Что такое воздухообмен в вентиляции

61. Что такое «воздухообмен» и «кратность воздухообмена»?

Воздухообмен — это один из количественных параметров, характеризующих работу системы вентиляции воздуха в закрытых помещениях. Кроме того, воздухообменом также принято называть непосредственно процесс замещения воздушного объема во внутренних пространствах того или иного здания. Правильная организация воздухообмена в производственных и жилых помещениях — одна из главных целей проектирования и создания современных систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Количественное значение коэффициента воздухообмена для каждого конкретного помещения отражает тот объем приточного воздуха, который необходим для обеспечения нормального состояния воздушной среды, с целью комфортного функционирования присутствующих в нем людей и работающих приборов. Расчет кратности воздухообмена осуществляется на основе необходимого притока воздуха, достаточного для ассимиляции излишней влаги и тепловой энергии, содержащихся в атмосфере помещения. Для точного расчета необходимых воздухопритоков существуют рекомендованные государственными органами нормы воздухообмена.

Определение кратности воздухообмена.

Кратность воздухообмена — это величина, значение которой показывает, сколько раз в течение шестидесяти минут воздух в помещении полностью заменяется на новый. Нормы расчета кратности воздухообмена в системах вентиляции напрямую зависят от предназначения каждого конкретного помещения. Так, кратность воздухообмена в цеху на горячем производстве будет значительно отличаться от этого показателя в научной лаборатории или в бассейне.

В расчет берутся практически все характеристики и особенности помещения: общее число и теплопроизводительность всех электроприборов и оборудования, наличие и количество постоянно присутствующих людей, уровень и интенсивность уже существующего естественного воздухообмена, включая объемы просачивания воздуха через щели и неплотности, температура и влажность воздушного состава и многие другие факторы. Кроме всего прочего, в жилых и офисных помещениях на увеличение кратности воздухообмена отлично работают постоянно открывающиеся дверные и оконные створки, что создает своеобразный эффект «поршня насоса», закачивающего внутрь и откачивающего наружу дополнительные объемы воздуха.

62. Приведите классификацию систем вентиляции

Классификация типов вентиляционных систем производится на основе следующих основных признаков:

По способу перемещения воздуха: естественная или искусственная система вентиляции

По назначению: приточная или вытяжная система вентиляции

По зоне обслуживания: местная или общеобменная система вентиляции

По конструкции: наборная или моноблочная система вентиляции

Естественная и искусственная система вентиляции

Естественная вентиляция создается без применения электрооборудования (вентиляторов, электродвигателей) и происходит вследствие естественных факторов — разности температур воздуха, изменения давления в зависимости от высоты, ветрового давления. Достоинствами естественных системы вентиляции являются дешевизна, простота монтажа и надежность, вызванная отсутствием электрооборудования и движущихся частей. Благодаря этому, такие системы широко применяется при строительстве типового жилья и представляют собой вентиляционные короба, расположенные на кухне и санузлах.

Обратной стороной дешевизны естественных систем вентиляции является сильная зависимость их эффективности от внешних факторов – температуры воздуха, направления и скорости ветра и т.д. Кроме этого, такие системы в принципе нерегулируемы и с их помощью не удается решить многие задачи в области вентиляции.

Искусственная или механическая вентиляция применяется там, где недостаточно естественной. В механических системах используются оборудования и приборы (вентиляторы, фильтры, воздухонагреватели и т.д.), позволяющие перемещать, очищать и нагревать воздух. Такие системы могут удалять или подавать воздух в вентилируемые помещения не зависимо от условий окружающей среды. На практике, в квартирах и офисах необходимо использовать именно искусственную систему вентиляции, поскольку только она может гарантировать создание комфортных условий.

Приточная и вытяжная система вентиляции

Приточная система вентиляции служит для подачи свежего воздуха в помещения. При необходимости, подаваемый воздух нагревается и очищается от пыли.

Вытяжная вентиляция, напротив, удаляет из помещения загрязненный или нагретый воздух. Обычно в помещении устанавливается как приточная, так и вытяжная вентиляция. При этом их производительность должна быть сбалансирована, иначе в помещении будет образовываться недостаточное или избыточное давление, что приведет к неприятному эффекту «хлопающих дверей».

Местная и общеобменная система вентиляции

Местная вентиляция предназначена для подачи свежего воздуха на определенные места (местная приточная вентиляция) или для удаления загрязненного воздуха от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция). Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места выделения вредностей локализованы и можно не допустить их распространения по всему помещению. В этих случаях местная вентиляция достаточно эффективна и сравнительно недорога. Местная вентиляция используется, преимущественно, на производстве. В бытовых же условиях применяется общеобменная вентиляция. Исключением являются кухонные вытяжки, которые представляют собой местную вытяжную вентиляцию.

Общеобменная вентиляция, в отличии от местной, предназначена для осуществления вентиляции во всем помещении. Общеобменная вентиляция так же может быть приточной и вытяжной. Приточную общеобменную вентиляцию, как правило, необходимо выполнять с подогревом и фильтрацией приточного воздуха. Поэтому такая вентиляция должна быть механической (искусственной). Общеобменная вытяжная вентиляция может быть проще приточной и выполняться в виде вентилятора, установленного в окне или отверстие в стене, поскольку удаляемый воздух не требуется обрабатывать. При небольших объемах вентилируемого воздуха устанавливают естественную вытяжную вентиляцию, которая заметно дешевле механической.

Наборная и моноблочная система вентиляции

Наборная система вентиляции собирается из отдельных компонентов — вентилятора, глушителя, фильтра, системы автоматики и т.д. Такая система обычно размещается в отдельном помещении — венткамере или за подвесным потолком (при небольшой производительности). Достоинством наборных систем является возможность вентиляции любых помещений — от небольших квартир и офисов до торговых залов супермаркетов и целых зданий. Недостатком — необходимость профессионального расчета и проектирования, а также большие габариты. В разделе состав систем вентиляции рассказывается о том, из каких компонентов собирается типовая наборная система.

В моноблочной системе вентиляции все компоненты размещаются в едином шумоизолированном корпусе. Моноблочные системы бывают приточные и приточно-вытяжные. Приточно-вытяжные моноблочные установки могут иметь встроенный рекуператор для экономии электроэнергии. Моноблочные системы вентиляции имеют ряд преимуществ перед наборными системами:

Поскольку все компоненты расположены в шумоизолированном корпусе, уровень шума моноблочных приточных установок заметно ниже, чем в наборных системах. Благодаря этому моноблочные системы небольшой производительности можно размещать в жилых помещениях, в то время, как наборные системы, как правило, требуется устанавливать в подсобных помещениях или в специально обустроенных вентиляционных камерах.

Функциональная законченность и сбалансированность. Все элементы приточной установки подбираются, тестируются и отлаживаются для совместной работы на этапе производства, поэтому моноблочные системы обладают максимально возможной эффективностью.

Небольшие габариты. Например, моноблочная приточная вентиляционная система производительностью до 500 куб. м в час выполняется в прямоугольном корпусе высотой всего 22 см.

Простой и недорогой монтаж. Установка моноблочной приточной системы занимает несколько часов и требует минимального количества расходных материалов.

Кратность воздухообмена: расчет и таблицы для различных помещений

Одним из показателей, влияющих на обеспечение оптимального микроклимата в помещениях различного назначения, является кратность воздухообмена. Под этим термином обозначают, количество полных циклов смены воздушных масс в помещении в течение единицы времени, например часа.

Ротация воздушных масс обеспечивает:

• удаление воздуха, содержащего патогенные и болезнетворные микроорганизмы;
• замену кислорода, содержащего углекислый газ новым объемом воздуха, что создает комфортные условия для умственной деятельности человека;
• оптимальные значения температуры и влажности в помещении, оказывающих влияние на работоспособность человека и создающих заданные условия для хранения различных изделий;
• устранение воздуха, содержащего неприятные запахи.

Необходимые значения показателей кратности воздухообмена в зависимости от назначения помещения указываются в специальных таблицах СНиП. Ротация воздушных масс обеспечивается за счет комбинированного использования естественной и искусственной вентиляции.

Приток кислорода обеспечивается через окна, двери и при помощи специальных вентиляторов. Однако учитывая тенденцию на использование материалов и технологий, обеспечивающих герметичность этих конструкций, близкую к абсолютным значениям, использование при строительстве зданий систем, обеспечивающих приток кислорода, является обязательным условием для достижения показателей кратности воздухообмена.

Эти задачи решаются путем оснащения стен и окон приточными клапанами, которые помимо герметичности обеспечивают поступление необходимого количества кислорода в единицу времени.

Понятие воздухообмена

Основные требования при проектировании систем кондиционирования включают определение числа циклов воздухообмена. Под этим термином понимается создание условий для обеспечения циркуляции и полной замены объема кислорода в сооружении. Этот параметр зависит от концентрации в воздухе вредных компонентов, наличия мест выделения избыточного количества тепла, влаги и кратности смены объема кислорода в помещении.

Кратность воздухообмена является показателем, определяющим степень интенсивности полной смены объема кислорода. Другими словами организованный, и регулируемый воздухообмен определяется как количество полных циклов смены кислорода в течение часа. Этот параметр относится к санитарным нормам и определяет степень безопасности и комфортность нахождения человека в здании. Нормативные и допустимые значения этого показателя определяются принятыми нормами СНиП, содержащими различные требования в зависимости от назначения комнаты.

Воздухообмен бывает естественного и искусственного типа. При этом в первом случае приток воздуха обеспечивается за счет перепада давления воздуха внутри комнаты и за ее пределами. Во втором варианте замещение объема воздушных масс предусматривает использование систем принудительной подачи кислорода, попадание через проемы в дверях и стенах и выполнение проветривания помещений. Организация удаления загрязненного кислорода предусматривает обустройство систем вытяжки в помещениях, имеющих наиболее загрязненный воздух. В условиях квартиры такими местами могут быть ванна, туалет и кухня, в первых двух случаях система вентиляции может оснащаться устройствами, обеспечивающими всасывание загрязненного воздуха или воздушными клапанами, в случае с кухней, в большинстве случае речь идет об оснащении пространства над плитой различными типами вытяжных зонтов.

Расчет кратности воздухообмена

При определении кратности воздухообмена для каждого конкретного помещения проектировщики учитывают нормативные показатели, зафиксированные в санитарно-гигиенических нормах, ГОСТах и строительные правила снип, например СНиП 2.08.01-89. Не принимая в учет содержания в воздухе вредных примесей, количество замещений для помещений определенного объема и назначения будет вычисляться по значениям нормативных показателей кратности. Объем здания определяется по формуле (1):

где a – длина помещения;
b – ширина комнаты;
h – высота помещения.

Зная объем помещения и количество поступающего в течение 1 часа кислорода, можно выполнить расчет кратности Кв, используя формулу (2):

где Кв – кратность воздухообмена;
Qвозд – подача чистого воздуха, поступающего в комнату в течение 1 часа.

Чаще всего формула (2) не используется для подсчета количества циклов полного замещения воздушных масс. Это связано с наличием для всех типовых сооружений различного назначения таблиц кратности воздухообмена. При такой постановке задачи для помещения, имеющего заданный объем с известным значением коэффициента воздухообмена необходимо подобрать оборудование или выбрать технологию, обеспечивающую поступление необходимого количества кислорода в единицу времени. В этом случае объем чистого воздуха, который должен поступить для обеспечения полной замены кислорода в помещении согласно требованиям СНиП, можно определить по формуле (3):

Согласно приведенным формулам, единицей измерения кратности воздухообмена является количество полных циклов замены кислорода в комнате в час или 1/ч.

Используя естественный тип воздухообмена можно добиться 3-4 кратной замены воздуха в помещении в течение 1 часа. При необходимости увеличения интенсивности воздухообмена рекомендуется прибегать к использованию механических систем, обеспечивающих принудительную подачу свежего или устранение загрязненного кислорода.

Методы расчета для помещений жилого дома

Приток необходимого количества воздуха в жилых помещениях в зависимости от типа комнаты может обеспечиваться через автономные воздушные клапана в стенах с регулируемыми параметрами открывания, форточки, двери, фрамуги и окна. Специалисты обращают внимание проектировщиков на то, что при расчете показателей полной замены воздуха в жилых комнатах, необходимо учитывать ряд параметров, среди которых:

• назначение помещения;
• количество постоянно находящихся в сооружении людей;
• температура и влажность воздуха в помещении;
• количество работающих электрических приборов и норма выделяемого ими тепла;
• тип естественной вентиляции и обеспечиваемые им показатели кратности замены кислорода в течение 1 ч.

Для создания комфортных условий согласно нормам СП 54.13330.2016 величина воздухообмена должна составлять:

1. При площади помещения, приходящегося на 1 человека в размере менее 20 м² для детских комнаты в квартире, спален, гостиных и общих помещений подача воздуха должна составлять 3 м³/ч на 1 м² площади каждой из комнат.
2. При общей площади в расчете на одного человека превышающей 20 м², интенсивность воздухообмена должна составлять 30 м³/ч на 1 человека.
3. Для кухни, оснащенной электрической плитой минимальные показатели подачи кислорода не могут быть меньше 60 м³/ч.
4. Если на кухне используется газовая плита, минимальное значение нормы воздухообмена увеличивается до 80-100 м³/ч.
5. Нормативные показатели кратности воздухообмена для вестибюлей, лестничных клеток и коридоров составляет 3 м³/ч.
6. Параметры воздухообмена несколько возрастают при увеличении влажности и температуры в помещении и составляют для сушильных, гладильных и постирочных комнат 7 м³/ч.
7. При организации в жилом помещении ванной и уборной, расположенных отдельно друг от друга, норма воздухообмена должна быть не меньше 25 м³/ч, при совмещенном расположении санузла и ванной комнаты, этот показатель увеличивается до 50 единиц.

Учитывая то, что при готовке помимо пара образуется ряд летучих соединений с содержанием масла и гари, при организации системы воздухообмена на кухне необходимо исключить попадание этих веществ в пространство жилых комнат. Для этого воздух кухонного помещения за счет создания тяги в вентиляционном канале, высотой не менее 5 м и использования специального вытяжного зонта удаляется наружу. Такой тип организации ротации воздушных масс обеспечивает устранение и избыточного количества тепла. Однако во избежание попадания отработанного воздуха в квартиры, расположенные на верхних этажах при строительстве сооружения выполняется воздушный затвор, обеспечивающий изменение направления воздушного потока.

Административные и бытовые здания

Как уже упоминалось, показатели кратности имеют различные значения для разных зданий, при этом в части случаев эксплуатация систем обеспечения ротации воздушных масс, предусматривает использование естественной вентиляции и в холодное время года. При этом, в части используемых помещений, например душевых и уборных вытяжная система вентиляции должна работать более интенсивно, чем система подачи свежего кислорода в комнатах общего назначения. Так, параметры ежечасно удаляемого из помещений душевых воздуха с паром должна исходить из расчета 75 м³/ч из расчета на 1 сетку, а при организации удаления загрязненного воздуха из уборных из расчета 25 м³/ч на 1 писсуар и 50 м³/ч на 1 унитаз.

При обеспечении смены воздуха в кафе организация системы вентиляции и кондиционирования должна обеспечить кратность замены воздуха в приточной системе на уровне 3 ед/ч, для системы вытяжки этот показатель должен составлять 2 ед/час. Расчет системы полной замены воздуха в торговом зале зависит от типа используемой вентиляции. Так, если при наличии вентиляции приточно-вытяжного типа кратность замены воздуха определяется расчетным путем для всех типов торговых залов, то при обустройстве сооружения вытяжкой, не обеспечивающей приток воздуха, кратность воздухообмена должна составлять 1,5 ед/ч.

При использовании помещений, обладающих большим количеством пара, влаги, тепла или газа, расчет воздухообмена может вестись исходя из имеющегося избытка. Для того, чтобы рассчитать воздухообмен по теплоизбыткам используется формула (4):

где Qпом – количество выделяемой в помещение теплоты;
ρ – плотность воздуха;
c — теплоемкость воздуха;
t вывод — температура воздуха, удаляемого при помощи вентиляции;
t подав — температура воздуха, подаваемого в помещение.

Организация системы обмена воздуха в котельной исходит из типа используемого котла и должна обеспечивать 1-3 кратную замену всего объема кислорода в течение часа.

Физкультурно оздоровительные учреждения

При занятиях в спортивном зале кратность обмена воздуха играет важную роль, поскольку во время физических нагрузок необходимо обеспечить поступление свежего кислорода в легкие каждого из посетителей с учетом достаточно больших объемов зала. Таким образом, требования оговаривают необходимость обеспечения поступления в спортзал при наличии посетителей 80 м3/ч воздуха.

Расчет кратности воздухообмена для бассейна исходит из количества находящихся в нем людей и должен составлять 20 м³/ч в расчете на 1 человека. В то же время, учитывая специфику нахождения в сауне, в бане, необходимо обеспечить смену 10 м³ воздуха в течение каждого часа. При этом учитывая большие объемы вырабатываемого насыщенного пара, можно вести расчет воздухообмена по влаговыделениям.

Учреждения здравоохранения

Наибольшие значения показатель кратности воздухообмена в учреждениях, относящихся к системе здравоохранения, имеет для палат, в которых производится стационарное лечение пациентов с обнаруженными патологиями инфекционного (160 м³/ч) и неинфекционного (80 м³/ч) происхождения.

Согласно нормативам большая часть других помещений, включая кабинеты врачей и процедурные комнаты должна иметь кратность вытяжки при естественном типе организации воздухообмена, равную 1-2 ед/ч.

Отдельным пунктом следует упомянуть организацию системы вентиляции операционных кабинетов. В них согласно современным требованиям должна использоваться 3 кратная система очистки воздуха, при этом работающие устройства должны обеспечивать минимальный приток 1200 м³ воздуха в час.

Помещения детских дошкольных организаций

Обеспечение требуемых норм воздухообмена в дошкольных организациях является базовым условием здоровья и нормальной умственной активности малышей. Однако при обеспечении вентиляции необходимо исключать возможность возникновения сквозняков, учитывая это требование, проветривание в детских дошкольных организациях осуществляется в соответствии с распорядком дня учреждения.

Согласно нормам, обозначенным в СНиП 41.21-2003, для обеспечения проветривания кратность воздухообмена в классе для занятий, раздевалке, игровой комнате и в спальне для детей в возрасте до 2 лет должна составлять 1,5 ед/час. Более строгие требования предъявляются при обеспечении полной замены в области умывальника, туалета, медицинского пункта и кухни, для которых этот показатель составляет 2-3 ед/час.

В заключении

Кратность полной замены кислорода является показателем, определяющим комфортность и безопасность пребывания в помещении. Этот параметр отличается для помещений, имеющих различное назначение, и определяется по одной из приведенных методик исходя из показателя, определяющего подачу чистого кислорода в час и объема сооружения. Для обеспечения микроклимата, регламентированного нормами СНиП и санитарными требованиями, может использоваться естественная, принудительная и комбинированная схема вентиляции.

Что такое воздухообмен и кратность воздухообмена. Расчёт вентиляции в помещениях

Воздухообмен — одно из базовых понятий в области вентиляции. Оно характеризует сменяемость воздуха в помещении, и, как следствие, эффективность работы приточных и вытяжных систем. Собственно, цель любой вентиляции — это создание воздухообмена в помещениях.

Содержание статьи:

Хотите научиться проектировать? Учебный центр AboutDC приглашает на обучение:

Хороший воздухообмен свидетельствует о хорошей работе систем вентиляции, о регулярном обновлении воздуха в помещении, о достаточной свежести внутреннего воздуха. Плохой воздухообмен означает, что воздух застоялся, в помещении душно, приток свежего воздуха практически отсутствует или явно недостаточен.

Расчет вентиляции (воздухообмена) онлайн

Кратность воздухообмена

Кратность воздухообмена характеризует скорость, с которой воздух сменяется в помещении. В системах вентиляции принято рассчитывать сменяемость воздуха в течение одного часа. Таким образом, кратность воздухообмена в помещении показывает, сколько раз воздух полностью сменился в помещении за час.

Однократный воздухообмен — это однократная смена воздуха в помещении в час. Допустим, площадь помещения составляет 80 м 2 , а высота потолков — 3 м. Объём такого помещения составит 240 м 3 . Чтобы достичь однократного воздухообмена в помещении должна быть предусмотрена подача воздуха в объёме 240 м 3 свежего воздуха за 1 час и вытяжка в объёме 240 м 3 отработанного воздуха за 1 час. Это соответствует расходу воздуха 240 м 3 /ч для приточной и вытяжной систем вентиляции.

В некоторых случаях требуется, чтобы кратность воздухообмена в помещениях была равна 2. Для комнаты площадью 80м 2 и высотой потолков 3 метра расход приточного и вытяжного воздуха составит по 480 м 3 /ч.

Наконец, рассмотрим случай, когда требуется кратность воздухообмена в помещении по притоку 2, а по вытяжке 3. Для рассматриваемой комнаты это будет означать необходимость подать 480 м 3 /ч свежего воздуха и удалить 720 м 3 /ч отработанного воздуха.

Расчёт воздухообмена

Расчёт воздухообмена в помещениях может быть выполнен тремя способами в зависимости от назначения помещений:

• Расчёт воздухообмена по нормам воздухообмена (по кратностям)
• Расчёт воздухообмена по людям
• Расчёт воздухообмена на удаление вредностей

Нормы воздухообмена

Нормы воздухообмена представляют собой таблицы с указанием различных типов помещений и кратности воздухообмена по притоку и вытяжке, которые должны быть обеспечены в данном помещении. Ранее они приводились в СНиП, и от проектировщика требовалось определение кратности воздухообмена по СНиП. Сегодня нормы воздухообмена в помещениях приводятся в Сводах Правил (СП) и прочих нормативных документах, действующих на территории РФ.

Ниже приведена выдержка из таблицы 12 СП 44.13330.2011 «Административные и бытовые здания», где указаны нормы кратностей воздухообмена для различных помещений в административных зданиях. Фактически, это таблица кратности воздухообмена.

Помещения	Кратность воздухообмена
	приток	вытяжка
1 Вестибюли	2	—
3 Гардеробные уличной одежды	—	1
10 Помещения для отдыха, обогрева или охлаждения	2 (но не менее 30 м 3 /ч на 1 чел.)	3
11 Помещения для личной гигиены женщин	2	2
12 Помещения для ремонта спецодежды	2	3
13 Помещения для ремонта обуви	2	3

Как следует из таблицы, например, в вестибюли следует подавать 2 объёма помещения в час. При площади вестибюля 40 м 2 и высоте потолков 3 метра получим, что приток должен составлять 2·40·3 = 240 м 3 /ч.

А в помещениях для ремонта спецодежды нормы воздухообмена предписывают 2-кратный приток и 3-кратную вытяжку. Допустим, площадь помещения составляет 15 м 2 , высота потолков 3 метра. Тогда расход приточного воздуха должен составлять 2·15·3 = 90 м 3 /ч, а расход вытяжного воздуха — 3·15·3 = 135 м 3 /ч. Именно эти числа далее попадают в таблицу воздухообмена.

Европейские и американские нормы воздухообмена

На некоторых объектах возникает курьезная ситуация, когда заказчик ради улучшения вентиляции просит провести расчёт вентиляции, используя европейские и американские нормы воздухообмена. На самом деле российские требования жёстче зарубежных. Нормы воздухообмена некоторых стран предписывают подавать гораздо меньше свежего воздуха на одного человека — вплоть до 15 м 3 /ч, что в 4 раза ниже российских требований, и соответствует заметно менее комфортным параметрам микроклимата.

Кроме того, встречаются случаи бездумного перевода на русский язык европейских и американских норм по строительству и устройству инженерных систем с последующим возведением их в ранг российских государственных стандартов. Безусловно, у зарубежных коллег есть чему поучиться, и имеет смысл перенять некоторый опыт. Но копирование норм без оглядки на климатические особенности нашей страны, разницу в архитектуре и другие факторы несёт в себе больше риска, чем пользы.

Расчёт воздухообмена по людям

Расчёт воздухообмена по людям сводится к подсчёту количества человек в помещении, определении расхода воздуха для каждого человека и суммировании этих расходов воздуха. Так, на каждого постоянно пребывающего человека требуется 60 м 3 /ч свежего воздуха, на посетителя — 20 м 3 /ч, на спортсмена — 80 м 3 /ч.

К примеру, в офисе 4 рабочих места и 2 стула для посетителей. Следовательно, расход приточного воздуха должен составить 4·60+2·20=280 м 3 /ч. Расход вытяжного воздуха обычно на 10-30% меньше приточного, но окончательно определяется на этапе расчёта воздушного баланса на объекте в целом.

Или другой пример — в танцевальном зале проводятся групповые занятия со средней численностью учеников 8 человек. Каков требуемый расход приточного воздуха? Данный расход следует определять исходя из 9 человек, так как помимо 8 учеников в зале присутствует преподаватель. Расход приточного воздуха для танцевального зала составит 9·80 = 720 м 3 /ч.

Расчёт воздухообмена на удаление вредностей

Расчёт воздухообмена на удаление вредностей, как правило, применяется на производствах с выбросами вредных веществ в помещение. Однако это может быть и расчёт на удаление влагоизбытков, например, в бассейне. Суть его заключается в том, чтобы разбавить концентрацию того или иного вещества до допустимых значений. Значения предельных концентраций для различных веществ приведены в ГН 2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».

Например, в частном доме бассейн площадью 15 м 2 испаряет 4,3 кг/ч (4300 г/ч) воды. Влагосодержание наружного воздуха зимой составляет 0,5 г/кг, летом — 11 г/кг, а требуемое влагосодержание в помещении бассейна составляет 13 г/кг.

Таким образом, зимой наружный воздух способен поглотить 13-0,5=12,5г/кг влаги из помещения бассейна. Для отвода 4,3 кг/ч воды нужен расход воздуха, равный 4300/12,5=344 кг/ч или, учитывая среднюю плотность воздуха 1,2 кг/м 3 , получим расход 344/1,2=287 м 3 /ч.

В летнее время наружный воздух способен поглотить лишь 13-11=2 г/кг влаги. Для отвода 4,3 кг/ч воды потребуется расход воздуха 4300/(2·1,2) ≈ 1800 м 3 /ч. Дальнейший расчёт системы следует вести по наибольшему расчётному расходу, то есть исходя из 1800 м 3 /ч.

Таблица воздухообмена

После того, как расчёт воздухообмена проведён для каждого из помещений, составляется таблица воздухообмена. Она представляет собой список всех помещений с указанием расходов приточного и вытяжного воздуха, а также обозначения систем, которые будут обслуживать данное помещение. Ниже приведён пример таблицы воздухообмена:

№	Наименование помещения	Приток	Вытяжка	Обозначение систем
1	Тамбур	0	0	—
2	Коридор	100	100	П1, В1
3	Ресепшен	120	90	П1, В1
4	Офис	280	230	П1, В1
5	Офис	360	300	П1, В1
6	Офис	360	300	П1, В1
7	Санузел	0	200	В2
ИТОГО:	1220	1220

Помимо расходов воздуха таблица воздухообмена также может содержать иные данные, которые помогают определить расход воздуха — площадь и высоту помещений, кратность воздухообмена по нормам, количество человек и посетителей и другую информацию. При подготовке такой расширенной таблицы воздухообмена в Excel появляется возможность ввести формулы расчёта расходов воздуха. Таким образом, достигается автоматизация расчёта воздухообмена.

Из таблицы воздухообмена определяется расход каждой из вентиляционных систем. Для нашего примера получим:

• Расход системы П1 — 1220 м 3 /ч
• Расход системы В1 — 1020 м 3 /ч
• Расход системы В2 — 200 м 3 /ч

Далее под эти расходы воздуха выполняется подбор всех элементов системы вентиляции.

Заключение

Воздухообмен — это движение воздуха в помещении, направленное на замещение отработанного воздуха свежим наружным воздухом. Интенсивность этого замещения определяет кратность воздухообмена — величина, показывающая, сколько раз воздух полностью сменился в помещении за один час.

Расчёт воздухообмена выполняется в соответствии с нормами воздухообмена или же с учетом количества находящихся в помещении человек или же исходя из необходимости удаления вредных веществ. Так или иначе, воздухообмен рассчитывается для каждого помещения в отдельности, после чего цифры заносятся в таблицу воздухообмена, на базе которой формируются требования к вентиляционному оборудованию.

Зная расход воздуха можно переходить к расчету нагревателя, охладителя и увлажнителя. Это удобнее всего делать онлайн с помощью электронной id-диаграммы.

Расчет воздухообмена по различным параметрам

Для того чтобы выбрать необходимую нам систему вентиляции, нужно знать, сколько же воздуха надо подавать или удалять с того или иного помещения, т.е. необходимо узнать воздухообмен в помещении или в группе помещений.

Это позволит выбрать тип и модель вентилятора и произвести расчет воздуховодов.

Нормы воздухообмена различного типа помещений определяется согласно нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений (СНиП 31–01-2003, СНиП 2.08.02-89, СНиП 2.09.04-87, СНиП 2.04.05-91, МГСН 3.01-01 "Жилые здания" и др.).

В нормативных документах четко определено, какие должны быть системы вентиляции в тех или иных помещениях, какое оборудование должно в них использоваться и где оно должно располагаться. А также какое количество воздуха, с какими параметрами и по какому принципу должно подаваться и удаляться из них.

Существует несколько способов расчета воздухообмена:

• по кратностям воздухообмена в зависимости от специфики помещений;
• по площади помещений;
• по количеству пребывающих в помещениях людей.

1.1. Расчет по кратностям

Представляет из себя наиболее сложный вариант. При его выполнении учитывается назначение каждой отдельной комнаты и нормативы по кратности воздухообмена для каждой из них. При этом учитывается температура воздуха в каждом конкретном помещении.

Кратность воздухообмена – это величина, значения которой показывают, какое количество раз в течение одного часа в помещении осуществляется полная замена воздуха. Кратность сильно зависит от объема конкретного помещения.

Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в помещениях следует принимать в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1. Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в помещениях жилых зданий

Расчетная температура воздуха в холодный период года, °С

Кратность воздухообмена или количество удаляемого воздуха из помещения

Общая комната (гостиная), спальня, жилая комната общежития 1 )

не менее 30 м 3 /ч на человека

Кухня квартиры и общежития

Не менее 60 м 3 /ч

с газовыми плитами

Не менее 60 м 3 /ч при 2-конфорочных плитах; не менее 75 м 3 /ч при 3-конфорочных плитах, не менее 90 м 3 /ч при 4-конфорочных плитах

Механическая приточно-вытяжная по расчету

Совмещенный санузел с индивидуальным подогревом

Гардеробная комната для чистки и глажения одежды

Вестибюль, общий коридор, передняя, лестничная клетка в квартирном доме

Вестибюль, общий коридор, передняя, лестничная клетка в общежитии

по расчету, но не менее 4-кратн.

Гладильная, сушильная в общежитии

по расчету, но не менее 2-кратн.

Кладовые в квартирах (одноквартирных домах), хозяйственные и бельевые в общежитиях

Машинное помещение лифтов 3 )

по расчету, но не менее 0,5-кратн.

1-кратн (через ствол мусоропровода)

Тренажерный зал 5 )

80 м 3 /ч на человека

Библиотека, кабинет 5 )

Гараж — стоянка 5 )

Механическая приточно-вытяжная по расчету

Примечания. 1. В одной из спален следует предусматривать расчетную температуру воздуха 22°С.

2. Значение в скобках относится к квартирам для престарелых и семей с инвалидами (в составе специализированных жилых домов и групп квартир) в соответствии с заданием на проектирование.

3. Температура воздуха в машинном помещении лифтов в теплый период года не должна превышать 40°С.

4. Температура для расчета дежурного отопления.

5. Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена указанны для квартир и одноквартирных домов жилища I категории.

6. В угловых помещениях квартир, одноквартирных домов и общежитии расчетную температуру воздуха следует принимать на 2°С выше указанной в таблице (но не выше 22°С).

7. В помещениях общественного назначения общежитий и специализированных квартирных жилых домов для престарелых и семей с инвалидами расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена следует принимать по соответствующим нормативным документам или техническому заданию в зависимости от назначения этих помещений

Таблица 2. Кратность воздухообмена в помещениях согласно СНиП 31-01-2003

Помещение	Кратность или величина воздухообмена, м 3 в час, не менее
	в нерабочем режиме	в режиме обслуживания
Спальная, общая, детская комнаты	0,2	1,0
Библиотека, кабинет	0,2	0,5
Кладовая, бельевая, гардеробная	0,2	0,2
Тренажерный зал, бильярдная	0,2	80 м 3
Постирочная, гладильная, сушильная	0,5	90 м 3
Кухня с электроплитой	0,5	60 м 3
Помещение с газоиспользующим оборудованием	1,0	1,0 + 100 м 3 на плиту
Помещение с теплогенераторами и печами на твердом топливе	0,5	1,0 + 100 м 3 на плиту
Ванная, душевая, уборная, совмещенный санузел	0,5	25 м 3
Сауна	0,5	10 м 3 на 1 человека
Машинное отделение лифта	—	По расчету
Автостоянка	1,0	По расчету
Мусоросборная камера	1,0	1,0

Для общих комнат и спален кратность составляет единицу на приток.

В гардеробной – полуторакратный, а в помещении для стиральной машины – полукратный на вытяжку.

Однократный воздухообмен – это когда в течение часа в помещение подали свежий и удалили «отработанный» воздух в количестве, равном одному объему помещения.

Если в таблице не указана какая-либо комната, рассчитайте для нее норму вентиляции жилых помещений по данным 3 куба воздуха в час на 1 кв.

Для жилых комнат, не имеющих естественной вентиляции (например, не открываются окна), на каждого человека «положен» минимальный расход воздушной массы, равный 60 м3/час.

Это касается прежде всего тех помещений, где человек обычно находится в активном, бодрствующем состоянии.

В то же время в спальнях, оборудованных системой естественного проветривания, допускается меньший расход воздуха — от 30 м3/час на каждого человека.

Приточный воздух из жилых помещений должен беспрепятственно перемещаться в подсобные: кухню, туалет, ванную комнату

Формула для расчета вентиляции:

где L – расход воздуха, м3/ч;
n – нормируемая кратность воздухообмена, ч–1;
V – объем помещения, м3.

Для расчета воздухообмена группы помещений их можно рассматривать как единый воздушный объем, который должен отвечать условию:

ΣLпр = ΣLвыт, т. е. количество подаваемого воздуха должно быть равно количеству удаляемого.

Последовательность расчета вентиляции по кратностям следующая:

1. Считаем объем каждого помещения в доме.

2. Подсчитываем для каждого помещения кратность по формуле: L=n*V.

Для этого предварительно выбираем из таблицы 1 норму по кратности воздухообмена для каждого помещения. Для большинства помещений нормируется только приток или только вытяжка. Для некоторых, например кухня-столовая и то и другое. Прочерк означает, что в данное помещение не нужно подавать (удалять) воздух.

Для тех помещений, для которых в таблице вместо значения кратности воздухообмена 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 мы можем увеличивать до требуемой цифры.

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.

Все значения L округляем до 5 в большую сторону, т.е. значения должны быть кратны 5.

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

4. Составляем уравнение баланса ∑ Lпр = ∑ Lвыт.

Если ∑ Lпр > ∑ Lвыт , то для увеличения ∑ Lвыт до значения ∑ Lпр увеличиваем значения воздухообмена для тех помещений, для которых мы в 3 пункте приняли воздухообмен равным минимально допустимому значению.

Рассмотрим расчеты на примере.

Дом площадью 146м 2 .

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 доме имеются следующие помещения:

• кухня площадью 20 м 2 ;
• спальня — 24 м 2 ;
• рабочий кабинет — 18 м 2 ;
• гостиная — 42 м 2 ;
• прихожая — 10 м 2 ;
• туалет — 2 м 2 ;
• ванная — 4 м 2 .

Высота потолков равна 3,5 м.

Узнаем объем каждой комнаты:

Умножаем высоту на площадь комнаты, получаем объем, измеряемый в кубометрах (метрах кубических, м3). Можно узнайть объем каждой комнаты умножив длину, высоту и ширину стен.

• кухня — 70 м 3 ;
• спальня — 84 м 3 ;
• рабочий кабинет — 63 м 3 ;
• гостиная — 147 м 3 ;
• прихожая — 35 м 3 ;
• туалет — 7 м 3 ;
• ванная — 14 м 3 .

Используя таблицу "Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в помещениях жилых зданийнужно" произведем расчёт необходимый объем воздуха помещений по формуле

L=n*V, где n – нормируемая кратность воздухообмена, час–1; V – объем помещения, м 3 , увеличив каждый показатель до значения, кратного пяти.

Если в таблице стоит прочерк, значит комната не нуждается в вентилировании. Для большинства комнат можно делать только приток или вытяжку.

Для тех помещений, для которых в таблице вместо значения кратности воздухообмена указан минимальный воздухообмен (например, ≥90м3/ч для кухни), считаем требуемый воздухообмен равным этому рекомендуемому.

• кухня — 70 м 3 — не менее 90 м 3 ;
• спальня — 84 м 3 х1 = 85 м 3 ;
• рабочий кабинет — 63 м3 х 1= 65 м 3 ;
• гостиная — 130 м 3 ; Гостиная не указана в таблице, рассчитаем для нее норму вентиляции жилых помещений по данным 3 куба воздуха в час на 1 кв. м, то есть по формуле: L=S*3, где S является площадью комнаты.
• прихожая — в таблице стоит прочерк, значит комната не нуждается в вентилировании;
• туалет — 7 м 3 — не менее 50 м 3 ;
• ванная — 14 м 3 — не менее 25 м 3 .

Теперь нужно отдельно суммировать сведения по помещениям, в которых осуществляется приток воздуха, и отдельно — комнаты, где установлены вытяжные вентиляционные устройства.

Для удобства записываем данные в таблицу:

Помещение	Lпр, м 3 /час	Lвыт, м 3 /час
Кухня	—	≥90
Спальня	85	—
Рабочий кабинет	65	—
Гостиная	130	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 280	∑ Lвыт = ≥ 165

Теперь следует сравнить полученные суммы.

Очевидно, что необходимый приток превышает вытяжку на 115 м 3 /ч.

∑ Lпр = ∑ Lвыт:280<165 м 3 /час,

В итоге у вас должно сойтись уравнение объема притока и объема вытяжки. Если этого не произошло, число воздухообмена в этих помещениях можно увеличить до необходимого показателя.

Рекомендуется осуществлять распределение равномерно, по всем помещениям. Можно прибавить значения вытяжки для тех комнат, где требуется более сильная вентиляция или там, где значения были минимально допустимые – в санузле и кухне.

Важно распределить движение потоков воздуха таким образом, чтобы в доме не оставалась влага, не застаивались различные запахи.

В данном случае увеличиим показатель по кухне на 115 м3/час.

После правок результаты расчета будут выглядеть следующим образом:

Помещение	Lпр, м 3 /час	Lвыт, м 3 /час
Кухня	—	205
Спальня	85	—
Рабочий кабинет	65	—
Гостиная	130	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 280	∑ Lвыт =280

Теперь уравнение воздушных балансов ∑ Lпр = ∑ Lвыт выполняется.

Объемы по притоку и вытяжке равны, что соответствует требованиям при расчетах воздухообмена по кратностям.

Расчет по площади помещения

Наиболее простой метод расчета. Он производится на основании норм, которые регламентируют подачу свежего воздуха для жилых помещений в размере 3 м3/час на 1 м2 площади пространства.
Т.е. 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.

Воздух поступает через спальню и гостиную, а удаляется из кухни и санузла

Рассмотрим расчеты на примере.

Есть дом площадью 146 м 2 .

Считаем воздухообмен по формуле: ∑ L= ∑ Lпр= ∑ Lвыт =∑ Sпомещения х 3.

∑ Lвыт 3=146 х 3=438м 3 /час.

Расчет по санитарно-гигиеническим нормам

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 в размере 60 м 3 /час. Если в помещении регулярно присутствуют временные посетители, то на каждого такого человека нужно прибавить еще по 20 м 3 /час.

Рассмотрим расчеты на примере.

Условия остаются прежние. Дом площадью 146м2. Только добавим информацию, что в доме живут два человека и еще двое пребывают в помещении нерегулярно.

В доме имеются следующие помещения:

• кухня площадью — 20 м 2 ;
• спальня — 24 м 2 ;
• рабочий кабинет — 18 м 2 ;
• гостиная — 42 м 2 ;
• прихожая — 10 м 2 ;
• туалет — 2 м 2 ;
• ванная — 4 м 2 .

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. Для гостиной принимаем двух постоянных жителей и двух временных (как правило, количество постоянных и временных людей, определяется техническим заданием заказчика).

• Спальня — 2 чел * 60 = 120 м 3 \час;
• Рабочий кабинет — 1 чел. * 60 = 60 м 3 \час;
• Гостиная 2 чел * 60 + 2 чел * 20 = 160 м 3 \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 — 20 м 3 — не менее 90 куб.м 3 /ч;
• Туалет — 2 м 2 — не менее 50 куб.м 3 /ч;
• Ванная — 4 м 3 — не менее 50 куб.м 3 /ч.

Для удобства записываем данные в таблицу:

Помещение	Lпр, м 3 /час	Lвыт, м 3 /час
Кухня	—	≥90
Спальня	120	—
Рабочий кабинет	60	—
Гостиная	160	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 340	∑ Lвыт = ≥ 165

Из табоицы видно, что количество приточного воздуха превышает вытяжной на 175 м 3 /час. Поэтому количество вытяжного воздуха необходимо увеличить на 175 м3/час. Его можно равномерно распределить между кухней, санузлом и ванной, а можно подать в одно из этих трех помещений, например кухню. Т.е. в таблице изменится Lвыт.кухня и составит Lвыт.кухня=265 м 3 /час.

Помещение	Lпр, м 3 /час	Lвыт, м 3 /час
Кухня	—	≥265
Спальня	120	—
Рабочий кабинет	60	—
Гостиная	160	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 340	∑ Lвыт = ≥ 340

Из спальни, кабинета и гостинной воздух будет перетекать в ванную, санузел и кухню, а оттуда посредством вытяжных вентиляторов (если они установлены) или естественной тяги удалятся из квартиры.

Такое перетекание необходимо для предотвращения распространения неприятных запахов и влаги.

Таким образом, уравнение воздушных балансов ∑ Lпр = ∑ Lвыт: 340=340 м 3 /час — выполняется.

Сравнение расчетов

Из всех вышепредложенных примеров видно, что значение воздухообмена в каждом из вариантов разное.

(∑ Lвыт1=280 м 3 /час < ∑ Lвыт3=340 м 3 /час < ∑ Lвыт2=438 м 3 /час).

Все три варианта являются правильными согласно норм.

Однако, первый третий более простые и дешевые в реализации, а второй немного дороже, но создает более комфортные условия для человека.

Как правило, при проектировании выбор варианта расчета зависит от желания заказчика, точнее от его бюджета.

Подбор воздуховода

Мы посчитали воздухообмен, теперь можем выбрать схему реализации системы вентиляции и произвести расчет воздуховодов системы вентиляции.

Для вентиляционных систем используют прямоугольные и круглые воздуховоды. Если вы выбираете прямоугольный воздуховод, следите, чтобы соотношение сторон не превышало 3:1, иначе вентиляция будет постоянно шуметь, а давление в ней будет недостаточно высокое (не будет тяги).

Кроме этого, при выборе необходимо учитывать, что нормальная скорость в магистрали должна достигать около 5 м/с (в ответвлениях примерно 3 м/с). Чтобы определить необходимые размеры сечения, воспользуйтесь диаграммой ниже – на ней изображена зависимость размера сечения от расхода воздуха и скорости его движения.

Горизонталями отмечен расход воздуха, вертикалями – скорость, косыми линиями – соответствующие размеры воздуховода.

Диаграмма зависимости сечения воздуховодов от скорости и расхода воздуха

На диаграмме горизонтальные линии отображают значение расхода воздуха, а вертикальные линии – скорость.

Косые линии соответствуют размерам воздуховодов.

Подбираем сечение ответвлений магистрального воздуховода (которые заходят непосредственно в каждую комнату) и самого магистрального воздуховода для подачи воздуха расходом L=438 м3/час.

Если воздуховод с естественной вытяжкой воздуха, то нормируемая скорость движения воздуха в нем не должна превышать 1м/час. Если же воздуховод с постоянно работающей механической вытяжкой воздуха, то скорость движения воздуха в нем выше и не должна превышать 3 м/с (для ответвлений) и 5 м/с для магистрального воздуховода.

Подбираем сечение воздуховода при постоянно работающей механической вытяжке воздуха.

Слева и справа на диаграмме обозначены расходы, выбираем наш (438 м3/час).

Далее, движемся по горизонтали до пересечения с вертикальной линией соответствующей значению 5 м/с (для максимального воздуховода).

Теперь, по линии скорости опускаемся вниз до пересечения с ближайшей линией сечения.

Получили, что сечение нужного нам магистрального воздуховода 160х160 мм или Ø180 мм.

Для подбора сечения ответвления движемся от о расхода 438 м3/час по прямой до пересечения со скоростью 3 м3/час.

Получаем сечение ответвления 200х200 мм или Ø 225 мм.

Эти диаметры будут достаточными при установке только одного вытяжного канала, например на кухне.

Если же в доме будет установлено 3 вытяжных вентканала, например в кухне, санузле и ванной комнате (помещения с самым загрязненным воздухом), то суммарный расход воздуха, который нужно отвести мы делим на количество вытяжных каналов, т. е. на 3. И уже на эту цифру подбираем сечение воздуховодов.

Данная диаграмма подходит только для подбора сечений механической вытяжки.

Если в доме есть бассейн необходимо использовать системы осушения воздуха, возможна система осушения воздуха с подмесом свежего воздуха.

Использование осушителей — это наиболее простой и, соответственно, более дешевый способ.