Расчет системы естественной вентиляции для дома

Основы вентиляции

Воздухообмен в помещениях создается движением потоков от мест притока свежего воздуха к местам оттока «грязного», и до полного их вывода на улицу. Обрывать вентиляцию под кровлей нельзя – домашний пар будет конденсироваться и разрушать несущие элементы. По способу побуждения вентиляция дома бывает естественной, механической либо комбинированной.

Естественная вентиляция создается тягой за счет разницы давления и температуры между помещением и улицей. Она доступна, легко обустраивается, дешевая в установке и эксплуатации. Но сила такого потока меняется вместе с погодой, его сложно контролировать, невозможно отрегулировать объем поступающего и выводящегося воздуха.

Это приводит к большим теплопотерям зимой, когда тяга максимальна. Летом, наоборот, воздушные потоки практически останавливаются, так как разница между температурой в помещении и на улице очень мала.

Механическая вентиляция – продвигает воздушные массы вентиляторами, может обслуживать длинные системы воздуховодов с постоянной скоростью. Дополнительно оснащается множеством удобных элементов: температурными датчиками с регулирующей автоматикой, таймерами, фильтрами, калориферами.

Естественное движение масс воздуха медленнее, чем принудительное и более комфортно для человека (1 м/с против 3 м/с). Но при меньшей скорости приходится использовать каналы большего сечения с длиной от 3 м по вертикали.

Принудительный обмен быстрее и работает с тонкими воздуховодами, чем экономит место. Например, для того, чтобы заменить 300 м3 воздуха за час при естественной вентиляции в частном доме, необходимы трубы Ø350 мм, а для механической достаточно Ø200 мм.

При любом побуждении перетекание воздушных масс по дому идет в направлении из «сухих» комнат в «мокрые». Приток оборудуется в гостиной, спальне, кабинете. Отток – в ванной, санузле, на кухне. Чтобы воздух свободно перетекал внутри дома, в дверных полотнах монтируют вентиляционные отверстия (с/у, ванная) или оставляют щель 2-3 см между дверным полотном и полом. Переточное отверстие при закрытой двери должно быть минимум 200 см2. На пути движения воздушного потока желательно ставить не больше двух преград.

Рис. 1 — Перетекание воздуха в доме

• 1. Расчёт минимальных норм воздухообмена;
• 2. Определение расположения мест притока и оттока воздуха;
• 3. Расчет сечения вентиляционных каналов;
• 4. Определение потребности в дополнительном технологическом оборудовании.

Пример создания воздуховодов

Автор	Поделитесь	Оцените
Виктор Самолин

Интересное по теме: Принцип работы и изготовление вентиляционных дефлекторов

Дефлекторы цаги своими руками

Какую вытяжную технологию выбрать для своего дома

Комментарии к данной статье

Seregainiv

Помогите определить мощность нагревателя воздуха, если температура снаружи помещения порой достигает значения -10 -15 градусов. Каким при этом должен быть диаметр воздуховода? 07.02.2016 в 17:52

svoitabachok

Долго сомневался, какое сечение выбрать — прямоугольное или круглое. Внимательно изучив ваши рекомендации, понял, что под мои требования подходит только круглое. Спасибо за материал! 24.02.2016 в 23:33

Vlad	Чтобы снизить расход электроэнергии, необходимо устанавливать воздуховоды с максимальным сечением. Единственное, что такие системы не всегда удобно монтировать и смотрится громоздко. 13.04.2016 в 02:17

Места притока

Естественной тягой свежий воздух поступает в дом через приоткрытые окна, правда, тогда улетучивается и большая часть домашнего тепла. Чтобы избежать теплопотерь, используются КИВ (приточные клапаны), которые постоянно пропускают определённый объем воздуха.

Патрубок, ограниченный решетками, проходит стену насквозь. Положением крышки регулируется скорость потока от 40 до 100 м3/час. Располагается установка далеко от дверей, чаще за радиаторами, выше 2 м над уровнем земли. Базовые клапаны регулируются вручную.

Рис. 2 — Приточный клапан КИВ

Автоматические проветриватели (бризеры) настраиваются датчиками влажности, температуры, что экономит время и до 5% расходов на отопление. Внутри корпуса имеется встроенный вентилятор, которому задаются параметры на определенный объем воздуха (мощность 3-7 Вт). Скорость притока регулируется от 12 до 150 м3/час.

Установки создают избыточное давление в помещениях, которое помогает продвигать застоявшийся воздух в каналах с естественной тягой (даже, если тяга слабая). Проветриватели часто комплектуются фильтрами для удаления пыли (тонкой очистки – F или грубой — G), ионизаторами, калориферами для обогрева притока.

Приточная вентиляция с водяным контуром обогрева требует гидравлической обвязки, которую желательно сделать до чистовой отделки стен. При этом калорифер становится чувствительным к морозу, может промерзать. Электрические установки менее требовательные, но увеличивают потребление энергии в доме.

Новые поколения бризеров оснащаются системами климат-контроля и целым набором фильтров, задерживающих пыльцу, тяжелые металлы, бактерии. Правда, покупка и эксплуатация прибора (затраты на электроэнергию, замена фильтров) обходятся дорого.

В домах с площадью больше 150 м2 рациональнее оборудовать систему воздуховодов с механическим побуждением. Где уличный воздух максимально подготавливается перед поступлением в комнату и разносится вентиляторами в разные помещения по сети воздуховодов. Исключение — индивидуальный приток должен обслуживать кухню, гараж, с/у, ванную.

Рис. 4 — Механическая вентиляция частного дома

1 Санитарные требования

Чтобы рассчитать объем воздуха для вентиляции, который она должна подавать в помещение и наоборот, удалять из него, нужно ознакомиться с требованиями СНиП 31−01−2003 и СП 60.13330.2012. Первым документом установлены санитарные требования к вентиляционным системам жилых зданий.

Для расчетов по СНиП берется два типа параметров: расход объема воздуха за единицу времени (куб. м/час) и часовая кратность (сколько раз на протяжении одного часа проходит полный цикл воздухообмена в комнате). Эти параметры зависят от предназначения помещения:

• 1 раз/час — спальня, детская гостиная;
• 25 куб. м./час — туалет, ванная комната;
• 60 куб. м./час — кухня с электроплитой;
• 1 раз/час + 100 куб. м./час — кухня с газовой плитой, топочная с котлом, работающим на твердом топливе;
• 90 куб. м./час — помещение для стирки и сушилки;
• 0,2 раза/час — подсобные помещения (гардеробная, кладовка и пр.);
• 0,5 раз/час — кабинет, библиотека;
• 3 раза/час + V воздуха на горение — котельные, оборудованные тепловым генератором на природном газе.

При выключенном оборудовании и отсутствии людей в помещении СНиП предусмотрено снижение нагрузки на вентиляцию. Например, часовая кратность снижается до коэффициента 0,2 в жилых комнатах и до 0,5 в технических помещениях. Исключением являются помещения, в которых установлено газовое оборудование. Согласно СНиП объем вытяжки должен быть равен объему притока.

Требования к вентиляции по СП 60.13330.2012 намного проще. Параметры необходимого воздухообмена зависят от количества человек, находящихся в помещении больше двух часов:

• Если в жилой квартире на одного члена семьи приходиться более 20 кв. м, вентиляционная система должна обеспечивать на каждого проживающего 30 куб. м/ч свежего воздуха.
• Когда на одного жильца приходится менее 20 квадратов площади квартиры, объем приточного воздуха можно посчитать по площади — 3 куб. м/ч на 1 кв. м.
• При отсутствии в квартире открывающихся окон и форточек вентиляция должна обеспечивать 60 куб. м/ч чистого воздуха на каждого человека независимо от общей площади жилья.

Несмотря на то что требования по нормативным документам несколько отличаются, они друг другу не противоречат. Предварительные расчеты выполняются согласно нормам СНиП. Полученные результаты сверяются с требованиями СП. При необходимости делается корректировка параметров.

2 Факторы, влияющие на качество воздухообмена

Качество работы вентиляционной системы зависит от загрязненности воздушной среды. В помещениях разного предназначения в воздухе могут быть сконцентрированы различные вредные компоненты:

• влажность;
• элементы отработанных газов;
• человеческие выделения (дыхание, пот и прочие);
• испарения вредных веществ;
• тепловая энергия от работающих установок.

Назначение приточно-вытяжной вентиляции:

• очистка отработанного воздуха в помещении;
• удаление из воздушной среды вредных компонентов и лишней влаги;
• поглощение лишней тепловой энергии, урегулирование температурного режима;
• подача в помещение свежего воздуха, его охлаждение или подогрев.

Формула расчета приточной вентиляции помещения:

Lотс = 3600*F*Wо, где:

• F — общая площадь проемов (кв. м).
• Wо — средняя скорость втягивания воздушной массы (параметр зависит от загрязненности воздуха и непосредственно от выполняемой операции).

Строго запрещено использовать способ рециркуляции на промышленных объектах, где в воздушной среде сконцентрированы вредные вещества 1−3 класса опасности, взрывоопасные компоненты.

Выяснение воздухообмена по количеству жильцов

Свои особенности имеет определение потребного количества воздуха, которое поступает через общеобменную систему вентиляции. Она нужна, чтобы в помещение поступал свежий очищенный воздух, а наружу отводились:

• избыток тепла;
• неоправданно высокое количество влаги;
• вредные вещества, возникшие вследствие человеческой жизнедеятельности или при использовании жилища.

Чаще всего в любом здании объем воздуха, который проходит в здание путем общеобменной вентиляции, равен отводимому ею объему. Но в ряде случаев, в том числе в особо чистых производственных цехах, критически важны меры противодействия пыли. Основная из них состоит в том, что приток существенно больше, чем вытягиваемая масса. Обычно на 1 человека должно приходиться по 30 куб. м. поступающего воздуха, если помещение проветривается. А вот если по какой-то причине открыть окна невозможно, количество необходимого воздуха сразу удваивается.

Общеобменная вентиляция в таком случае должна быть выстроена по приточно-вытяжному типу с естественным гравитационным движением. Определив число тех, кто будет находиться в комнате, умножают его на часовой персональный расход воздуха. Вытяжка естественного типа делается в шахте вертикального типа, доходящей до кровли. Тягу в канале определяют, умножая темп движения воздуха на площадь сечения внутри шахты. Для общественных зданий каждого типа (медицинских, образовательных, производственных и других), а также для их отдельных частей есть свои санитарно-гигиенические стандарты.

Ошибки при вычислении квадратуры и объема воздуховодов грозят тем, что производительность очень мала и не отвечает потребностям. Чтобы исключить возникновение проблем, требуется заранее изучить санитарно-гигиенические правила и нормы. Рекомендуется провести расчет как по всему помещению в целом, так и по отдельным сегментам. Дополнительно сократить вероятность промаха помогает использование сайтов со специальными калькуляторами. Это надежнее, чем вычисления на листе бумаги.

Вычисление диаметров каналов и сечений воздуховодов

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

Наиболее распространены следующие конфигурации:

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

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

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

Если же труба будет круглая, то расчет происходит так:

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

Примеры вычислений

Вытяжной

Чтобы рассчитать параметры вытяжных вентиляционных систем, требуется сначала обратить внимание на СНиП. В соответствии с этим документом, если активность одного человека мала, потребность в воздухе составит 20 м3 за час

При средней активности этот показатель вырастает до 40, а при высокой – даже до 60 куб. м. Что касается кратности обмена, в спальных помещениях она составляет единицу. Для санитарных узлов вводится коэффициент 3, то же значение принимается для кухни.

Пусть требуется рассчитать потребность в вытяжке воздуха для комнаты площадью 20 кв. м., при этом в доме обитают двое жильцов. Если принять стандартную высоту комнаты, то по общей формуле получают объем 50 м3. При средней кратности 2 получается результат 100 куб. м. за час. Если же исходить из среднего уровня активности, можно предположить, что потребность составит 80 м3. Но, как и принято в обычной ситуации, применяют наивысший показатель, последовательно вычисляя параметры для всех комнат и затем суммируя их.

Учитывая особенности реального российского климата, даже в самых теплых регионах нельзя обойтись без прогрева воздуха. Строительные нормы предусматривают, что температура в помещениях, где даже периодически бывают люди, не должна быть ниже 18 градусов. Потому необходимая мощность нагревательных приборов определяется с отсчетом от наиболее низкой температуры уличного воздуха, который приходится подогревать. Пусть расходуется 180 м3 воздуха за 60 минут, а нагреватель имеет мощность 2000 Вт.

Разделив этот показатель на часовой поток и на незыблемый коэффициент 2,98, получают 33 градуса. А значит, предельно допустимый для такой конфигурации мороз составляет -15 градусов. Если температура опустится ниже, вентиляция не справится со своей задачей. Для расчета вентиляции по тепловыделениям и по теплоизбыткам используется ряд особых показателей.

В формулу L=3,6*Q/ (c*р* (tyx-tnp) после знака равенства последовательно подставляются:

• излишек тепла (в ваттах);
• тепловая емкость воздуха (по умолчанию принимается равной 1,005 кДж/ (кг*°С);
• удельная масса воздуха 1,2 кг на 1 куб. м;
• температура воздуха, который требуется отводить из помещений, расположенных за рамками основной зоны;
• температура первоначально поступающего извне воздуха.

Подсчитывая давление и связанную с ним скорость перемещения масс воздуха, надо принять во внимание, какова площадь сечения каналов. Дополнительно анализируют:

Дополнительно анализируют:

• геометрию каналов;
• суммарную силу вентиляторов;
• число переходов

Приточной

Аэродинамический расчет приточной вентиляции производится путем умножения объема вентилируемого пространства на кратность обмена воздушной массы.

Пусть данные таковы:

• квартира 48 кв. м;
• высота потолков 2 м;
• нужно 2 раза за час обеспечить полную смену всего содержащегося воздуха.

Тогда требуется поддержать подачу 192 куб. м. воздуха за каждые 60 минут. Укрупненные расчеты проводятся не только для единицы объема, но и для каждого жильца, а также для источников выделений. Как обычно, кратность определяется сообразно специфике помещения. В проветриваемых пространствах на 1 жильца должно приходиться 30 куб. м. Если проветривание не производится, этот показатель составит 60 куб. м.

По кратности

Кратность рассчитывается так: делят общее количество воздуха на объем. Если количество доставляемого воздуха составляет 200 куб. м. за час, а объем квартиры — 100 м3, то кратность, очевидно, составит 2. За счет естественной аэрации можно обеспечить не более 4 смен воздуха за 1 час. Потребность высчитывают очень просто. Требуется только разделить количество поступающего загрязняющего агента на разность ПДК и содержания этого же вещества во внешней атмосфере.

По санитарно-гигиеническим нормам

Пусть в рабочем кабинете живет условно 1 человек постоянно и 1 человек временно. Тогда суммарный часовой объем притока воздуха составит 60+20, то есть 80 куб. м. Так как для гостиной число временных жителей принимается равным 2, то необходимо обеспечить циркуляцию уже 160 м3. Если часть помещений сбалансирована по величине воздушного притока, а другие — нет, то требуется компенсировать недостаток притока за счет подачи в смежные с проблемными комнаты. Более точную информацию могут предоставить профессионалы, составляющие уравнения воздушных балансов и решающие их.

Рейтинг производителей

Среди большого количества производителей, выпускающих электровентиляторы, можно отметить следующих с наиболее качественной продукцией:

Vitek — российская компания, уже более двух десятков лет выпускающая различную технику хорошего качества. В их ассортименте бытовая техника для дома и автомобилей, устройства для нормализации микроклимата;

Polaris — международный холдинг, производящий тепловое оборудование, некоторые предметы быта, водонагреватели, кондиционеры, вентиляторы;

Maxwell — дочерняя компания российского холдинга Golder Electronics. Бытовая техника изготавливается по китайским современным технологиям, однако качество довольно неплохое, особенно для бюджетных моделей;

Rolsen — также российская компания, работающая с 1994 года. Ассортимент вначале состоял из пылесосов, блендеров, пароувлажнителей. После признания их большим количеством потребителей, компания расширила свой ассортимент. Сейчас они производят различные виды бытовой техники, в том числе климатические устройства;

KITFORT — производитель, настроенный на нужды потребительского рынка. Это компания, основными ценностями имеющая производство и предоставление выгодных условий на приобретение вентиляторов;

Vitesse — эта французская компания вначале своей деятельности производила посуду из качественной нержавеющей стали, затем расширила производство. В отличном качестве выпускаемых вентиляторов уже убедились несколько тысяч покупателей;

BORK — немецкая компания, специализируется на производстве техники премиум класса. Знаменитое немецкое качество не дает усомниться в благоприятной покупке ни на минуту.

4 Общеобменная вентиляция

Воздухообмен для общеобменных систем определяют в зависимости от способа удаления лишней тепловой энергии из помещения и разбавления отработанной воздушной среды, в которой содержатся вредные компоненты, чистым потоком воздуха до допускаемой нормативными документами концентрации.

Необходимый объем приточного воздуха для отведения избыточной тепловой энергии рассчитывается по формуле:

L 1 = Q изб. / C * R *(T уд. — T пр.), где

• Qизб (кДж/ч) — избыточный объем тепловой энергии.
• C (Дж/кг*К) — теплоемкость воздуха (постоянная величина = 1,2 Дж/кг*К).
• R (кг/м3) — плотность воздуха.
• T уд. (ºС) — температура удаляемой воздушной массы из помещения.
• T пр. (ºС) — температура свежего воздуха, забираемого с улицы.

Температура внешней среды зависит от времени года и географического расположения промышленного объекта. Температуру отработанной воздушной среды в цехе обычно принимают выше на 5 ºС от внешней температуры. Плотность воздуха равна 1,225 кг/куб.м.

Чтобы рассчитать вентиляцию в помещении нужно вычислить необходимый объем приточного воздуха, для сокращения концентрации вредных веществ в воздушной смеси до установленных норм. Этот параметр вычисляется по следующей формуле:

L = G/ G уд. — G пр., где

• G (мг/ч) — количество выделяемых вредных элементов.
• G уд. (мг/м3) — концентрация вредных компонентов в удаляемом воздухе.
• G пр. (мг/м3) — концентрация вредных компонентов в приточном воздухе.

Спроектировать и установить правильно можно любую вентиляционную систему, если подойти к делу грамотно, соблюдая все требования, установленные нормативной документацией.

Как рассчитать вентиляцию в помещении

Технологические развитие не стоит на месте, поэтому каждый может выбрать дополнительные опции для оптимизации воздушных масс. Чтобы произвести грамотную установку, нужно знать как рассчитать вентиляцию в помещении.

Для того, чтобы сделать расчет вытяжной вентиляции помещения, нужно рассчитать приточную систему и установить баланс приточного и вытяжного воздуха в помещении. При расчете вытяжной системы выделяют комнаты, которые требуют отдельных вентиляций, например, санузел и душевая.

В данном случае, вытяжка закладывается в соотношении 50м3/ч на каждый унитаз, 25м3/ч на писсуары и 75м3/ч на каждый душ.

Помимо ванных комнат, вытяжная система устанавливается в помещение, где происходит приготовление пищи. Размер зависит от вида плиты, чаще всего, 90 м3/ч.

Установка постоянной вентиляции необходима в каждом месте, чтобы создать правильные санитарные и гигиенические условия для работы и проживания. Вытяжная система служит для борьбы с вредными выделениями в среде, например:

• Пыль
• Высокий уровень влаги
• Избыток теплого воздуха
• Испарения вредных веществ и газов

Оборудование вытяжного типа может состоять из разных элементов и конструкций, их общая цель заключается в полноценном удалении использованных воздушных масс из любого помещения. Чтобы проверить правильную работу, можно выйти на свежий воздух и сравнить свои ощущения с воздухом в доме, если отличия отсутствуют, то система функционирует идеально.

Расчет приточной вентиляции помещения

Его можно провести самостоятельно. Для этого нужно знать объем нужного потока свежего воздуха и рассчитать трубы вентиляции, а также, определиться со способом обработки среды (фильтрация, охлаждение или подогрев, регулирование влаги).

Основной расчет при установке оборудования вентиляционного обеспечения — расчет приточной вентиляции. Именно от данных показателей производится расчет вытяжных систем.

Приточный тип вместе с очисткой среды (фотокалитический очиститель) очищает среду от:

• Выхлопных газов
• Производственных и бытовых токсичных веществ
• Аллергенов разного происхождения
• Копоти и газов
• Неприятных запахов и табачного дыма
• Угарного газа, озона, фенола и т.п.

Данные системы будут оправданы только тогда, когда здание расположено в зоне с повышенным уровнем загрязненности. Мощность подобных вентиляций является нецелесообразной в населенных пунктах с чистым воздухом.

Для чего производится расчёт площади воздуховодов и фасонных изделий

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

Очень важно!

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

5 Причины некачественного проветривания помещений

Если в помещении душно, в ванной на стенах образовался грибок или наблюдаются прочие неприятные явления, значит, нужно срочно проверить систему вентиляции. Причины возникновения подобных проблем могут быть разными. Например, отсутствие микротрещин после герметичной установки пластиковых оконных конструкций полностью препятствует естественному вентилированию помещений. В этом случае нужно позаботиться об обустройстве принудительной вентиляции с вентилятором.

Еще одной причиной слабого поступления свежего потока и плохого выведения загрязненного воздуха, насыщенного углекислым газом, разными запахами или влагой, является засорение воздуховодов. Это приводит к образованию на стенах помещения грибка, который отрицательно влияет на человеческое здоровье и способен вызвать серьезные заболевания.

Самый простой способ обнаружения проблем с воздухообменом — проверка тяги. Достаточно просто поднести к вытяжному проему тонкую бумагу или горящую спичку (не рекомендуется применять второй вариант в помещениях с газовыми установками). Если бумажка или пламя наклоняются в сторону вытяжки, значит с тягой все в порядке. Если нет, есть проблемы с выведением загрязненного воздуха. Главные причины — воздуховоды засорились или были повреждены во время проведения ремонта.

Но выход есть из любой ситуации. Можно прочистить воздушные каналы, при необходимости добавить дополнительные элементы вентиляции, предварительно сделав расчеты согласно установленным нормам.