Естественная вытяжка расчет воздуховода

Обновлено: 05.07.2024

Для расчета системы вентиляции в квартире или небольшом коттедже можно обратиться к специалистам, а можно все сделать самостоятельно, тем более, что формулы там несложные, достаточно знать от чего отталкиваться. К тому же, как показывает практика, во многих строительных фирмах работают такие "специалисты", что перед началом работ лучше хотя бы приблизительно оценить требуемые параметры системы самостоятельно. Это поможет и деньги сэкономить, и избежать грубых промахов в проекте - ведь вам потом в этом доме жить.

Прежде всего надо определить необходимый воздухообмен для каждого из имеющихся помещений. Для этого служат государственные нормативные документы, такие как СанПины, ГОСТы, СНиПы и ДБНы, в которых эти значения четко определены. Воспользуемся самыми простыми методами расчета.

Расчет по площади помещения

Это самый простой расчет. Для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м 3 /час свежего воздуха на 1 м 2 площади помещения, независимо от количества людей.

Расчет по санитарно-гигиеническим нормам

По санитарным нормам для общественных и административно-бытовых зданий на одного постоянно пребывающего в помещении человека необходимо 60 м 3 /час свежего воздуха, а на одного временного 20 м 3 /час.

В случае жилого помещения можно ориентироваться на то, в каком помещении сколько времени проводят жильцы. Например, для спальни рекомендуется принять, что хозяева находятся там постоянно (8 часов подряд), а для кабинета можно принять 1 человек - постоянно, и 1-2 временно.

Расчет по кратностям

В документе (СНиП 2.08.01-89* Жилые здания, Приложение 4) приведена таблица с кратностями воздухообмена по типам помещений (табл.1):

Таблица 1. Кратности воздухообмена в помещениях жилых зданий.

Помещения	Расчетная температура зимой,ºС	Требования к воздухообмену
Помещения	Расчетная температура зимой,ºС	Приток	Вытяжка
Общая комната, спальня, кабинет	20	1-кратный	--
Кухня	18	-	По воздушному балансу квартиры, но не менее, м 3 /час	90
Кухня-столовая	20	1-кратный		90
Ванная	25	-		25
Уборная	20	-		50
Совмещенный санузел	25	-		50
Помещение для стиральной машины в квартире	18	-	0,5-кратный
Гардеробная для чистки и глажения одежды	18	-	1,5-кратный
Вестибюль, общий коридор, лестничная клетка, прихожая квартиры	16	-	-
Электрощитовая	5	-	0,5-кратный

Здесь приведена сокращенная версия таблицы, если вы не нашли свой тип помещения -- обратитесь к исходному документу (СНиП-у).

Кратность воздухообмена - это величина, которая означает, сколько раз в течение часа воздух в помещении полностью заменяется на новый. Она напрямую зависит от объема помещения. То есть, однократный воздухообмен это когда в течение часа в помещение подали и удалили объем воздуха, равный объему помещения; 0,5 кранный воздухообмен – половине объема помещения и т.д. В этой таблице в двух последних колонках указаны кратности и требования к воздухообмену в помещениях по притоку и вытяжке воздуха соответственно.

Формула расчета вентиляции, включающая нужное количество воздуха выглядит так:

L=n*V (м 3 /час) , где

n – нормируемая кратность воздухообмена, час-1;

V – объём помещения, м 3 .

Когда мы считаем воздухообмен для группы помещений в пределах одного здания (к примеру, жилая квартира) или для здания в целом (коттедж), их нужно рассматривать как единый воздушный объём. Этот объём должен отвечать условию ∑ L_пр = ∑ L_выт То есть, какое количество воздуха мы подаём, такое же должны и удалить.

Таким образом, последовательность расчета вентиляции по кратностям следующая:

Считаем объем каждого помещения в доме (объем=высота * длина * ширина).
Подсчитываем для каждого помещения требуемый воздухообмен по формуле L=n*V.

Для этого выбираем из таблицы 1 норму по кратности воздухообмена. Для большинства помещений нормируется только приток или только вытяжка. Для некоторых (например кухня-столовая) и то, и другое. Прочерк означает, что для данного помещения нормы не установлены.

Для тех помещений, для которых вместо кратности указан минимальный воздухообмен (например, 90м 3 /ч для кухни), считаем требуемый воздухообмен равным этому рекомендуемому. В самом конце расчета, если уравнение баланса (∑ L_пр и ∑ L_выт) у нас не сойдется, то значения воздухообмена для данных комнат будем увеличивать до требуемой величины.

Если в таблице нет какого-либо помещения, то норму воздухообмена для него считаем, учитывая что для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м 3 /час свежего воздуха на 1 м 2 площади помещения. Т.е. считаем воздухообмен для таких помещений по формуле: L=S_{помещения}*3.

Суммируем отдельно L тех помещений, для которых нормируется приток воздуха, и отдельно L тех помещений, для которых нормируется вытяжка. Получаем 2 цифры: ∑ L_пр и ∑ L_выт
Составляем уравнение баланса ∑ L_пр = ∑ L_выт.

Если ∑ L_пр > ∑ L_выт , то для увеличения ∑ L_выт до значения ∑ L_пр увеличиваем значения воздухообмена для тех помещений, для которых мы во 2 пункте приняли воздухообмен равным минимально допустимому значению.

Если провести расчет всеми тремя способами, то у вас наверняка получатся разные значения. Все они правильные и соответствуют нормам. Рекомендуется выбрать что-то среднее.

При расчете воздухообмена для коттеджа мной не было учтено наличие в кухне-столовой потребителя воздуха - водогрейного котла с атмосферной горелкой. Котел с атмосферной горелкой забирает воздух из кухни и выбрасывает продукты сгорания на улицу. Объем потребляемого воздуха обычно указан в паспорте котла, и этот объем необходимо было учесть в уравнении баланса. Отсутствие такого учета привело к периодическому выключению котла из-за недостаточной тяги и необходимости приоткрывать окно.

Расчет сечения воздуховодов

Для расчета воздуховодов прежде всего необходимо начертить план предполагаемой воздухораспределительной сети. При этом желательно учитывать планируемое расположение мебели в помещениях, чтобы решетка притока воздуха не располагалась над рабочим столом или кроватью.

В загородном доме очень важен низкий уровень шума, создаваемый системой вентиляции. Максимальную скорость потока воздуха, при которой обеспечивается бесшумность, можно определить из таблицы ниже. Если позволяет пространство, лучше выбирать круглые или квадратные воздуховоды. Если места недостаточно, выбирают прямоугольные воздуховоды. Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты). Существуют специальные звукопоглощающие воздуховоды, состоящие из двух слоев фольги (внутренний - перфорированный) с прослойкой из минеральной ваты.

При выборе конфигурации мест разветвления желательно избегать Т-образных разветвлений, на которых теряется напор и создается дополнительный шум. Лучше использовать Y-образные разветвления.

Таблица максимальной скорости воздуха (м/сек) в зависимости от требований к воздуховоду

Назначение	Основное требование
	Бесшумность	Мин. потери напора
	Магистральные каналы	Главные каналы		Ответвления
	Магистральные каналы	Приток	Вытяжка	Приток	Вытяжка
Жилые помещения	3	5	4	3	3
Гостиницы	5	7.5	6.5	6	5
Учреждения	6	8	6.5	6	5
Рестораны	7	9	7	7	6
Магазины	8	9	7	7	6

Зная требуемый объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, и максимальную скорость воздуха для данного типа помещения, определим подходящий диаметр (сечение) воздуховода.

Расчет потерь давления в воздуховоде

Когда известны параметры воздуховодов (их длина, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.

Общие потери давления (в кг/кв.м.) рассчитываются по формуле:

где P_тр - потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l - длина воздуховода в метрах, z - потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).

1. Потери на трение:

В круглом воздуховоде потери давления на трение P_тр в расчете на 1 погонный метр считаются так:

где x - коэффициент сопротивления трения, d - диаметр воздуховода в метрах, v - скорость течения воздуха в м/с, y - плотность воздуха в кг/куб.м., g - ускорение свободного падения (9,8 м/с 2 ).

Замечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное сечение, в формулу надо подставлять эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: d_экв = 2АВ/(А + В)

2. Потери на местные сопротивления:

Потери давления на местные сопротивления (при изменении диаметра воздуховода, на разветвлении, диффузоре, и т.д.) считаются по формуле:

где Q - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода, для которого производят расчет, v - скорость течения воздуха в м/с, y - плотность воздуха в кг/куб.м., g - ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.

Расчет начинаем с самых дальних от вентилятора и самых нагруженных участков.

Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, определим подходящий диаметр (или сечение) воздуховода.
Вычисляем потери давления на трение P_тр.
По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления на местные сопротивления z.
Располагаемое давление для следующих ветвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных до данного ветвления.

Расчет кондиционирования

В первом приближении требуемую мощность кондиционера можно оценить из расчета 1 кВт на 10 м².

Более сложный алгоритм позволяет рассчитать мощность кондиционера (в кВт) для небольшого закрытого помещения: отдельной комнаты, офиса площадью до 50 – 70 м² и других помещений, расположенных в капитальных зданиях. При расчете учитываются потоки тепла от окон, стен и потолка, тепло, выделяемое находещейся в помещении техникой и тепло, выделяемое людьми в помещении:

Естественная вентиляция дома — это регулируемый воздухообмен, обеспечивающий комфортность проживания и сохранность конструкций самого дома. Рассматриваемый тип вентиляции предполагает естественное побуждение движения воздушных потоков, которые должны быть введены в помещение для замещения и вывода через вентиляционные каналы отработанного грязного воздуха.

В данном обзоре подробно рассмотрены принцип работы и особенности устройства естественной вентиляции в домах, квартирах.

Расчет вентиляции в частном доме по нормам

Нормируемая кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа меняется воздух в помещении. При кратности воздухообмена в жилом помещении менее 0,5 у человека возникает ощущение духоты. В соответствии с требованиями существующих нормативов кратность воздухообмена в жилых комнатах должна быть — 0,5 — 1,0, а для кухни, ванны и туалета — не менее 3,0.

Таблица 1. Нормы минимального воздухообмена в помещениях жилых зданий (таблица 9.1 СП 54.13330.2011):

Помещения	Норма воздухообмена	Примечания
Жилая зона	Кратность воздухообмена 0,35 ч -1 , но не менее 30 м³/ч × чел	Для расчета расхода воздуха (м³/ч) по кратности объема помещений следует определять по общей площади квартиры
Жилая зона	3 м³/м² для жилых помещений, если общая площадь квартиры меньше 20 м²/чел	Квартиры с плотными для воздуха ограждающими конструкциями требуют дополнительного притока воздуха для каминов (по расчету) и механических вытяжек
Кухни	60 м³/ч при электрической плите	Приточный воздух может поступать из жилых помещений
Кухни	90 м³/ч при 4-конфорочной газовой плите	Приточный воздух может поступать из жилых помещений
Ванные комнаты, туалеты	25 м³/ч из каждого помещения	Приточный воздух может поступать из жилых помещений
Ванные комнаты, туалеты	50 м³/ч при совмещенном санузле	Приточный воздух может поступать из жилых помещений
Постирочная	Кратность воздухообмена 5 ч -1
Гардероб, кладовая	Кратность воздухообмена 1 ч -1
Помещение теплогенератора (вне кухни)	Кратность воздухообмена 1 ч -1

Если кратность воздухообмена равна 1 (ч -1 ), это значит что за час воздух полностью обновится в указанном помещении, если 0,5 (ч -1 ) — только половина объёма воздуха в помещении будет заменена свежим.То есть, если кратность воздухообмена равна 1 (ч -1 ), это значит что за час воздух полностью обновится в указанном помещении, если 0,5 (ч -1 ) — только половина объёма воздуха в помещении будет заменена свежим.

Для расчета расхода приточного воздуха, используется формула:
L = V × n, где V — объем помещения, м³; n – кратность воздухообмена, ч -1 .

Нормируемый удельный расход приточного воздуха рассчитывается:

Если площадь помещения на одного проживающего меньше 20 м², то используется формула L = A × k, где A – площадь помещения, м²; k – нормируемый расход приточного воздуха на 1 м², м³/(ч × м²).
Если площадь помещения на одного проживающего больше 20 м², то используется формула L = N × m, где N – число людей; m – нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 человека, м³/ч;

Пример расчета минимального нормируемого воздухообмена:

Первый вариант (А) предполагает устройство канала внутри капитальных стен. Такие вытяжные каналы представляют собой пустоты, оставленные в кладке стен из кирпича или бетонных блоков. Недостатком данного способа организации воздуховодов является их четкая привязка к определенному месту. А если на кухне и в санузле нет стен достаточной толщины, то нужно рассматривать иные конструктивные решения.
Следующее решение (Б) — когда вентиляционная шахта строится прямо с перекрытия или запланированного на фундаменте места. Такую шахту уже можно расположить в любом месте, где это необходимо. В качестве недостатка такого решения можно выделить эстетическую непривлекательность образовавшейся в комнате колонны. В этом случае ее можно либо обыграть дизайнерскими решениями, либо скрыть за подшивкой и потерять полезную площадь.
Третий вариант устройства (В) — выполнение вентиляции посредством пластиковых вентиляционных каналов.

Удаляемый через вентиляционные каналы воздух как правило теплый и влажный. И если вентиляционная труба будет не утеплена, то не исключено появление конденсата. Влага может скапливаться не только на внутренней поверхности воздуховода, но и снаружи. При длительном воздействии она будет постепенно разрушать материал и создавать благоприятные условия для развития плесени, грибков. Особенно это актуально для неотапливаемых чердаков и уличных зон.

Верхняя точка канала естественной вентиляции делается вровень с коньком крыши (можно немного выше), либо по нормам допускается занижение на 10 — 15 градусов. Это делается для того, чтобы флюгарка (защитный колпак) трубы обдувалась ветром со всех сторон. А когда воздух проходит через верх трубы, в этой зоне появляется разрежение, воздух из канала сильнее захватывается и выводится наружу. Тем самым дополнительно улучшается тяга в канале.

Для эффективного функционирования естественной вентиляции внутренние стенки каналов должны быть достаточно гладкими, без бугров или выемок. Также, вытяжные каналы на всем протяжении должны быть прямыми и ровными, без сужений и расширений. Не допускается наличие длинных горизонтальных отводов от основного вертикального столба.

Как работает естественная вентиляция

Действие естественной вентиляции основано на разности температуры и плотности воздуха снаружи и внутри помещения. Подчиняясь силам гравитационного давления, напор воздушных потоков (тяга) находится в прямой зависимости от разности плотностей теплого и холодного воздуха, а также высоты вытяжного канала.

Напор гравитационной вентиляции (P, измеряется в Паскалях) определяется по следующей формуле:

P = (ρ1 — ρ1) × g × H, где ρ1 — плотность холодного воздуха (снаружи помещения); ρ2 — плотность теплого воздуха (внутри помещения); g — ускорение свободного падения (9,80665 м/с²); H — высота столба вентиляционного канала.

Вентиляции с естественным побуждением — это самый распространенный вариант воздухообмена в жилищном строительстве. Она проста в устройстве, обслуживании и не требует больших материальных затрат на дорогостоящее оборудование. Все, что необходимо — наличие разницы температур. Таким образом, если в помещении положительная температура, а на улице температура отрицательная или ниже температуры в помещении, то за счет этого возникает разница давления, и, как следствие, отработанный грязный воздух из помещения через вентиляционные каналы удаляется на улицу.

При снижении температуры наружного воздуха эффективность работы вытяжных каналов увеличивается, а при повышении пропорционально снижается. Поэтому зимой и в межсезонье система естественной вентиляции работает наиболее эффективно.

Разобравшись с принципом удаления отработанного воздуха при естественной вентиляции дома (квартиры), необходимо также и понять, что выведенные наружу объемы должны быть замещены чистым воздухом. Как это происходит? Свежий воздух поступает в жилые помещения через неплотности в оконных переплетах, форточки или открываемые окна и двери. Однако при использовании современных конструкций окон и новых строительных материалов этого воздуха скорее всего будет недостаточно. В этом случае необходимо предусмотреть дополнительный забор чистого воздуха с улицы посредством приточных элементов (клапанов).

В летний период, когда температура в помещениях и на улице практически выравнивается, естественная вентиляция перестает работать или делает это неэффективно. В этом случае основными способами воздухообмена выступают проветривание и залповая вентиляция посредством устройства сквозняков.

Более подробно особенности работы в разные периоды года выделены в отдельные пункты. Так естественная вентиляция зимой и в межсезонье будет рассмотрена в связке с конвекционной системой отопления. А вентиляция летом — с проветриванием и сквозняками.

Естественная вентиляция дома (квартиры) зимой

Зимой и в межсезонье создаются идеальные условия для работы естественной вентиляции. В эти периоды температура воздуха внутри дома значительно выше чем температура уличного воздуха. Соответственно теплый воздух всегда стремится вверх по вентиляционным каналам и система
вентиляции работает на все 100 процентов.

Хорошее функционирование вентиляционной системы в холодную пору года ведет к тому, что на смену теплым отработанным объемам воздуха будет приходить такой же объем чистого, холодного воздуха. Происходить забор будет через всевозможные щели и негерметичности в оконной зоне. А если наружные ограждающие конструкции имеют хорошую герметичность, то для притока необходимо предусмотреть специальные клапаны.

Движение воздушных потоков в помещениях зимой принципиально отличается от летней циркуляции. Обусловлено это тем, что, во-первых, вентиляция работает, а во-вторых — в работу по формированию микроклимата дома включается отопление. В преобладающем большинстве случаев источником тепла выступают радиаторы отопления. Они, имея преимущественно конвекционный тип обогрева помещений, взаимодействуют с потоками естественной вентиляции и вносят некоторые коррективы. Рассмотрим как это происходит:

Когда в комнату поступает холодный воздух через оконную зону, большая его часть подхватывается поднимающимися от батареи теплыми потоками и прогревается.
Поднимаясь вверх, нагретый воздух часть тепла отдает потолку, стенам. Охлаждаясь он опускается и вновь включается в общую систему конвекционного кругооборота.

В процессе конвекционной циркуляции часть отработанного воздуха через специальные решетки в дверях или запроектированный зазор между дверью и полом выходит в коридор (другое смежное помещение) и движется в сторону вентиляционных каналов. Каналы, как правило, выходят в санузел и кухню, поэтому в нижней части дверей этих помещений также должна быть зона, обеспечивающая беспрепятственное движение воздушных потоков.

Естественная вентиляция летом — проветривание, сквозняк

Летом не всегда создаются условия для того чтобы воздушные массы беспрепятственно продвигались по системе естественной вентиляции. Обычно днем внутри дома более прохладная температура воздуха, чем на улице. Поэтому более плотный прохладный воздух дома по законам физики никак не сможет подняться по вентиляционным каналам вверх. Исключением являются прохладные летние вечера и ночи, которые создают достаточные условия для работы естественной вентиляции.

Проблема летней вентиляции, а точнее ее отсутствие, решается с помощью проветриваний и сквозняков. Но эти мероприятия актуальны больше для не загазованных загородных территорий. В городах же открытые окна — это в первую очередь шум, пыль, аллергены, насекомые и паразиты. И в этом случае лучше подумать о других системах вентиляции.

При проветривании в помещения через открытые окна поступает свежий воздух. Возникающая при этом циркуляция воздуха снижает содержание в помещении вредных примесей, избавляет от неприятных запахов, поддерживает на нужном уровне кислород, снижает риски развития плесени, которая опасна для здоровья.

Сделать проветривание более эффективным можно с помощью сквозного проветривания (залповая вентиляция). Считается, что сквозняк появляется только в случаях, когда вход и выход воздушных потоков расположены в противоположных местах комнаты. И с какой бы стороны не дул ветер, на одной стене дома он создает подпор давления, а на другой разряжение, создавая необходимый для возникновения сквозняков перепад. В этом случае причиной перемещения воздуха по квартире становятся приоткрытые окна и двери. Однако природа сквозняка сложнее и зависит от физических характеристик воздуха, параметров его давления и температуры. В доме и на улице эти физические параметры могут различаться. Чем сильнее различие, тем выше потенциал перемещения воздушных масс.

Проводя проветривание или устраивая сквозняк не будьте беспечны. Сквозняки могут привести к переохлаждению и стать причиной многих болезней. Достаточно часто охлаждение организма происходит во время сна, когда человек не может контролировать свое состояние. В этом случае длительное воздействие холодного воздуха не проходит бесследно, ослабляя защитные силы и поражая различные органы и участки тела.

Естественная вентиляция при планировке помещений

Если проанализировать движения воздушных потоков в процессе естественной вентиляции, то можно отметить что они всегда следуют от окна к двери и далее. Поэтому зона на пути этих потоков всегда является самой некомфортной.

Планировки помещений с учетом естественной вентиляции

Зная некомфортную зону, при расстановке мебели в комнате следует ее учитывать. Не стоит располагать в данных местах кровати, диваны, письменные столы. Данное правило также актуально на этапе проектирования. Если вы уже знаете предполагаемое размещение по комнатам, то в соответствии с желаемым местом отдыха запроектируйте окна и двери так, чтобы воздушные потоки не проходили через эту зону. Как пример, на рисунке выше вы можете увидеть, что для кровати выбрано самое оптимальное место.

В зоне окна также не рекомендуется устраивать место отдыха. Здесь происходит постоянное смешивание теплых и холодных потоков, что создает ощущение сквозняка. Также стоит учитывать, что более тяжелый и грязный воздух всегда находится в нижней части. Поэтому в жилых комнатах не рекомендуется устраивать вытяжные отверстия в верхней зоне. Это обусловлено тем, что поступаемый через окна чистый воздух в большей степени будет устремляться сразу в вентиляционный канал. А внизу так и будет застаиваться грязный воздух, так как конвекция будет неполноценной. Поэтому при естественной вентиляции лучше предусмотреть вывод воздуха через зазор 1,5 — 2 см под дверью или специальные отверстия в нижней части дверного полотна.

Следующие рекомендации более актуальны для летнего режима вентиляции (проветривание и сквозняки). При проектировании старайтесь предусмотреть окна во всех помещениях. И даже если на северной стороне оно не нужно, запроектируйте небольшое окно, которое будет проветривать помещение в летний период. Также старайтесь избегать наличия в проекте глухих комнат, в которых окно невозможно установить. А если это невозможно, то не устраивайте в таких комнатах санузлы и сушки. Оптимальным вариантом будет отдать данные помещения под гардероб или для иных хозяйственных нужд. При этом, там все равно нужно будет предусмотреть естественную вентиляцию.

Подведем итог. Естественная вентиляция дома (квартиры) — это оптимальная система формирования воздушных потоков, создающая мягкий и приятный микроклимат. Конечно, она не лишена и недостатков. Однако трудности носят сезонный характер и имеют действенные способы устранения (проветривание летом).

Благоприятный микроклимат в помещении - важное условие жизнедеятельности человека. Его в совокупности определяют температура, влажность и подвижность воздуха. Отклонения параметров негативно сказываются на здоровье и самочувствии, вызывают перегрев или переохлаждение тела. Недостаток кислорода приводит к гипоксии мозга и других органов.

Расчет и нормативы

Расчет вентиляции помещения производят при проектировании объекта согласно СНиП 13330.2012, 41-01-2003, 2.08.01-89. Но возникают случаи, когда ее работа неэффективна. Если проверка тяги бумажными полосками или пламенем зажигалки не выявила нарушение проходимости вентканалов, значит, вытяжная вентиляция не справляется со своими функциями по причине неправильно подобранного сечения.

Для чего нужна вентиляция

Задача вентиляции - обеспечить необходимый воздухообмен в помещении, создать оптимальные или приемлемые условия для длительного пребывания человека.

Исследования установили, что 80% времени люди проводят в помещениях. За один час в спокойном состоянии человек выделяет в окружающую среду 100 кКал. Теплоотдача происходит конвекцией, излучением и испарением. При недостаточно подвижном воздухе перенос энергии с поверхности кожи в пространство замедляется. В результате страдают многие функции организма, возникает ряд заболеваний.

Отсутствие или недостаточная вентиляция, особенно в помещениях с повышенной влажностью, приводит к застойным явлениям. Они сопровождаются нашествием трудновыводимых плесневых грибков, неприятными запахами и постоянной сыростью. Влага неблагоприятно отражается на строительных конструкциях, приводит к гниению деревянных и коррозии металлических элементов.

При избыточной тяге увеличивается выход воздушных масс в атмосферу, что зимой приводит к потере большого количества тепла. Растут затраты на отопление дома.

Качество и чистота воздуха - основной фактор, который определяет эффективность вентиляции. Загрязняющие испарения от строительных материалов, мебели, пыль и углекислый газ должны своевременно удаляться из помещения.

Существует обратная ситуация, когда воздух в доме или квартире гораздо чище, чем на улице. Выхлопные газы на оживленной трассе, дым или копоть, ядовитые загрязнения промышленных предприятий способны отравить атмосферу внутри помещений. Например, в центре большого города содержание угарного газа в 4-6 раз, диоксида азота в 3-40 раз, сернистого газа в 2-10 раз выше, чем в сельской местности.

Расчет вентиляции производят, чтобы определить вид системы воздухообмена, ее параметры, при которых будут сочетаться энергоэфективность жилья и благоприятный микроклимат в помещениях.

Параметры микроклимата для расчета

Нормативы согласно ГОСТ 30494-2011 определяют оптимальные и допустимые параметры качества воздуха в соответствии с назначением помещений. Они классифицируются стандартами на первую и вторую категорию. Это места, где люди отдыхают в положении лежа или сидя, занимаются учебой, умственным трудом.

В зависимости от периода года и назначения помещения установлены оптимальная и допустимая температура 17-27°С, относительная влажность 30-60% и скорость воздуха 0,15-0,30 м/с.

В жилых помещениях при расчете вентиляции определяют необходимый воздухообмен с применением удельных норм, в производственных - по допустимой концентрации загрязняющих веществ. При этом количество углекислого газа в воздухе не должно превышать 400-600 см³/м³.

Виды вентиляционных систем по способу создания тяги

Движение воздушных масс возникает в результате разницы давления между слоями воздуха. Чем больше градиент, тем сильнее побуждающая сила. Для ее создания применяют естественную, принудительную или комбинированную систему вентиляции, где используются приточные, вытяжные или рециркуляционные (смешанные) способы удаления воздуха. В промышленных и общественных зданиях предусмотрены аварийная и противодымная вентиляции.

Естественное вентилирование

Естественная вентиляция помещений происходит согласно физическим законам - за счет разницы температур и давлений между наружным и внутренним воздухом. Еще во времена Римской империи инженеры устанавливали в домах знати подобия шахт, которые служили для проветривания.

В комплекс естественной вентиляции входят наружные и внутренние проемы, фрамуги, форточки, стеновые и оконные клапаны, вытяжные шахты, вентканалы, дефлекторы.

Качество вентилирования зависит от объема проходящих воздушных масс и траектории их движения. Самым благоприятным является вариант, когда окна и двери расположены в противоположных концах комнаты. В этом случае при циркуляции воздуха происходит полноценная его замена по всему помещению.

Вытяжные каналы размещают в помещениях с наибольшим уровнем загрязнения, неприятных запахов и влажности - кухнях, санузлах. Приточный воздух поступает из других комнат и выдавливает отработанный на улицу.

Чтобы вытяжка работала в нужном режиме, ее верх должен находиться выше крыши дома на 0,5-1 м. Это создает необходимую разницу давлений для перемещения воздуха.

Естественная вентиляция бесшумна, не потребляет электроэнергии, не требует больших вложений на устройство. Воздушные массы, проникающие извне, не приобретают дополнительных свойств - не подогреваются, не очищаются и не увлажняются.

Рециркуляция воздуха ограничивается пределами одной квартиры. Из соседних помещений подсоса быть не должно.

Принудительная вентиляция

Принудительная вентиляция стала использоваться с середины 19 века. Сначала большие вентиляторы применяли на рудниках, в трюмах кораблей, сушильных цехах. С появлением электрических двигателей в проветривании помещений произошла революция. Появились регулируемые приборы не только для промышленных, но и для бытовых нужд.

Теперь наружному воздуху при прохождении через систему принудительного вентилирования сообщают дополнительные ценные качества - его очищают, увлажняют или осушают, ионизируют, подогревают или охлаждают.

Вентиляторы и эжекторы перемещают большие объемы воздушных масс на значительных площадях. В систему входят электродвигатели, пылеуловители, нагреватели, шумоглушители, приборы контроля и автоматики. Их встраивают в воздуховодные каналы.

Видео описание

Подробнее о расчете вентиляции с рекуператором рассказывают в этом видео:

Расчет естественной вентиляции жилых помещений

Расчет заключается в определении расхода приточного воздуха L в холодный и теплый период года. Зная эту величину, можно подобрать площадь сечения воздуховодов.

Дом или квартиру рассматривают как единый воздушный объем, где циркуляция газов происходит через открытые двери или подрезанное на 2 см от пола полотно.

Приток происходит сквозь негерметичные окна, наружные ограждения и путем проветривания, удаление - через вытяжные вентканалы.

Объем находят по трем методикам - кратности, санитарным нормам и площади. Из полученных значений выбирают наибольшее. Перед тем, как рассчитать вентиляцию, определяют назначение и характеристики всех помещений.

Основная формула для первого расчета:

V - объем комнаты (произведение высоты на площадь),
n - кратность, определяемая по СНиП 2.08.01-89 в зависимости от расчетной температуры в помещении в зимний период.

По второй методике объем рассчитывают исходя из удельной нормы на человека, регламентируемой СНиП 41-01-2003. Учитывают количество постоянно проживающих людей, наличие газовой плиты и санузла. По таб.М1 расход 60 м³/чел в час.

Третий способ - по площади.

А - площадь помещения, м²,
k - нормативный расход на м².

Расчет системы вентиляции: пример

Трехкомнатный дом общей площадью 80 м². Высота помещений 2,7 м. Проживает три человека.

Гостиная 25 м²,
спальня 15 м²,
спальня 17 м²,
санузел - 1,4² м²,
ванна - 2,6 м²,
кухня 14 м² с четырехкомфорной плитой,
коридор 5 м².

Требуется рассчитать воздушный баланс.

Отдельно находят расход по притоку и вытяжке, чтобы объем входящего воздуха был равен удаляемому.

гостиная L=25х3=75м³/ч, кратность по СниП.
спальни L=32х1=32 м³/ч.

Общий расход по притоку:

L общ=Lгост.+Lспал.=75+32=107 м³/ч.

санузел L= 50 м³/час (таб.СНиП 41-01-2003),
ванна L= 25 м³/час.
кухня L=90 м³/час.

Коридор по притоку не нормируется.

L=Lкух.+Lсануз.+ L ванны=90+50+25=165 м³/ч.

Приточный расход меньше вытяжки. Для дальнейших расчетов принимается наибольшая величина L=165 м³/ч.

По санитарным нормам расчет проводят исходя из количества жильцов. Удельный расход на одного человека составляет 60 м³.

С учетом временных посетителей, для которых установленный расход воздуха 20м/ч, можно принять L=200 м³/ч.

По площади расход определяют с учетом нормативной скорости воздухообмена 3м²/час на 1 м² жилого помещения.

По результатам расчетов расход по санитарным нормам 200 м³/ч, кратности 165 м³/ч, по площади 171 м³/ч. Хотя все варианты правильны, при первом для проживающих условия будут комфортнее.

Зная воздушный баланс жилого дома, подбирают размер сечения воздуховодов. Чаще всего используют прямоугольные каналы с соотношением сторон 3:1 или круглые.

Для удобного расчета сечения можно воспользоваться онлайн калькулятором или диаграммой, где учитываются скорость и расход воздуха.

При вентиляции с естественным побуждением скорость в магистральных и ответвляющихся воздуховодах принимают равной 1 м/ч. В принудительной системе 5 и 3 м/ч соответственно.

При требуемом воздухообмене 200 м/ч достаточно выполнить естественную систему вентиляции. При больших объемах перемещаемого воздуха применяют смешанную рециркуляцию. В каналах монтируют рассчитанные по производительности приборы, которые обеспечат необходимые параметры микроклимата.

В любом помещении, независимо от его назначения, должна быть обеспечена вентиляция. От качества её организации зависит самочувствие, работоспособность людей и уровень комфорта их жизни. Правильный расчёт естественной вентиляции способствует тому, что воздух всегда остаётся свежим и соответствует утверждённым гигиеническим нормам.

В соответствии со строительными и гигиеническими требованиями, в каждом жилом и производственном объекте должна быть система вентиляции. Её основная функция состоит в поддержании воздушного баланса и создании микроклимата, благоприятного для работы и отдыха человека. То есть в атмосфере не должно содержаться лишней влаги, тепла и загрязнений. Иначе в слишком сырой и тёплой среде начнётся стремительное размножение болезнетворных бактерий, на поверхности потолка, стен и мебели появится грибок и плесень.

Всё это приведёт к тому, что люди, находящиеся в помещении, будут испытывать проблемы с дыханием, у них снизятся защитные функции организма. Чтобы этого не произошло, нужно следовать таким рекомендациям:

Состав воздуха должен отвечать гигиеническим нормам.
В местах с неправильным воздухообменом должно быть установлено оборудование, увеличивающее и регулирующее скорость движения воздушных потоков.
Имеющиеся системы вентиляции должны соответствовать функциональным особенностям помещения.

Учесть все важные нюансы правильного воздухообмена поможет заблаговременное проектирование вентиляционной системы, при котором будет учтена скорость естественной вентиляции и другие параметры (размеры помещения, основные характеристики воздуха и др.).

Эффективность вентиляции напрямую зависит от того, где находятся места забора воздуха. Их верное расположение исключает риск попадания загрязнённого воздуха обратно в помещение. Скорость воздуха при естественной вентиляции также зависит от размера воздуховодов и дымовых шахт.

Проходящие по каналам потоки создают определённое давление и шум, возрастающий по мере увеличения числа изгибов в воздуховоде. По санитарным нормам уровень шума определяется временем суток и назначением помещения:

в больничных и санаторных палатах — 35−50 дБА;
в учебных кабинетах и классах — 40−55 дБА;
в жилых квартирах и комнатах — 40−55 дБА;
на территориях рядом с больницами и санаториями — 35−60 дБА;
на территориях, прилегающих к жилым зданиям, — 45−70 дБА;
вблизи школ — 55−70 дБА.

Максимальные значения, указанные в таблице, относятся к периоду с 23 до 7 часов.

В помещениях, оснащённых вентиляторами, всегда присутствует вибрация. Её максимальный порог зависит от размеров воздуховода, материала их изготовления, качества прокладок в них и скорости воздушных потоков.

Вентиляция бывает естественной и принудительной. Естественная осуществляется без участия каких-либо приборов только за счёт перепадов давления. Её эффективность зависит от разницы температур внутри и снаружи помещения. По принципу действия такая вентиляция бывает канальной и бесканальной.

Примером бесканального воздухообмена является проветривание комнат, когда свежие воздушные потоки попадают через открытые фрамуги, форточки, двери, а выводятся через вытяжные решётки, монтированные в санузлах и на кухнях. Канальная циркуляция реализуется путём установки в стенах специальных воздуховодов и бывает гравитационной и ярусной.

Естественный воздухообмен имеет максимально простой принцип, не требует крупных финансовых вложений, легко организуется своими силами. Однако он не всегда бывает довольно мощным, из-за этого вредные вещества удаляются несвоевременно. Когда естественная вентиляция не справляется с функцией очистки атмосферы, в дополнение к ней устанавливается принудительная.

Для её реализации используется различное оборудование. С помощью громоздкой установки с множеством труб, монтированной на чердаке или в подсобном помещении, можно обеспечить хороший воздухообмен во всей квартире, но для этого придётся потратить много сил и средств.

Гораздо легче организовать компактную принудительную вентиляцию. Для неё потребуются вытяжные вентиляторы, установленные в ванной и на кухне, либо более сложно устроенный кондиционер. Особой эффективностью отличаются модели кондиционеров с НЕРА фильтром, адсорбирующим самые мелкие загрязнения, включая пыльцу, микроскопические частицы сажи и автомобильных выхлопов.

Принудительная и естественная циркуляция обеспечивает регулярную смену воздушных масс. Число таких смен — важный показатель, характеризующий скорость движения воздуха в вентиляционных каналах и называемый кратностью. Кратность измеряется в метрах кубических за один час и рассчитывается по формуле N=V/W, в которой:

W — объём помещения.
V — объём чистого воздуха, заполняющего это помещение за 1 час.

Для удобства показатели кратности воздуха занесены в специальные таблицы, согласно которым в помещениях определённого типа (комнатах, ванных, кухнях, кладовках, гаражах и т. д. ) воздушные потоки должны обновляться с определённой скоростью.

Аэрацией называют управляемую естественную очистку воздуха, организованную с помощью открытых окон в наружных ограждениях зданий и вентиляционно-световых фонарей. За один час аэрация обеспечивает до 1 млн м3 свежих воздушных масс, поэтому широко используется в помещениях, характеризующихся большими тепловыделениями.

Для достижения максимальной эффективности такого воздухообмена в зданиях устанавливаются фрамуги с нижним, верхним или средним подвесом. Чтобы их легче было открывать, их оснащают приспособлениями с ручным либо механическим приводом.

Проёмы аэрационных фонарей защищаются от ветра глухими стенками или щитами, монтированными на кровле здания. Такая конструкция исключает обратное перемещение загрязнённых воздушных потоков из верхней зоны в рабочую.

Подача воздуха путём аэрации в тёплое время года должна происходить в направлении сверху вниз на расстоянии не больше 1,8 м от пола. В холодный период направление необходимо изменить на обратное, а расстояние увеличить до 4 м.

Главное условие хорошей аэрации в большом здании заключается в определении оптимального размера открывающихся фрамуг при наиболее неблагоприятных условиях и скорости ветра, равной нулю. В процессе расчётов определяется необходимый воздухообмен, скорость воздуха внутри вентиляционных каналов, а также площадь вытяжных и приточных проёмов. Для вычислений потребуется знать:

температуру наружного воздуха;
температуру в здании и в рабочей зоне;
средний температурный режим в здании;
степень нагрева удаляемых потоков;
высоту расположения центров приточных и вытяжных аэрационных проёмов от пола;
количество избыточной теплоты, выделяющейся в помещении;
градиент температуры (изменение температуры по высоте помещения);
коэффициенты местных сопротивлений приточных и вытяжных фрамуг;
плотность воздуха.

При расчётах необходимо ориентироваться на воздушное и тепловое давление. Их показатели должны быть равны.

Воздуховоды должны иметь определённый размер и форму. Определив сечение воздушного канала, можно рассчитать, воздуховод какого диаметра потребуется для конкретного помещения. В этом поможет выражение D = 1000*√(4*S/π). В нём:

D — диаметр сечения воздуховода.
S — площадь сечения воздушных каналов.
π — математическая константа, равная 3,14.

Если планируется использование воздушных каналов прямоугольной формы, то нужно рассчитывать не диаметр, а площадь. Она определяется умножением длины на ширину. Отношение ширины к длине должно выражаться пропорцией 1:3.

В соответствии со стандартами, минимальный размер прямоугольного канала составляет 100 мм х 150 мм, максимальный — 2000 мм х 2000 мм. Такие конструкции имеют более эргономичную форму, их проще установить плотно к стене и замаскировать трубы на потолке или над кухонными антресолями.

Круглые изделия отличаются от прямоугольных тем, что в них создаётся меньшее сопротивление воздуха. Поэтому они имеют минимальный уровень шума.

Используя формулу V = L/3600*S и такие параметры, как расход воздуха (L) и площадь каналов, можно провести расчёт естественной вентиляции. Пример расчёта будет таким:

D = 400 мм.
W = 20 м³.
N = 6 м3/ч.
L = 120 м³.

Путём арифметических действий определяется, что S = 0,1256 м². Скорость потока рассчитывается так V = 120/(3600*0,1256) = 0,265 м/с.

Установлено, что этот показатель не должен превышать 0,3 м/с. Исключение делается только на период временных ремонтных работ либо установки строительной техники. В это время нормативы могут повышаться максимум на 30%.

Если в помещении функционируют две вентиляционные системы, то скорость каждой из них рассчитывают таким образом, чтобы её было достаточно для обеспечения чистым воздухом половины площади.

В случае возникновения непредвиденных ситуаций (например, по требованию пожарной безопасности) приходится резко менять скорость воздуха или останавливать работу вентиляционной системы. Для этого в каналах и на переходных участках устанавливают специальные клапаны и отсекатели.

Правильно смонтированная вентиляция естественного типа имеет определённую конструкцию. Воздуховоды должны быть изготовлены из качественной стали определённой толщины, приточный клапан, через который воздух поступает внутрь при закрытых окнах, может крепиться на оконной створке или стене.

Отверстия клапанов и воздуховодов закрываются специальными решётками, предотвращающими попадание внутрь мусора и насекомых. Изготавливаются они из металла и пластика, имеют разные размеры и формы. В качестве аналогов таких решёток иногда используются анемостаты.

В многоэтажных домах обязательно наличие вентиляционной шахты. Её роль выполняет высокая вытяжная труба с большим диаметром, проходящая от первого до последнего этажа и выходящая через крышу. Во всех квартирах имеются отверстия, выходящие в эту шахту.

В зданиях, где есть или были печи и камины, предусмотрены дымоходы, через которые удаляются продукты горения топлива. В некоторых случаях они заменяют шахты вентиляции. Для усиления тяги дымоходы и шахты комплектуются дефлекторами.

В дверях жилых домов или в промежутке под дверью часто крепятся переточные клапаны. Они обеспечивают движение воздушных потоков от точки притока до вытяжки, когда двери закрыты.

Читайте также: