- Продуктивність по повітрю
- Розрахунок повітророзподільних мережі
- Розрахунок розмірів повітропроводів
- вибір розподільників повітря
- Розрахунок опору мережі
- потужність калорифера
- Розрахунок споживаної електроенергії
- Вибір припливної установки
- Чи потрібно орієнтуватися на СНіП?
- Рівень шуму системи вентиляції
- Проектування системи вентиляції
Тепер, знаючи з яких компонентів складається система вентиляції, ми можемо приступити до її комплектації. У цьому розділі ми розповімо про те, як розрахувати припливну вентиляцію для об'єкта площею до 300-400 м ² - квартири, невеликого офісу або котеджу. Природна витяжна вентиляція на таких об'єктах зазвичай вже встановлена на етапі будівництва, тому розраховувати її не потрібно. Слід зазначити, що в квартирах і котеджах витяжна вентиляція зазвичай проектується з розрахунку однократного повітрообміну, в той час як припливна забезпечує, в середньому, дворазовий повітрообмін. Це не є проблемою, оскільки частина приточного повітря буде віддалятися через нещільності у вікнах і дверях, не створюючи надмірного навантаження на витяжну систему. У нашій практиці ми ніколи не стикалися з вимогою служби експлуатації багатоквартирного будинку обмежити продуктивність припливної системи вентиляції (в той же час установка витяжних вентиляторів в канали витяжної вентиляції часто буває заборонена). Якщо ж ви не хочете розбиратися в методиці розрахунку і формулах, то можете скористатися калькулятором , Який виконає всі необхідні розрахунки.
Продуктивність по повітрю
Розрахунок системи вентиляції починається з визначення продуктивності по повітрю (повітрообміну), яка вимірюється в кубометрах на годину. Для розрахунків нам буде потрібно план об'єкта, де вказані найменування (призначення) і площі всіх приміщень.
Подавати свіже повітря потрібне тільки в ті приміщення, де люди можуть перебувати тривалий час: спальні, вітальні, кабінети і т. П. В коридори повітря не подається, а з кухні і санвузлів видаляється через витяжні канали. Таким чином, схема руху повітряних потоків буде виглядати наступним чином: свіже повітря подається в житлові приміщення, звідти він (вже частково забруднений) потрапляє в коридор, з коридору - в санвузли і на кухню, звідки видаляється через витяжну вентиляцію, несучи з собою неприємні запахи і забруднювачі. Така схема руху повітря забезпечує повітряний підпір «брудних» приміщень, виключаючи можливість поширення неприємних запахів по квартирі або котеджу.
Для кожного житлового приміщення визначається кількість повітря, що подається. Розрахунок зазвичай ведеться відповідно до СНиП 41-01-2003 і МГСН 3.01.01. Оскільки СНиП задає більш жорсткі вимоги, то в розрахунках ми будемо орієнтуватися на цей документ. У ньому говориться, що для житлових приміщень без природного провітрювання (тобто там, де вікна не відкривають) витрата повітря повинен складати не менше 60 м³ / год на людину. Для спалень іноді використовують менше значення - 30 м³ / год на людину, оскільки в стані сну людина споживає менше кисню (це допустимо по МГСН, а також по СНиП для приміщень з природним провітрюванням). При розрахунку враховуються тільки люди, що знаходяться в приміщенні тривалий час. Наприклад, якщо у вас у вітальні пару раз на рік збирається велика компанія, то збільшувати продуктивність вентиляції через них не потрібно. Якщо ж ви хочете, щоб гості відчували себе комфортно, можна встановити VAV-систему, яка дозволяє регулювати витрату повітря роздільно в кожному приміщенні. З такою системою ви зможете збільшити повітрообмін в вітальні за рахунок його зниження в спальні і інших приміщеннях.
Після розрахунку повітрообміну по людям нам потрібно розрахувати повітрообмін по кратності (цей параметр показує, скільки разів протягом однієї години в приміщенні відбувається повна зміна повітря). Щоб повітря в приміщенні не застоювався, потрібно забезпечити хоча б одноразовий повітрообмін.
Таким чином, для визначення необхідної витрати повітря нам потрібно розрахувати два значення повітрообміну: за кількістю людей і по кратності і, після чого вибрати більше з цих двох значень:
- Розрахунок повітрообміну за кількістю людей:
L = N * Lnorm, де
L - необхідна продуктивність припливної вентиляції, м³ / год;
N - кількість людей;
Lnorm - норма витрати повітря на одну людину:
- в стані спокою (сну) - 30 м³ / год;
- типове значення (по СНиП) - 60 м³ / год;
- Розрахунок повітрообміну по кратності:
L = n * S * H, де
L - необхідна продуктивність припливної вентиляції, м³ / год;
n - нормована кратність повітрообміну:
для житлових приміщень - від 1 до 2, для офісів - від 2 до 3;
S - площа приміщення, м ²;
H - висота приміщення, м;
Розрахувавши необхідний повітрообмін для кожного приміщення, що обслуговується, і склавши отримані значення, ми дізнаємося загальну продуктивність системи вентиляції. Для довідки типові значення продуктивності вентиляційних систем:
- Для окремих кімнат і квартир - від 100 до 500 м³ / год;
- Для котеджів - від 500 до 2000 м³ / год;
- Для офісів - від 1000 до 10000 м³ / год.
Розрахунок повітророзподільних мережі
Після визначення продуктивності вентиляції можна переходити до проектування повітророзподільних мережі, яка складається з повітропроводів, фасонних виробів (перехідників, разветвителей, поворотів), дросель-клапанів і розподільників повітря (решіток або дифузорів). Розрахунок повітророзподільних мережі починають із складання схеми повітропроводів. Схему складають таким чином, щоб при мінімальній загальній довжині траси система вентиляції могла подавати розрахункову кількість повітря в усі обслуговувані приміщення. Далі по цій схемі розраховують розміри повітропроводів і підбирають розподільників повітря.
Розрахунок розмірів повітропроводів
Для розрахунку розмірів (площі перерізу) повітропроводів нам потрібно знати обсяг повітря, що проходить через повітропровід в одиницю часу, а також максимально допустиму швидкість повітря в каналі. При збільшенні швидкості повітря розміри повітропроводів зменшуються, але рівень шуму і опір мережі зростають. На практиці для квартир і котеджів швидкість повітря в повітроводах обмежують на рівні 3-4 м / с, оскільки при більш високих швидкостях повітря шум від його руху в повітроводах і розподільниках може стати дуже помітним.
Слід також враховувати, що використовувати «тихі» низькошвидкісні повітроводи великого перерізу не завжди можливо, оскільки їх складно розмістити в застельовому просторі. Знизити висоту застельового простору дозволяє застосування прямокутних повітропроводів, які при однаковій площі перетину мають меншу висоту, ніж круглі (наприклад, круглий воздуховод діаметром 160 мм має таку ж площу перетину, як і прямокутний розміром 200 × 100 мм). У той же час монтувати мережу з круглих гнучких повітропроводів простіше і швидше.
Отже, розрахункова площа перерізу воздуховода визначається за формулою:
Sс = L * 2,778 / V, де
Sс - розрахункова площа перерізу воздуховода, см²;
L - витрата повітря через воздуховод, м³ / год;
V - швидкість повітря в повітроводі, м / с;
2,778 - коефіцієнт для узгодження різних розмірностей (годинник і секунди, метри й сантиметри).
Підсумковий результат ми отримуємо в квадратних сантиметрах, оскільки в таких одиницях виміру він більш зручний для сприйняття.
Фактична площа перетину воздуховода визначається за формулою:
S = π * D² / 400 - для круглих повітроводів,
S = A * B / 100 - для прямокутних повітропроводів, де
S - фактична площа перетину воздуховода, см²;
D - діаметр круглого воздуховода, мм;
A і B - ширина і висота прямокутного повітроводу, мм.
У таблиці наведено дані по витраті повітря в круглих і прямокутних повітропроводах при різних швидкостях руху повітря.
Таблиця 1. Витрата повітря в повітроводах
Параметри повітропроводів Витрата повітря (м³ / год)
при швидкості повітря: Діаметр
круглого
воздуховода Розміри
прямокутного
воздуховода Площа
перетину
воздуховода 2 м / с 3 м / с 4 м / с 5 м / с 6 м / с 80 × 90 мм 72 см² 52 78 104 130 156 Ø 100 мм 63 × 125 мм 79 см² 57 85 113 142 170 63 × 140 мм 88 см² 63 95 127 159 190 Ø 110 мм 90 × 100 мм 90 см² 65 97 130 162 194 80 × 140 мм 112 см² 81 121 161 202 242 Ø 125 мм 100 × 125 мм 125 см² 90 135 180 225 270 100 × 140 мм 140 см² 101 151 202 252 302 Ø 140 мм 125 × 125 мм 156 см² 112 169 225 281 337 90 × 200 мм 180 см² 130 194 259 324 389 Ø 160 мм 100 × 200 мм 200 см² 144 216 288 360 432 90 × 250 мм 225 см² 162 243 324 405 486 Ø 180 мм 160 × 160 мм 256 см² 184 276 369 461 553 90 × 315 мм 283 см² 204 306 408 510 612 Ø 200 мм 100 × 315 мм 315 см² 227 340 454 567 680 100 × 355 мм 355 см² 256 383 511 639 767 Ø 225 мм 160 × 250 мм 400 см² 288 432 576 720 864 125 × 355 мм 443 см² 319 479 639 799 958 Ø 250 мм 125 × 400 мм 500 см² 360 540 720 900 1080 200 × 315 мм 630 см² 454 680 907 1134 1361 Ø 300 мм 200 × 355 мм 710 см² 511 767 1022 1278 1533 160 × 450 мм 720 см² 518 778 1037 1296 1555 Ø 315 мм 250 × 315 мм 787 см² 567 850 1134 1417 1701 250 × 355 мм 887 см² 639 958 тисяча двісті сімдесят вісім 1 597 1917 Ø 350 мм 200 × 500 мм тисячу см² 720 1080 1440 1800 2160 250 × 450 мм 1125 см² 810 1215 1620 2025 2430 Ø 400 мм 250 × 500 мм 1250 см² 900 1350 1800 2250 2700
Розрахунок розмірів воздуховода проводиться окремо для кожної гілки, починаючи з магістрального каналу, до якого підключається вентустановки. Відзначимо, що швидкість повітря на її виході може досягати 6-8 м / с, оскільки розміри присоединительного фланця вентустановки обмежені розміром її корпусу (шум, що виникає всередині неї, гаситься шумоглушників). Для зменшення швидкості повітря і зниження рівня шуму розміри магістрального воздуховода часто вибирають більше розмірів фланця вентустановки. У цьому випадку підключення магістрального воздуховода до вентустановки проводиться через перехідник.
У побутових системах вентиляції зазвичай використовуються круглі повітроводи діаметром від 100 до 250 мм або прямокутні еквівалентного перерізу.
вибір розподільників повітря
Знаючи витрату повітря можна підібрати по каталогу розподільників повітря з урахуванням співвідношення їх розмірів і рівня шуму (площа перетину розподільника повітря, як правило, в 1,5-2 рази більше площі перетину воздуховода). Для прикладу розглянемо параметри популярних повітророзподільних решіток Арктос серій АМН, АДН, АМР, АДР: 
В каталозі вказуються їх розміри (колонка A x B) і площа перетину (F0), а також параметри при заданих витратах повітря (колонки L0). Зі збільшенням витрати повітря зростає рівень шуму (Lwa) і падіння тиску (ΔPп), а також збільшується далекобійність повітряного струменя. У відповідних колонках зазначається відстань від решітки, на якому швидкість потоку повітря Vx буде дорівнює 0,2 або 0,5 м / с. Для житлових приміщень підбір решіток зазвичай ведеться по колонках з рівнем шуму до 25 дБ (А), в офісах зазвичай допустимо рівень шуму до 35 дБ (А).
Для того, щоб фактичні параметри решітки відповідали тим, що вказані в каталозі, необхідно забезпечити рівномірний розподіл повітря по всій її площі. Для цього бажано використовувати камеру статичного тиску або адаптер з боковим підключенням, в якому потік повітря перед попаданням на решітку повертає під прямим кутом.
У побутових системах вентиляції зазвичай використовують розподільні решітки розміром від 100 × 100 мм до 400 × 200 мм або круглі дифузори еквівалентного перерізу.
Розрахунок опору мережі
У процесі руху повітря по воздуховодам, адаптерів, розподільниках та всім іншим елементам мережі, він відчуває опір руху. Щоб подолати цей опір і зберегти необхідну витрату повітря, вентилятор повинен створювати певний тиск, що вимірюється в паскалях (Па). Чим більше буде падіння тиск в повітророзподільних мережі, тим нижче стане фактична продуктивність вентилятора. Залежність продуктивності вентилятора або вентустановки від опору (повного тиску) повітропровідної мережі задається у вигляді графіка, який називається вентиляційна характеристика. Детальніше про цей параметр ми розповімо нижче.
Таким чином, для подальшого вибору припливної установки нам необхідно розрахувати опір мережі. Однак тут нас чекають труднощі, оскільки точний розрахунок вимагає обліку опору кожного її елемента. У проектному відділі цей розрахунок виконується автоматично за допомогою спеціалізованого програмного комплексу, такого як MagiCAD. В калькуляторі застосовується трохи спрощена методика, яка, тим не менш, враховує всі основні параметри мережі. Ручний же розрахунок досить трудомісткий і вимагає використання великого обсягу даних - графіків або таблиць опору елементів мережі в залежності від швидкості руху повітря. Для довідки наведемо типові значення опору повітророзподільної мережі системи вентиляції на базі припливної установки при швидкості повітря в повітроводах 3-4 м / с (без урахування опору фільтра тонкого очищення):
- 75-100 Па для квартир площею від 50 до 150 м².
- 100-150 Па для котеджів площею від 150 до 350 м².
Опір мережі слабо залежить від кількості обслуговуваних приміщень і визначається протяжністю і конфігурацією найдовшого шляху від входу (повітрозабірних решіток) до виходу (розподільника повітря). Відзначимо, що наведені значення справедливі тільки для систем вентиляції на базі вентиляційної установки, але не складальної системи, оскільки нам не потрібно враховувати падіння тиску на калорифері, фільтрі грубого очищення, повітряному клапані та інших елементах вентустановки (її вентиляційна характеристика будується вже з урахуванням опору всіх цих елементів).
потужність калорифера
Після визначення продуктивності вентиляції ми можемо розрахувати необхідну потужність калорифера. Для цього нам знадобляться значення температури повітря на виході системи і мінімальної температури зовнішнього повітря в холодний період року. Температура повітря, що надходить в житлове приміщення, повинна бути не нижче + 18 ° С. Мінімальна температура зовнішнього повітря залежить від кліматичної зони і для Москви приймається рівною -26 ° С. Таким чином, при включенні калорифера на повну потужність, він повинен нагрівати потік повітря на 44 ° С. Оскільки сильні морози в Москві нетривалі, можна використовувати калорифер меншої потужності, за умови, що система вентиляції має регулювання продуктивності: це дозволить в холодний період підтримувати комфортну температуру повітря за рахунок зниження швидкості вентилятора.
Потужність калорифера розраховується за формулою:
P = ΔT * L * Cv / 1000, де
Р - потужність калорифера, кВт;
ΔT - різниця температур повітря на виході і вході калорифера, ° С.
Для Москви ΔT = 44 ° С, для інших регіонів - визначається по СНиП;
L - продуктивність вентиляції, м³ / год.
Cv - об'ємна теплоємність повітря, що дорівнює 0,336 Вт · год / м³ / ° С. Цей параметр залежить
від тиску, вологості і температури повітря, але в розрахунках ми цим нехтуємо.
Після розрахунку потужності калорифера потрібно вибрати напруга живлення (для електричного калорифера): 220В / 1 фаза або 380В / 3 фази. При потужності калорифера понад 4-5 кВт бажано використовувати 3-х фазну підключення. Максимальний струм, споживаний калорифером, можна розрахувати за формулою:
I = P / U, де
I - максимальний споживаний струм, А;
Р - потужність калорифера, Вт;
U - напруга живлення:
- 220В - для однофазного харчування;
- 660В (3 × 220) - для трифазного харчування (при підключенні нагрівачів «зіркою» між 0 і фазою).
Типові значення потужності калорифера - від 1 до 5 кВт для квартир і від 5 до 50 кВт для офісів і котеджів. При високій розрахункової потужності краще встановлювати водяний калорифер, який використовує в якості джерела тепла воду з системи центрального або автономного опалення.
Розрахунок споживаної електроенергії
Для систем вентиляції з електричним калорифером основні витрати електроенергії припадають на нагрів холодного припливного повітря. Щоб зрозуміти, скільки ж доведеться платити за електроенергію, недостатньо знати тільки потужність калорифера, адже з максимальною потужністю калорифер буде працювати нетривалий час, тільки в період сильних морозів. При підвищенні температури зовнішнього повітря споживана потужність зменшується (всі припливні установки автоматично регулюють потужність калорифера для підтримки на виході заданої температури), тому середня споживана потужність буде помітно нижче максимальної.
Щоб оцінити витрати енергії на нагрів повітря протягом усього року потрібно знати середні температури повітря по місяцях (для двухтарифні лічильника будуть потрібні окремо денні та нічні температури). За цими даними можна розрахувати вартість споживаної енергії:
CSmonth = (ΔTday * L * Сv * PRday * 16 + ΔTnight * L * Сv * PRnight * 8) * Ndays / 1000, де
CSmonth - вартість витраченої за місяць електроенергії, рублів.
ΔTday і ΔTnight - денний і нічний перепад температур, ° С. Розраховується окремо для кожного місяця як різниця заданої температури на виході калорифера (зазвичай + 18 ° С) і середньомісячної денний або нічний температури повітря.
PRday і PRnight - денна і нічна вартість електроенергії, рублів за кВт · год. Ця вартість множиться на тривалість дії (в годинах) денного і нічного тарифів, для Москви на 16 і 8 відповідно.
Ndays - число днів у місяці.
У калькуляторі за цією формулою розраховується вартість електроенергії, витраченої на нагрівання повітря в період з вересня по травень. Інформація про середньомісячну денний і нічний температурі повітря взята з сервісу Яндекс.Погода , Тарифи на електроенергію вказані на 1 липня 2012 для квартир з електроплитами. Фактична вартість електроенергії, зрозуміло, буде трохи інший, оскільки температура повітря може відрізнятися від середньої в ту або іншу сторону, проте отриманий результат дозволить нам досить точно оцінити рівень витрат на експлуатацію системи вентиляції.
Для зниження вартості експлуатації можна використовувати VAV-систему, яка дозволяє знизити розрахункову потужність калорифера на 20-30%, а середнє споживання енергії на 30-50%. При цьому збільшення вартості обладнання складе всього 15-20%, що дозволить повністю окупити це подорожчання за один рік. Детальніше про таких системах вентиляції можна прочитати статті VAV-системи .
Вибір припливної установки
Для вибору припливної установки нам будуть потрібні значення трьох параметрів: загальної продуктивності, потужності калорифера і опору повітропровідної мережі. Продуктивність і потужність калорифера ми вже розрахували. Опір мережі можна знайти за допомогою калькулятора або, при ручному розрахунку, прийняти рівним типовим значенням (див. розділ Розрахунок опору мережі ).
Для вибору відповідної моделі нам потрібно відібрати вентустановки, максимальна продуктивність яких трохи більше розрахункового значення. Після цього по вентиляційній характеристиці ми визначаємо продуктивність системи при заданому опорі мережі. Якщо отримане значення буде трохи вище необхідної продуктивності вентиляційної системи, то обрана модель нам підходить.
Для прикладу перевіримо, чи підійде вентустановки з наведеної на малюнку вентхарактерістікой для котеджу площею 200 м².
Розрахункове значення продуктивності - 450 м³ / год. Опір мережі приймемо рівним 120 Па. Для визначення фактичної продуктивності ми повинні провести горизонтальну лінію від значення 120 Па, після чого від точки її перетину з графіком провести вниз вертикальну лінію. Точка перетину цієї лінії з віссю «Продуктивність» і дасть нам шукане значення - близько 480 м³ / год, що трохи більше розрахункового значення. Таким чином, ця модель нам підходить.
Зауважимо, що багато сучасних вентилятори мають пологі вентхарактерістікі. Це означає, що можливі помилки у визначенні опору мережі майже не впливають на фактичну продуктивність системи вентиляції. Якби ми в нашому прикладі помилилися при визначенні опору повітропровідної мережі на 50 Па (тобто фактичне опір мережі було б не 120, а 180 Па), продуктивність системи впала б за все на 20 м³ / год до 460 м³ / год, що не вплинуло б на результат нашого вибору.
Після вибору припливної установки (або вентилятора, якщо використовується складальна система) може виявитися, що її фактична продуктивність помітно більше розрахункової, а попередня модель припливної установки не підходить, оскільки її продуктивності недостатньо. В цьому випадку у нас є кілька варіантів:
- Залишити все як є, при цьому фактична продуктивність вентиляції буде вище розрахункової. Це призведе до підвищеної витрати енергії, що витрачається на нагрів повітря в холодну пору року.
- «Задушити» вентустановки за допомогою балансувальних дросель-клапанів, закриваючи їх до тих пір, поки витрата повітря в кожному приміщенні не знизиться до розрахункового рівня. Це також призведе до перевитрати енергії (хоча і не такої великої, як в першому варіанті), оскільки вентилятор буде працювати з надмірним навантаженням, долаючи підвищений опір мережі.
- Не вмикати максимальну швидкість. Це допоможе в тому випадку, якщо вентустановки має 5-8 швидкостей вентилятора (або плавне регулювання швидкості). Однак більшість бюджетних вентустановок має тільки 3-х ступінчасте регулювання швидкості, що, швидше за все, не дозволить точно підібрати потрібну продуктивність.
- Знизити максимальну продуктивність припливної установки точно до заданого рівня. Це можливо в тому випадку, якщо автоматика вентустановки дозволяє налаштовувати максимальну швидкість обертання вентилятора.
Чи потрібно орієнтуватися на СНіП?
У всіх розрахунках, які ми проводили, використовувалися рекомендації СНиП та ДБН. Ця нормативна документація дозволяє візначіті мінімально допустиму продуктивність вентиляції, что Забезпечує Комфортне перебування людей у пріміщенні. Іншими словами вимоги СНиП спрямовані в першу чергу на мінімізацію вартості системи вентиляції і витрат на її експлуатацію, що актуально при проектуванні вентсистем для адміністративних і громадських будівель.
У квартирах і котеджах ситуація інша, адже ви проектуєте вентиляцію для себе, а не для усередненого жителя і вас ніхто не змушує дотримуватися рекомендацій СНиП. З цієї причини продуктивність системи може бути як вище розрахункового значення (для більшого комфорту), так і нижче (для зменшення енергоспоживання і вартості системи). До того ж суб'єктивне відчуття комфорту у всіх різне: комусь достатньо 30-40 м³ / год на людину, а для кого-то буде мало і 60 м³ / год.
Однак якщо ви не знаєте, який повітрообмін вам потрібен для комфортного самопочуття, краще дотримуватися рекомендацій СНиП. Оскільки сучасні припливні установки дозволяють регулювати продуктивність з пульта управління, ви зможете знайти компроміс між комфортом і економією вже в процесі експлуатації системи вентиляції.
Рівень шуму системи вентиляції
Про те, як зробити «тиху» систему вентиляції, яка не буде заважати спати ночами, розповідається в розділі Кімнатний та приватного будинку .
Проектування системи вентиляції
Для точного розрахунку параметрів системи вентиляції та розробки проекту звертайтеся в Проектний відділ . Ви також можете розрахувати за допомогою калькулятора орієнтовну вартість системи вентиляції приватного будинку .
Чи потрібно орієнтуватися на СНіП?