.*1 = 55 куб.м/ч;
- Детская — 36 куб.м.*1 = 40 куб.м/ч;
Всего: 295 куб.м\ч.
Объем воздухообмена по вытяжке:
- Кухня — 60 куб.м. — 220 куб.м/ч;
- Санузел — 9 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч;
- Ванная — 12 куб.м. — не менее 25 куб.м/ч.
Всего: 295 куб.м/ч.
Объемы по притоку и вытяжке равны, что соответствует требованиям при расчетах воздухообмена по кратностям.
Расчет воздухообмена в соответствии с санитарными нормами выполнить значительно проще. Допустим, что в доме, рассмотренном выше, постоянно проживают два человека и еще двое пребывают в помещении нерегулярно.
Расчет выполняется отдельно для каждого помещения в соответствии с нормой 60 куб.м\чел для постоянных жильцов и 20 куб.м\час для временных посетителей:
- Спальня — 2 чел*60 = 120 куб.м\час;
- Кабинет — 1 чел.*60 = 60 куб.м\час;
- Гостиная 2 чел*60 + 2 чел*20 = 160 куб.м\час;
- Детская 1 чел.*60 = 60 куб.м\час.
Всего по притоку — 400 куб.м\час.
Для количества постоянных и временных обитателей дома не существует каких-то строгих правил, эти цифры определяются исходя из реальной ситуации и здравого смысла.
Вытяжку рассчитывают по нормам, изложенным в таблице, приведенной выше, и увеличивают до суммарного показателя по притоку:
- Кухня — 60 куб.м. — 300 куб.м/ч;
- Санузел — 9 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч;
- Ванная — 12 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч.
Всего по вытяжке: 400 куб.м/ч.
Увеличен воздухообмен для кухни и ванной комнаты. Недостаточный объем по вытяжке можно разделить между всеми помещениями, в которых установлена вытяжная вентиляция. Или увеличить этот показатель только для одного помещения, как это было сделано при расчете по кратностям.
В соответствии с санитарными нормами воздухообмен рассчитывают подобным образом. Допустим, площадь дома составляет 130 кв.м. Тогда воздухообмен по притоку должен составлять 130 кв.м*3 куб.м\час = 390 куб.м\час.
Остается распределить этот объем на помещения по вытяжке, например, таким образом:
- Кухня — 60 куб.м. — 290 куб.м/ч;
- Санузел — 9 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч;
- Ванная — 12 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч.
Всего по вытяжке: 390 куб.м/ч.
Баланс воздухообмена — один из основных показателей при проектировании вентиляционных систем. Дальнейшие расчеты выполняются на основе этих сведений.
Система вентилирования, как известно, может быть канальной или бесканальной. В первом случае нужно правильно подобрать сечение каналов. Если принято решение устанавливать конструкции с прямоугольным сечением, то соотношение его длины и ширины должно приближаться к 3:1.
Скорость перемещения воздушных масс по основному вентканалу должна составлять около пяти метров в час, а на ответвлениях — до трех метров в час. Это обеспечит работу системы с минимальным количеством шума. Скорость движения воздуха во многом зависит от площади сечения воздуховода.
Чтобы подобрать размеры конструкции, можно использовать специальные расчетные таблицы. В такой таблице нужно выбрать слева объем воздухообмена, например, 400 куб.м\ч, а сверху выбрать значение скорости — пять метров в час.
Затем нужно найти пересечение горизонтальной линии по воздухообмену с вертикальной линией по скорости.
От этого места пересечения проводят линию вниз до кривой, по которой можно определить подходящее сечение. Для прямоугольного воздуховода это будет значение площади, а для круглого — диаметр в миллиметрах. Сначала делают расчеты для магистрального воздуховода, а затем — для ответвлений.
Таким образом расчеты делают, если в доме планируется только один вытяжной канал. Если же предполагается установить несколько вытяжных каналов, то общий объем воздуховода по вытяжке нужно разделить на количество каналов, а затем провести расчеты по изложенному принципу.
Кроме того, существуют специализированные калькуляционные программы, с помощью которых можно выполнить подобные расчеты. Для квартир и жилых домов такие программы могут быть даже удобнее, поскольку дают более точный результат.
Ролик #1. Полезные сведения по принципам работы системы вентилирования содержатся в этом видеоролике:
Ролик #2. Вместе с отработанным воздухом жилище покидает и тепло. Здесь наглядно продемонстрированы расчеты тепловых потерь, связанных с работой системы вентиляции:
Правильный расчет вентиляции — основа ее благополучного функционирования и залог благоприятного микроклимата в доме или квартире. Знание основных параметров, на которых базируются такие вычисления, позволит не только правильно спроектировать систему вентилирования во время строительства, но и откорректировать ее состояние, если обстоятельства изменятся.
Хотите поделиться собственным опытом в расчете и сооружении вентиляции? Возникли вопросы в ходе ознакомления с информацией? Нашли недоработки в тексте? Пишите, пожалуйста, комментарии в блоке, находящимся под текстом статьи.
06 Апр 2019 admin 15