Розрахунок вентиляції: просто про складне

Як виглядає аеродинамічний розрахунок вентиляції? Взагалі, які саме параметри розраховуються? Наскільки складні формули належить використовувати? У цьому матеріалі ми постараємося дати на поставлені питання максимально прості відповіді, по можливості супроводивши їх прикладами.

Що належить розрахувати

Для типової міської квартири або невеликого котеджу типове рішення - примусова витяжна вентиляція з природним припливом повітря через негерметичні вікна, двері або вентиляційні решітки в огороджувальних конструкціях.

Така схема має кілька переваг у порівнянні з альтернативними варіантами:

• Ціна всіх необхідних для її монтажу матеріалів зазвичай укладається в 2-5 тисяч рублів. По суті, купувати доводиться лише кілька метрів вентиляційної труби з хомутами, разветвителями і гратами, канальний вентилятор і дефлектор-парасолька для захисту виведення труби від опадів.

• Монтаж такої системи не в приклад простіше, ніж припливно-витяжної. Хоча б тому, що в прокладанні потребує один канал, а не два.
• Нарешті, від будь-якої системи з природною циркуляцією ця вигідно відрізняється постійністю витрати повітря. На продуктивність схеми з природним спонуканням впливають і дельта температур з вулицею, і напрям вітру, і його сила. Тут же витрата завжди з мінімальною похибкою дорівнює продуктивності встановлених вами канальних вентиляторів.

Зауважте: при бажанні ніхто не заважає гнучко регулювати їх обороти, зменшуючи або збільшуючи швидкість повітрообміну. Інструкція до смішного проста: досить розімкнути ланцюг харчування диммером.

Очевидно, що для примусової витяжної вентиляції невеликого приміщення доведеться розрахувати лише два параметри:

1. Витрата повітря. Відповідно до нього належить підібрати один або кілька вентиляторів.
2. Крім того, необхідний розрахунок перетину воздуховода вентиляції. Його завищення означатиме нічим не виправдані витрати і погіршення зовнішнього вигляду приміщення; занижене перетин або обмежить витрата через вентканал, або зробить рух потоку повітря надмірно гучним.

У приміщеннях з великим внутрішнім об'ємом, великою кількістю відвідувачів або специфічними вимогами до вентиляції в силу великої кількості джерел забруднення повітря вентиляція робиться припливної або припливно-витяжної.

При цьому припливне канал не просто подає свіже повітря з вулиці: він розподіляє його в об'ємі приміщення через систему повітропроводів і розподільних решіток, що має на увазі певний надлишковий тиск. Воно потрібне і для подолання опору воздуховода.

Мало того: згідно з чинними СНиП, температура припливного повітря в громадських приміщеннях не повинна бути нижче + 15С. У літню спеку приплив перегрітого вуличного повітря теж, очевидно, не додасть комфорту. Звідси - повсюдне використання припливних установок з калориферами і канальними кондиціонерами.

У цьому випадку розрахунок систем вентиляції включатиме, крім згаданих, ще два пункти:

1. Створюване вентилятором надлишковий тиск.
2. Теплову потужність калорифера або кондиціонера.

Отже, приступимо.

Витрата повітря

Як правило, потреба в воздухообмене розраховується двома способами з подальшим вибором більшого з значень.

Розрахунок можливий:

• За кубатурі приміщення з урахуванням його функціональності і наявності в ньому різноманітних джерел забруднення повітря.
• За максимальною кількістю що знаходяться в ньому людей.

Розрахунок за обсягом приміщення

У цьому випадку використовується нескладна формула виду L = NV, де L - потреба в продуктивності вентиляції, V - об'єм приміщення, а N - кратність повітрообміну. До значенням L можуть додаватися фіксовані величини для тих чи інших підсобних приміщень або типів обладнання.

Наведемо деякі значення кратності повітрообміну і потреби в повітрі для побутових пристроїв.

Як користуватися цими значеннями?

Ось приклад розрахунку системи вентиляції для офісу площею 150 м2 з триметровими стелями, забезпеченого вбиральні з трьома унітазами.

1. Сумарний обсяг приміщення дорівнює 150 * 3 = 450 м3.
2. При кратності повітрообміну, яка дорівнює 1,5, і з урахуванням обладнання вбиральні розрахункова витрата повітря складе 450 * 1,5 + 50 * 3 = 825 м3 / год.

Розрахунок за кількістю людей

Базові значення такі:

• 60 м3 / год для спить людина, що займається активною діяльністю;
• 40 м3 / год для спить людина в стані спокою;
• 30 м3 / год для сплячої людини.

Припустимо, що в нашому офісі одночасно присутній 15 осіб. Оскільки вони навряд чи будуть займатися важкою фізичною працею, в розрахунках можна використовуватися витрата повітря в 40 м3 / год на людину. 40х15 = 600.

Оскільки 825 кубометрів на годину, отримані першим способом, більше, ніж 600, саме перше значення і буде використовуватися в якості базового при подальших розрахунках.

Особливий випадок

Особливою статтею йде розрахунок аварійної вентиляції. Її функція зводиться до нейтралізації перевищення гранично допустимої концентрації шкідливих речовин при їх викиді. Типові значення кратності повітрообміну - 5-10.

Однак: точне значення кратності можуть видати лише технологи підприємства з урахуванням змісту можливого викиду і гранично допустимих концентрацій відповідних речовин.

перетин воздуховода

Як виконати своїми руками розрахунок вентиляційних повітропроводів для певного витрати повітря через них?

Формула має вигляд S = 2,778L / V.

У ній:

• S - площа перетину воздуховода в квадратних сантиметрах.
• L - витрата повітря в кубометрах на годину.
• V - швидкість потоку в метрах в секунду.
• 2,778 - коефіцієнт узгодження, що дозволяє без додаткових перерахунків отримати результат в квадратних сантиметрах.

Залежність між швидкістю потоку і перетином - зворотна. Збільшивши швидкість, можна обійтися вентканалу меншого розміру. Однак при швидкості понад 4 м / с повітря починає відчутно шуміти, тому на практиці для жилих приміщень параметр V береться в діапазоні 34 м / с.

Як буде виглядати розрахунок повітроводів вентиляції для нашого 150-метрового офісу?

1. Витрата повітря нами вже розрахований: 825 м3 / год.
2. Швидкість потоку повітря візьмемо рівною максимальним 4 м / с.
3. Мінімально допустимий переріз повітроводу, таким чином, буде так само 2,778 * 825/4 = 572,9625 см2.

Оскільки виробники вказують не площа перетину, а діаметр для круглих повітропроводів і розміри стінок для прямокутних, нам доведеться згадати формули площі кола і прямокутника.

Нагадаємо:

• Площа круга дорівнює добутку числа пі і квадрата радіуса.
• Площа прямокутника дорівнює добутку його сторін.

Нескладний підрахунок покаже, що мінімальний діаметр круглого воздуховода в нашому випадку складе 27 см (з урахуванням реальних розмірів вентиляційних труб - 280 мм). Прямокутний повітропровід може мати розмір, наприклад, 600х100 мм.

тиск

Точний аеродинамічний розрахунок системи вентиляції на предмет розрахункового тиску, створюваного припливної установкою, виключно складний.

Він повинен враховувати вельми обширний список чинників:

• Довжину і діаметр вентиляційних каналів.
• Матеріал і шорсткість їх стінок.
• Кількість і кут поворотів.
• Переходи діаметра.
• Опір фільтрів, калориферів і теплообмінників.

Є і хороша новина: навіть істотне перевищення розрахункового тиску при фіксованій продуктивності загрожує лише незначним перевитратою електроенергії.

Саме тому розрахунок зазвичай виконується за спрощеною методикою:

• 75-100 Па достатні для вентиляції приміщення з площею 50-150 м2.
• 100-150 Па - для 150-350 м2.

Теплова потужність

І для калорифера, і для охолоджувача будь-якого типу вона розраховується за формулою P = 0,336 * Dt * L.

У ній:

1. P - шукане значення теплової потужності у ватах.
2. 0,336 Вт * ч / м3 - теплоємність повітря.
3. Dt - максимальна дельта температур між вулицею і припливним потоком в градусах.

Нагадаємо: мінімальна температура припливного повітря для жилого приміщення - + 15С, оптимальна - +18.

1. L - витрата повітря в кубометрах на годину.

Так, при мінімальній вуличній температурі в -38С, температурі припливного повітря в + 18С і витрати в 825 м3 / год розрахункова потужність калорифера складе 0,336 * (38 + 18) * 825 = 15523,2 вата.

висновок

Сподіваємося, що наведені методики і формули виявляться корисними читачеві. Відео в цій статті запропонує йому додаткову інформацію про те, як може виконуватися розрахунок вентиляції в різних випадках.

Успіхів!