Нормируемая кратность воздухообмена в производственных помещениях. Нормы вентиляции в различных помещениях

Приложение А (справочное). Схемы вентиляции и кондиционирования воздуха

Минимальное количество воздуха, подаваемое и удаляемое из комнат коттеджа вентиляционной системой, регламентируется двумя основными документами:

1. «Здания жилые многоквартирные» — СНиП 31-01-2003, пункт 9.
2. «Отопление, вентиляция и кондиционирование» — СП 60.13330.2012, обязательное Приложение «К».

В первом документе изложены санитарно-гигиенические требования к воздухообмену в жилых помещениях многоквартирных домов. На этих данных и должен базироваться расчет вентиляции. Применяется 2 типа размерности – расход воздушной массы по объему за единицу времени (м³/ч) и часовая кратность.

В зависимости от назначения комнаты приточно-вытяжная вентиляция должна обеспечивать следующий расход либо количество обновлений воздушной смеси (кратность):

• гостиная, детская, спальня – 1 раз в час;
• кухня с электрической плитой – 60 м³/ч;
• санузел, ванная, туалет – 25 м³/ч;
• для топочной с твердотопливным котлом и кухни с газовой плитой требуется кратность 1 плюс 100 м³/ч в период работы оборудования;
• котельная с теплогенератором, сжигающим природный газ, — трехкратное обновление плюс объем воздуха, потребного для горения;
• кладовка, гардеробная и прочие подсобные помещения – кратность 0.2;
• сушильная либо постирочная – 90 м³/ч;
• библиотека, рабочий кабинет – 0.5 раз в течение часа.

В п. 9 документа подразумевается, что объем вытяжки равен величине притока. Требования СП 60.13330.2012 несколько проще и зависят от числа людей, находящихся в помещении 2 часа и более:

1. Если на 1 проживающего приходится 20 м² и более площади квартиры, в комнаты обеспечивается свежий приток в объеме 30 м³/ч на 1 чел.
2. Объем приточного воздуха считается по площади, когда на 1 жильца приходится меньше 20 квадратов. Соотношение такое: на 1 м² жилища подается 3 м³ притока.
3. Если в квартире не предусмотрено проветривание (отсутствуют форточки и открывающиеся окна), на каждого проживающего необходимо подать 60 м³/ч чистой смеси независимо от квадратуры.

Перечисленные нормативные требования двух различных документов вовсе не противоречат друг другу. Изначально производительность вентиляционной общеобменной системы рассчитывается по СНиП 31-01-2003 «Жилые здания».

Результаты сверяются с требованиями Свода Правил «Вентиляция и кондиционирование» и при необходимости корректируются. Ниже мы разберем расчетный алгоритм на примере одноэтажного дома, показанного на чертеже.

За основу возьмем планировку частного дома внутренней площадью 91.5 м² и перекрытиями высотой 3 м, представленного выше на чертеже. Как рассчитать количество вытяжки / притока на здание целиком согласно методике СНиП:

1. Объем удаленного воздуха из гостиной и спальни, имеющей равную квадратуру, составит 15.75 х 3 х 1 = 47.25 м³/ч.
2. В детской комнате: 21 х 3 х 1 = 63 м³/ч.
3. Кухня: 21 х 3 х 1 100 = 163 м³/ч.
4. Санузел – 25 м³/ч.
5. Итого 47.25 47.25 63 163 25 = 345.5 м³/ч.

Теперь проверим результаты на соответствие второму нормативному документу. Поскольку в доме проживает семья из 4 человек (2 взрослых 2 детей), в гостиной, спальне и детской долго находятся по 2 чел. Пересчитаем воздухообмен в указанных комнатах по количеству людей: 2 х 30 = 60 м³/ч (в каждом помещении).

Объем вытяжки из детской удовлетворяет требованиям (63 куба в час), а вот значения для спальни и гостиной придется откорректировать. Двум человекам недостаточно 47.25 м³/ч, берем 60 кубов и снова пересчитываем общую величину воздухообмена: 60 60 63 163 25 = 371 м³/ч.

Не менее важно правильно распределить воздушные потоки в здании. В частных коттеджах принято устраивать системы естественной вентиляции – это значительно дешевле и проще монтажа электрических нагнетателей с воздуховодами. Добавим лишь один элемент принудительного удаления вредных газов – кухонную вытяжку.

Как правильно организовать естественное движение потоков:

1. Приток во все жилые помещения обеспечим через автоматические клапаны, встроенные в оконный профиль либо прямо в наружную стену. Ведь стандартные металлопластиковые окна герметичны.
2. В перегородке между кухней и санузлом устроим блок из трех вертикальных шахт, выходящих на кровлю.
3. Под межкомнатными дверьми предусмотрим зазоры шириной до 1 см для прохода воздуха.
4. Установим кухонную вытяжку и подключим к отдельному вертикальному каналу. Она возьмет на себя часть нагрузки – удалит 100 кубов отработанных газов за 1 час в процессе готовки пищи. Останется 371 — 100 = 271 м³/ч.
5. Две шахты выведем решетками в санузел и кухню. Размеры труб и высоту рассчитаем в последнем разделе данного руководства.
6. За счет естественной тяги, возникающей в двух каналах, воздух устремится из детской, спальни и зала в коридор, а дальше — к вытяжным решеткам.

При проектировании системы притока и очистки учитывают назначение здания, технические помещения отдельной квартиры, офиса или санузла. В жилье многоквартирного сектора принимается минимальный объем подаваемого воздуха 30 м3/чел.

Таблица воздухообменов по помещениям ГОСТ, СНиП

Наименование	Показатель кратности (м3/ч)
Жилая общая комната (зал)	3
Кухня в квартире или хостеле	6 – 8
Ванная, душ	7 – 9
Туалет	8 – 10
Бытовая прачечная	7
Гардероб и кладовая	1 – 1,5
Гараж, погреб	4 – 8
Кинозал, театр, конференц-зал	20 – 40 м3 на человека в час
Офис	5 – 7
Ресторан	8 – 10
Кафе, бар, бильярдный зал	9 – 11
Универсам, торговый зал	1,5 – 3
Цех авторемонтного предприятия	6 – 8
Спортзал	80 м3 на одного спортсмена или 20м3 на зрителя
Общественный санузел	10 – 12 м3/ч или 100 м3 на 1 унитаз

Специалисты ориентируются на обобщенные таблицы. В них учитываются необходимые параметры и после расчета по всем возможным методикам выбирается наибольшее значение ‒ его и берут за основу при проектировании (этот подход не используется при организации подобных систем в бассейнах). Вне зависимости от того, что именно в них описывается ‒ воздухообмен в детском саду или вентиляция складских помещений, нормы базируются на нескольких ключевых показателях:

• объем и расход воздуха на одного человека;
• уровень аэродинамического сопротивления в системе;
• допустимый процент вредных выделений;
• ориентировочно возможная мощность воздухонагревателей и вентиляционного оборудования;
• количество окон, влажность, температура и так далее.

В жилых, общественных и производственных помещениях, где люди проводят много времени, расчет производят по следующим методикам:

• по площади, без учета количества людей ‒ нормы оговаривают ориентирование на объемы приточного воздуха для объектов разного назначения (например, для жилых это 3 куб. м/час на 1 кв. м);
• по нормам санитарно-гигиенического характера (для одного человека) ‒ жилым пространствам необходимо 30 куб. м/час, для производственных, больших, чем 20 кв. м ‒ не менее 20, если организуется вентиляция офисных помещений, нормы предусматривают 40 куб. м;
• по нормам вытяжки (кратность) ‒ учитывается, сколько раз в течение часа обновляется состав аэромасс в помещении (в сводных таблицах приводятся нормативные кратности).

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:ГОСТ Р ЕН 13779 Вентиляция в нежилых зданиях. Технические требования к системам вентиляции и кондиционированияГОСТ Р ИСО 14644-4 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 4. Проектирование, строительство и ввод в эксплуатациюГОСТ Р 52249-2009 Правила производства и контроля качества лекарственных средствГОСТ Р 56190 Чистые помещения.

Методы энергосбереженияПримечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год.

Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия).

Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

4.1 Общие положения

Системы вентиляции и кондиционирования воздуха в чистых помещениях выполняют (приложения А и Б):- подачу требуемого количества наружного воздуха по санитарным нормам для дыхания человека;- удаление вредных веществ;- обеспечение требуемых параметров микроклимата;- поддержание положительного или отрицательного давления воздуха в помещении;

— обеспечение заданной чистоты воздуха (класса чистоты).Специфическими функциями чистых помещений, определяющими особенности построения систем вентиляции и кондиционирования, являются обеспечение заданной чистоты воздуха (класса чистого помещения или чистой зоны), поддержание перепада давления воздуха и заданного времени восстановления (при необходимости).

Системы вентиляции и кондиционирования чистых помещений должны обеспечивать:- подачу требуемого количества наружного воздуха по санитарным нормам;- удаление вредных веществ, выделяемых в воздух помещения (местные вытяжки);- поддержание перепадов давления воздуха;- поддержание заданных параметров микроклимата (температура и влажность воздуха) и удаление избытков тепла;

— поддержание заданного класса чистоты.При проектировании следует оценить требуемый расход воздуха (кратность воздухообмена) для каждого из этих факторов. Проектная кратность воздухообмена для каждого помещения выбирается по наихудшему (наибольшему) значению.Если какой-либо фактор требует большей кратности воздухообмена, чем обеспечение чистоты воздуха, то следует принять меры, позволяющие снизить необходимую кратность для этого фактора.Примечания

6.1 Исходные данные

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Инвар-проект» (ООО «Инвар-проект») при участии Открытого акционерного общества Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем (АО НИЦ КД)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 184 «Обеспечение промышленной чистоты»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 октября 2015 г. N 1558-ст

Правила создания воздухообмена в помещении

Специалисты используют две основные схемы:

• По укрупненным показателям. В данной методике не предусматриваются вредные выбросы, такие как тепло и вода. Условно назовем его «Способ №1».
• Метод с учётом избытков тепла и влаги. Условное название «Способ №2».

Способ №1

L=K ×V(м3/ч); L=Z ×n (м3/ч), где

K – кратность воздухообмена. Отношение объёма приточки за одни час, к общему воздуху в помещении, крат в час;V – объём помещения, м3;Z – значение удельного обмена воздуха за единицу верчения,n – количество единиц измерения.

Подбор вентрешёток осуществляется по специальной таблице. При подборе также учитывается средняя скорость прохождение потока воздуха по каналу.

Способ №2

где tp.3 – нормативная тем-ра в рабочей зоне,0С;ψ- коэффициент увеличение температуры, зависящий от высоты измерения, равный 0,5-1,5 0С/м;Н – длина плеча от пола до середины вытяжки, м.

где G – объём влаги, кг/ч;dyx и dnp – содержание воды на один килограмм сухого воздуха приточки и вытяжки.

L=k×V, где

k – кратность смены воздуха в помещении, раз в час;V — объём помещения, м3.

Расчёт сечения

где v – скорость воздушных масс внутри канала, м/с.

Различается для основных воздуховодов 6-12 м/с и боковых придатков не более 8 м/с. Квадратура влияет на пропускную способность канала, нагрузку на него, а также уровень шума и способ монтажа.

где a,b – размеры сторон канала, м.

Напор воздуха от лопастей H должен полностью компенсировать потери давления P, при этом создавая расчётное динамическое Pд на выходе.

H = P Pд.

Подбор калорифера

Часто отопление интегрируется в систему вентиляции. Для этого используются калориферы, разные виды рекуператоров, а также метод рециркуляции. Выбор устройства осуществляется по двум параметрам:

• Q_в – предельный расход тепловой энергии, Вт/ч;
• F_k – определение поверхности нагрева для калорифера.

Применяется только для естественной системы вентилирования. С его помощью определяется её производительность без механического побуждения.

Расшифровка обозначений:

• L – искомый объем приточного и вытяжного воздуха, м³/ч;
• S – квадратура помещения, где рассчитывается вентиляция, м²;
• h – высота потолков, м;
• n – число обновлений воздушной среды комнаты в течение 1 часа (регламентируется СНиП).

Пример вычисления. Площадь гостиной одноэтажного здания с высотой потолков 3 м составляет 15.75 м². Согласно предписаниям СНиП 31-01-2003, кратность n для жилых помещений равна единице. Тогда часовой расход воздушной смеси составит L = 15.75 х 3 х 1 = 47.25 м³/ч.

Аналогичные расчеты делаются по всем остальным комнатам, разрабатывается схема организации воздухообмена (естественной или принудительной) и определяются размеры вентиляционных каналов (смотрим пример ниже). Автоматизировать и ускорить процесс поможет расчетная программа.

Расшифруем обозначения представленной формулы:

• L – искомая величина притока (вытяжки), м³/ч;
• m – объем воздушной чистой смеси в расчете на 1 чел., указанный в таблице Приложения «К», м³/ч;
• N – количество людей, постоянно находящихся в рассматриваемой комнате 2 часа в день и более.

Очередной пример. Резонно предположить, что в той же гостиной одноэтажного дома два члена семьи пребывают длительное время. Учитывая, что проветривание организовано и на каждого жильца приходится свыше 20 квадратов площади, параметр m принимается равным 30 м³/ч. Считаем количество притока: L = 30 х 2 = 60 м³/ч.

Если количество проживающих в квартире настолько велико, что каждому человеку отведено меньше 20 м² (в среднем), то представленную выше формулу использовать нельзя. Правила указывают: в данном случае площадь гостиной и других комнат следует умножить на 3 м³/ч. Поскольку общая квадратура жилища равна 91.5 м², расчетный объем вентиляционного воздуха составит 91.5 х 3 = 274.5 м³/ч.

В просторных залах с высокими потолками (от 3 м) обновление атмосферы считается двумя способами:

1. Если в помещении часто пребывает большое число людей, вычисляйте кубатуру подаваемого воздуха по удельному показателю 30 м³/ч на 1 чел.
2. Когда количество посетителей постоянно меняется, вводится понятие обслуживаемой зоны высотой 2 метра от пола. Определяете объем этого пространства (умножьте площадь на 2) и обеспечиваете требуемую нормами кратность, как описано в предыдущем разделе.

Все расчеты по системам вентилирования сводятся к тому, чтобы определить объемы воздуха в помещении. В качестве такого помещения может рассматриваться как отдельная комната, так и совокупность комнат в конкретном доме или квартире.

На основании этих данных, а также сведений из нормативных документов рассчитывают основные параметры вентиляционной системы, такие как количество и сечение воздуховодов, мощность вентиляторов и т.п.

Существуют специализированные расчетные методики, позволяющие просчитать не только обновление воздушных масс в помещении, но и удаление тепловой энергии, изменение влажности, выведение загрязнений и т.п. Подобные расчеты выполняются обычно для зданий промышленного, социального или какого-либо специализированного назначения.

Если есть необходимость или желание выполнить настолько подробные расчеты, лучше всего обратиться к инженеру, изучившему подобные методики.

Для самостоятельных расчетов по жилым помещениям используют следующие варианты:

• по кратностям;
• по санитарно-гигиеническим нормам;
• по площади.

Все эти методики относительно просты, уяснив их суть, даже неспециалист может просчитать основные параметры своей вентиляционной системы. Проще всего воспользоваться расчетами по площади. 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.

Расчет по санитарно-гигиеническим нормативам тоже относительно несложен. 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 количестве 60 кубических метров в час. Если в помещении регулярно присутствуют временные посетители, то на каждого такого человека нужно прибавить еще по 20 кубических метров в час.

Несколько сложнее производится расчет по кратности воздухообмена. При его выполнении учитывается назначение каждой отдельной комнаты и нормативы по кратности воздухообмена для каждой из них.

Кратностью воздухообмена называют коэффициент, отражающий количество полной замены отработанного воздуха в помещении в течение одного часа. Соответствующие сведения содержатся в специальной нормативной таблице (СНиП 2.08.01-89* Жилые здания, прил. 4).

L=N*V,

• N – кратность воздухообмена за час, взятая из таблицы;
• V – объём помещения, куб.м.

Объем каждого помещения вычислить очень просто, для этого нужно умножить площадь комнаты на ее высоту. Затем для каждого помещения рассчитывают объем воздухообмена в час по приведенной выше формуле.

Показатель L для каждой комнаты суммируется, итоговое значение позволяет составить представление о том, сколько именно свежего воздуха должно поступать в помещение за единицу времени.

Разумеется, через вытяжные каналы должно удаляться точно такое же количество отработанного воздуха. В одной и той же комнате не устанавливают и приточную, и вытяжную вентиляцию. Обычно приток воздуха осуществляется через “чистые” помещения: спальню, детскую, гостиную, кабинет и т.п.

Введение

Чистые помещения широко применяются в электронной, приборостроительной, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности, в производстве медицинских изделий, в больницах и т.д. Они стали неотъемлемой частью многих современных процессов и средством защиты человека, материалов и продукции от загрязнений.

К настоящему времени действует комплекс стандартов ИСО 14644* (ГОСТ Р ИСО 14644), которые устанавливают классификацию чистых помещений, требования к мониторингу, методам испытаний, проектированию, эксплуатации и др.________________* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.

— Примечание изготовителя базы данных.Ряд нормативных документов устанавливает требования к системам вентиляции и кондиционирования общего назначения без учета специфики чистых помещений. В то же время чистые помещения требуют особого подхода, поскольку они требуют использования высокоэффективных фильтров очистки воздуха ЕРА, НЕРА и ULPA, высокой кратности воздухообмена, поддержания перепадов давления воздуха между помещениями и пр.

Эти факторы, а также рост объемов строительства чистых помещений обусловливают необходимость разработки специального стандарта по системам вентиляции и кондиционирования в чистых помещениях.Цель настоящего стандарта — дать общие требования к системам вентиляции и кондиционирования чистых помещений, которые позволят задать требования к этим системам, разработать соответствующие разделы проекта, выполнить монтаж и испытания чистых помещений и затем эксплуатировать их.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к системам вентиляции и кондиционирования чистых помещений и чистых зон.В стандарте не рассматриваются требования к системам вентиляции и кондиционирования общего назначения (не связанные с чистыми помещениями), установленные строительными и другими стандартами, нормами и правилами.

Стандарт не устанавливает специальные требования, определяемые технологией производства конкретных видов продукции, особенностями обращения с опасными материалами и отходами (токсичными, радиоактивными, содержащими патогенные микроорганизмы и пр.), а также требованиями безопасности труда, на которые распространяются другие нормативные документы.

Примеры расчетов объема воздухообмена

Нормы вентиляции в производственных помещениях и в складских зонах формируются несколько иным способом. Здесь, кроме нужд людей, необходимо учитывать особенности и технические требования для оборудования и содержащихся в помещении товаров, веществ. Если говорить о санитарной составляющей, то в зале без окон необходимо организовать подачу наружных аэромасс ‒ на одного человека 60 куб. м/час. Также нормируется (по отдельным наименованиям):

• содержание пыли;
• присутствие и уровень вредных паров, газов, испарений;
• температура в помещении (в том числе избыточная теплота), влажность.

Как правило, система, которая организуется в помещении, сочетает естественные и механические источники вентилирования и базируется на приточно-вытяжном принципе. Основной параметр ‒ кратность. Для производственно-складских помещений она может варьироваться от единицы до 10. В целом расчет по одной лишь кратности недостаточен и нужно учитывать:

• скорость всасывания воздушных масс ‒ для малотоксичных газов 0,5-0,7 м/сек, для высокотоксичных 1,2-1,7;
• необходимый расход аварийной вентиляции ‒ с коэффициентом не менее 8;
• соответствие специфике хранящихся ценностей (для склада ГСМ, например, воздухообмен должен быть не меньше 2,5, а при хранении ацетона ‒ 9-10).

доцент Миронова
Е.М.

л а б о р а т о р
н а я р а б о т а

Расчет кратности
воздухообмена в помещении

Методические
указания

Ознакомиться с
понятием кратности воздухообмена в
помещениях и приобрести практические
навыки по расчету этой метеорологической
величины.

Учебные вопросы:

Определение
кратности воздухообмена в помещении,
осуществляемого путем естественной
аэрации.

Расчет площади
открытой фрамуги, через которую поступает
атмосферный воздух в помещение,
необходимой для достижения заданной
кратности воздухообмена.

Определение
времени проветривания помещения при
периодическом открывании фрамуги
известной площади.

Порядок
выполнения работы:

Изучить методику
определения кратности воздухообмена
помещения.

Получить у
преподавателя задание на проведение
расчетов.

Провести расчеты
по определению кратности воздухообмена,
площади сечения на воздухообмен и
времени воздухообмена.

1. КРАТНОСТЬ
ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИИ

Воздухообменом
называют замену загрязненного воздуха
чистым. Воздухообмен делят на естественный
и искусственный. Естественный происходит
вследствие разности и перепада давления
воздуха внутри помещения и снаружи.
Осуществляется он с помощью периодического
открывания форточек, фрамуг, окон
(аэрация), а также через щели стен, окон,
двери (инфильтрация).

Искусственный
воздухообмен осуществляется путем
использования различных систем
механической вентиляции и кондиционирования.

Кратность
воздухообмена определяет, сколько раз
в час необходимо менять весь воздух
помещения, чтобы очистить его до предела
допустимой концентрации загрязнения
(ПДК).

раз в 1 час. (1)

где:
V
(м 3 /ч)
– необходимое количество чистого
воздуха, поступающего в помещение в
течение 1 часа; W
(м 3)
– объем помещения.

Путем естественной
аэрации обычно достигают трех –
четырехкратного воздухообмена, а при
необходимости большей кратности
прибегают к механической вентиляции.

м 3 /ч, (2)

где:
В
–
количество вредного вещества (газа),
поступающего в помещение в 1 час, мг/ч;

ρ
В

— ПДК вредного вещества в воздухе рабочего
помещения, мг/м 3 ;

ρ
0
– концентрация
того же вредного вещества в приточном
наружном воздухе, мг/м 3 .

B

=
a
∙
b
∙
W
мг/ч,

где:
а
–
коэффициент инфильтрации (для камеральных
цехов а=1
,
для гаражей а=2
);

b
– концентрация
вредного вещества в воздухе (мг/м 3
в 1 час);

W

(м 3)
– кубатура рабочего помещения.

б) Определением
расхода вредного вещества всеми
работающими за смену (8 часов) в одном
рабочем помещении

мг/ч,

где
b
п

– количество материала, содержащего
вредное вещество, расходуемое всеми
работающими в данном помещении, мг.

в) С
учетом выделения углекислого газа (СО 2)
в процессе дыхания человека в объеме
22,6 литров в 1 час. Тогда

В=22,6·
n

л/ч,

где:
n

– число работающих в помещении.

2.
УСЛОВИЯ ДОСТИЖЕНИЯ ТРЕБУЕМОЙ КРАТНОСТИ
ВОЗДУХООБМЕНА ПУТЕМ ЕСТЕСТВЕННОЙ
АЭРАЦИИ

М 3 /с, (3)

где:
α
=
0,6

—
коэффициент, учитывающий расход воздуха
через фрамугу применительно к зданиям
промышленного и городского типа;

S

(м 2)
– суммарная площадь сечений, через
которые поступает воздух в помещение;
u
1
(м/с) – скорость
ветра с наветренной стороны здания;

а
1

– соответствующий аэродинамический
коэффициент, зависящий от формы и
конструкционных особенностей здания,

u
2

(м/с) – скорость ветра с подветренной
стороны, для средних условий

а
2

– соответствующий аэродинамический
коэффициент,

V

= 3600
Q
(4),

где коэффициент
3600 появился в результате перевода часа
в секунды.

,
м 2 (5)

Предполагается,
что чистый воздух поступает в помещение
через сечение S

непрерывно в течение всего рабочего
дня.

В
формуле (6) площадь S
1

считать известной.

3. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА
ВОЗДУХООБМЕНА

Задача 1.

Определить
кратность воздухообмена производственного
помещения высотой h

= 3,5 м,
в котором работают
20 человек, на каждого человека приходится
4,5 м 2
площади. Загрязнение воздуха происходит
за счет выдыхаемого углекислого газа.
Принудительная вентиляция отсутствует.

B

= 22,6∙
n
(л/ч)

м 3 /ч

раз в 1 час

Для
рассматриваемого производственного
помещения n

= 20 человек, объем
.

N

=

раза
в 1 час.

Следовательно,
если 3 раза в 1 час производить замену
загрязненного воздуха помещения чистым
воздухом, концентрация углекислого
газа в помещении будет ниже предельно
допустимой.

Ответ:
N
= 3.

Задача 2.

Определить
площадь сечения S
,
через которую в помещение поступает
чистый воздух, для обеспечения кратности
воздухообмена N
= 3 в помещении объемом

Скорости
ветра с наветренной и подветренной
сторон и соответствующие коэффициенты
заданы: u 1
= 5 м/с; а

1 = 0,8; u 2
= 2,5 м/с; а

2 = 0,3; α
= 0,7.

Если же наблюдается обратная картина, например, постоянная духота, плесневый грибок в ванной комнате или другие негативные явления, то нужно проверить состояние вентиляционной системы.

Немало проблем доставляет отсутствие характерных для окон и дверей тончайших зазоров, спровоцированное установкой герметичных пластиковых конструкций. В таком случае в дом поступает слишком мало свежего воздуха, нужно позаботиться о его притоке.

Засоры и разгерметизация воздуховодов могут стать причиной серьезных проблем с удалением отработанного воздуха, который насыщен неприятными запахами, а также избыточными водяными парами.

В результате в служебных помещениях могут появиться колонии грибка, что плохо отражается на здоровье людей и может спровоцировать ряд серьезных заболеваний.

Но бывает и так, что элементы вентиляционной системы работают прекрасно, однако описанные выше проблемы остаются нерешенными. Возможно, расчеты вентиляционной системы для конкретного дома или квартиры были проведены неправильно.

Негативно может отразиться на вентилировании помещений их переделка, перепланировка, появление пристроек, установка уже упомянутых ранее пластиковых окон и т.п. При таких существенных изменениях не помещает повторно произвести расчеты и модернизировать имеющуюся вентиляционную систему в соответствии с новыми данными.

Один из простых способов обнаружить проблемы с вентилированием – проверка наличия тяги. К решетке вытяжного отверстия нужно поднести зажженную спичку или лист тонкой бумаги. Не стоит использовать для такой проверки открытый огонь, если в помещении используется газовое нагревательное оборудование.

Если пламя или бумага уверенно отклоняется в сторону вытяжки, тяга имеется, если же этого не происходит или отклонение слабое, нерегулярное, проблема с отведением отработанного воздуха становится очевидной. Причиной могут быть засоры или повреждение воздуховода в результате неумелого ремонта.

Не всегда есть возможность устранить поломку, решением проблемы часто становится монтаж дополнительных средств вытяжного вентилирования. Перед их установкой также не помешает провести необходимые расчеты.

Например, в гипотетическом доме имеются следующие помещения:

• Спальня – 27 кв.м.;
• Гостиная – 38 кв.м.;
• Кабинет – 18 кв.м.;
• Детская – 12 кв.м.;
• Кухня – 20 кв.м.;
• Санузел – 3 кв.м.;
• Ванная – 4 кв.м.;
• Коридор – 8 кв.м.

6.1 Исходные данные

Вычисляем диаметры вентканалов

Дальнейшие расчеты несколько сложнее, поэтому каждый этап мы сопроводим примерами вычислений. Результатом станет диаметр и высота вентиляционных шахт нашего одноэтажного здания.

Весь объем вытяжного воздуха мы распределили на 3 канала: 100 м. куб. принудительно удаляет вытяжка на кухне в период включения плиты, оставшийся 271 кубометр уходит по двум одинаковым шахтам естественным образом. Расход через 1 воздуховод получится 271 / 2 = 135.5 м³/ч. Площадь сечения трубы определяется по формуле:

• F – площадь поперечного сечения вентканала, м²;
• L – расход вытяжки через шахту, м³/ч;
• ʋ — скорость движения потока, м/с.

Как рассчитать сечение и диаметр одной трубы в примере:

1. Находим размер поперечника в квадратных метрах F = 135.5 / 3600 х 1 = 0.0378 м².
2. Из школьной формулы площади круга определяем диаметр канала D = 0.22 м. Выбираем ближайший больший воздуховод из стандартного ряда – Ø225 мм.
3. Если речь идет о заложенной внутрь стены кирпичной шахте, то под найденное сечение подойдет размер вентканала 140 х 270 мм (удачное совпадение, F = 0.0378 м. кв.).

Диаметр отводящей трубы под бытовую вытяжку считается аналогичным образом, только скорость потока, нагнетаемого вентилятором, принимается больше – 3 м/с. F = 100 / 3600 х 3 = 0.009 м² или Ø110 мм.

Подбираем высоту труб

Следующий шаг – определение силы тяги, возникающей внутри вытяжного блока при заданном перепаде высот. Параметр зовется располагаемым гравитационным давлением и выражается в Паскалях (Па). Расчетная формула:

• p – гравитационное давление в канале, Па;
• Н – перепад высот между выходом вентиляционной решетки и срезом вентканала над крышей, м;
• ρвозд – плотность воздуха помещения, принимаем 1.2 кг/м³ при домашней температуре 20 °С.

Методика расчета основана на подборе требуемой высоты. Вначале определитесь, на сколько вы готовы поднять трубы вытяжки над кровлей без ущерба внешнему виду здания, затем подставьте значение высоты в формулу.

Пример. Берем перепад высот 4 м и получаем давление тяги p = 9.81 х 4 (1.27 — 1.2) = 2.75 Па.

Теперь грядет сложнейший этап – аэродинамический расчет отводных каналов. Задача – выяснить сопротивление воздуховода потоку газов и сопоставить результат с располагаемым напором (2.75 Па). Если потеря давления окажется больше, трубу придется наращивать либо увеличивать проходной диаметр.

Аэродинамическое сопротивление воздуховода вычисляется по формуле:

• Δp – общие потери давления в шахте;
• R – удельное сопротивление трению проходящего потока, Па/м;
• Н – высота канала, м;
• ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;
• Pv – давление динамическое, Па.

Покажем на примере, как считается величина сопротивления:

1. Находим значение динамического давления по формуле Pv = 1.2 х 1² / 2 = 0.6 Па.
2.  Сопротивление от трения R находим по таблице, ориентируясь на показатели динамического напора 0.6 Па, скорости потока 1 м/с и диаметра воздухопровода 225 мм. R = 0.078 Па/м (обозначено зеленым кружочком).
3. Местные сопротивления вытяжной шахты – это жалюзийная решетка и отвод кверху 90°. Коэффициенты ξ этих деталей – величины постоянные, равные 1.2 и 0.4 соответственно. Сумма ξ = 1.2 0.4 = 1.6.
4. Окончательное вычисление: Δp = 0.078 Па/м х 4 м 1.6 х 0.6 Па = 1.27 Па.

Теперь сравниваем расчетный напор, образующийся в воздухопроводе, и полученное сопротивление. Сила тяги p = 2.75 Па значительно больше, чем потери давления (сопротивление) Δp = 1.27 Па, шахта высотой 4 метра слишком высока, строить такую бессмысленно.

Поскольку цифры отличаются вдвое (грубо), укоротим вентканал до 2 м, снова произведем перерасчет:

1. Располагаемое давление p = 9.81 х 2 (1.27 — 1.2) = 1.37 Па.
2. Удельное сопротивление R и местные коэффициенты ξ остаются прежними.
3. Δp = 0.078 Па/м х 2 м 1.6 х 0.6 Па = 1.15 Па.

Напор природной тяги 1.37 Па превышает сопротивление системы Δp = 1.15 Па, значит, шахта двухметровой высоты станет исправно работать на естественную вытяжку и обеспечит нужный расход удаляемых газов.

Канал вентиляции Ø225 мм можно разделить на 2 меньших трубы, но не по диаметру, а по сечению. Получаем 2 круглых вентканала 150—160 мм, как сделано на фото. Высота обеих шахт остается неизменной — 2 м.

Стандартная скорость перемещения воздушных масс по основному вентканалу должна составлять около пяти метров в секунду, а на ответвлениях — до трех метров в секунду. Это обеспечит работу системы с минимальным количеством шума. Скорость движения воздуха во многом зависит от площади сечения воздуховода.

Чтобы подобрать размеры конструкции, можно использовать специальные расчетные таблицы. В такой таблице нужно выбрать слева объем воздухообмена, например, 400 куб.мч, а сверху выбрать значение скорости — пять метров в секунду.

Затем нужно найти пересечение горизонтальной линии по воздухообмену с вертикальной линией по скорости.

От этого места пересечения проводят линию вниз до кривой, по которой можно определить подходящее сечение. Для прямоугольного воздуховода это будет значение площади, а для круглого – диаметр в миллиметрах. Сначала делают расчеты для магистрального воздуховода, а затем – для ответвлений.

Таким образом расчеты делают, если в доме планируется только один вытяжной канал. Если же предполагается установить несколько вытяжных каналов, то общий объем воздуховода по вытяжке нужно разделить на количество каналов, а затем провести расчеты по изложенному принципу.

Кроме того, существуют специализированные калькуляционные программы, с помощью которых можно выполнить подобные расчеты. Для квартир и жилых домов такие программы могут быть даже удобнее, поскольку дают более точный результат.

На нормальный воздухообмен оказывает влияние такое явление как обратная тяга, со спецификой которой и способами борьбы с ней ознакомит рекомендуемая нами статья.

Как упростить задачу — советы

Вы могли убедиться, что расчеты и организация воздухообмена в здании – вопросы довольно сложные. Мы постарались разъяснить методику в максимально доступной форме, но вычисления все равно выглядят громоздкими для рядового пользователя. Дадим несколько рекомендаций по упрощенному решению задачи:

1. Первые 3 этапа придется пройти в любом случае – выяснить объем выбрасываемого воздуха, разработать схему движения потоков и посчитать диаметры вытяжных воздуховодов.
2. Скорость потока принимайте не более 1 м/с и по ней определяйте сечение каналов. Аэродинамику одолевать необязательно — правильно рассчитайте диаметры и просто выведите воздухопроводы на высоту не менее 2 метров над заборными решетками.
3. Внутри здания старайтесь использовать пластиковые трубы – благодаря гладким стенкам они практически не сопротивляются движению газов.
4. Вентканалы, проложенные по холодному чердаку, обязательно утеплите.
5. Выходы шахт не перекрывайте вентиляторами, как это принято делать в туалетах квартир. Крыльчатка не даст нормально функционировать природной вытяжке.

Для притока установите в помещениях регулируемые стеновые клапаны, избавьтесь от всех щелей, откуда холодный воздух может бесконтрольно проникать в дом.

Нормы воздухообмена для жилого дома

Система естественного воздухообмена работает за счет разной удельной массы холодного и теплого воздуха. Имеет значение ветер на улице для создания тяги во внутренних вентканалах. В теплую погоду тяга становится меньше, поэтому многие жильцы ставят электрические вентиляторы в отверстии вытяжки на кухне и в санузле.

Нормы воздухообмена в офисных помещениях предусматривают, что межкомнатные двери должны иметь просвет между полотном и полом около 1,5 – 2,0 см для естественной конвекции или нижние переточные решетки. Окна рассматриваются в единой системе в качестве приточных устройств.

Строение каналов в многоэтажном секторе меняется в зависимости от развития новых технологий строительства. Раньше индивидуальные протоки шли от каждой вытяжки к общему столбу. Переход к повышенной этажности вызвал необходимость связки вертикальных труб на 4 – 5 этажей горизонтальными проходами, а от них идут каналы к общей шахте.

Компактная вертикаль объединяет 1 – 2 сборных канала, отработанный поток не поступает сразу в выводящую вертикаль, а приводится туда только над следующим этажом или выше. Схема вытягивающих шахт по строению напоминает елку. Конструкция занимает мало места, но структура делает ее зависимой от погодных условий.

В частном строении

В частном доме вентиляция ставят принудительную приточно-вытяжную систему, т.к. необходима подача свежего воздуха в котельную, погреб, кухню, другие комнаты. Микроклимат страдает, если ставят только вытяжку без организации притока. В таком случае ощущается нехватка кислорода. Другой ошибкой является подача воздуха без принудительного вытягивания. В этом случае внутренний воздух разбавляется свежими потоками, но запахи и вредные компоненты остаются в доме.

Искусственная вентиляция не пропускает загрязненный наружный воздух, т.к. в системе предусмотрены фильтры, которые избавляют потоки от аллергенов, бактерий и микробов. В ванной комплексное вентилирование устраняет влажность, на кухне удаляет запах, духоту. Оборудование работает в автоматическом режиме, управляется вручную или электронными приборами.

В жилище создается разреженность атмосферы из-за плотной изоляции оконных металлопластиковых проемов и современных герметичных дверей. В этих условиях тяга в канализационном канале может опрокинуться, если такое отверстие расположено выше других, в одной из комнат температура выше других, или действует разность давления ветра.

Современные окна становятся некомфортными, недышащими и доставляют неприятности в виде плохого вентилирования. Многие удаляют прокладки и делают дополнительные щели в раме. Такое решение дает результат в виде сквозняков, потерь тепла и обледенения фрамуг. Есть специальное решение в виде конструктивных элементов заводского изготовления, которые вставляются в раму для организованного контроля прохода воздуха.

Рассмотрим, каких норм воздухообмена на 1 человека следует придерживаться при оборудовании вентиляции для конкретных помещений, и что нужно делать, если реальные параметры отличаются от нормативов.

Для помещений, в которых жильцы проводят большую часть времени, приняты одни и те же нормы. Считается, что это гостиная, где собирается вся семья, и спальня, в которой люди отдыхают – то есть проводят, в среднем, 8 часов в сутки. В эту же категорию входят жилые комнаты общежитий.

По стандартным расчетам, приток воздуха в помещения частого пользования должен быть 30 м³/ч или более на каждого жильца. Кратность в нерабочем режиме – 0,2, в состоянии эксплуатации – 1,0 (в других источниках – от 0,35). Единица говорит о том, что каждый час воздух в спальне или гостиной должен полностью замещаться 1 раз.

Если ограждающие конструкции признаны плотными для прохождения воздуха, а в комнате установлен камин или механическая вытяжка, необходимы дополнительные устройства, обеспечивающие достаточный приток воздуха.

Есть люди, которые не вникают в строительные или санитарные нормативы – им комфортно жить или с закрытыми наглухо окнами, или, наоборот, с постоянно приоткрытыми форточками. Здесь нужно ориентироваться по собственному самочувствию, но второй вариант предпочтительнее, особенно, если в доме или квартире установлено газовое оборудование.

Детская комната – это помещение, в котором ребенок спит, играет, занимается уроками, тренируется, то есть проводит все свое свободное время.

В ней же он и спит, поэтому для детской нормы те же, что и для спальни или гостиной:

• величина воздухообмена – 30 м³/ч;
• кратность в нерабочем режиме – 0,2;
• кратность при обслуживании – 1,0.

Если в комнате проживает 2 ребенка, соответственно, воздухозамещение также умножаем на два и получаем воздухообмен, равный 60 м³/ч.

Напоминаем, что нормативные параметры рассчитаны для помещений с нормальной влажностью и комнатной температурой, и эти показатели не должны измениться после установки вентиляционных устройств.

Для городских квартир подходят оба варианта: если многоэтажные дома, по новым правилам, обеспечивают электрическими плитами, то 5-этажки и 2-этажки старой застройки чаще оснащены газовым оборудованием.

Требования к помещениям с газовыми плитами и духовками более жесткие:

• величина воздухообмена – 90 м³/ч (в кухнях с 4-конфорочными плитами);
• кратность – 1,0 100 м³, если установлена плита.

Если кухня является частью жилой комнаты или квартиры-студии, параметры рассчитывают с учетом конкретных условий, при этом оборудуют механическую приточно-вытяжную вентиляцию.

Для электрических плит нормативы другие:

• величина воздухообмена – 60 м³/ч (в кухнях с 2-конфорочными плитами) и 75 м³/ч (в кухнях с 3-конфорочными плитами);
• кратность – 0,5 в нерабочем режиме.

Если на кухне активно используется газовое оборудование, максимальный воздухообмен равняется 180 м³/ч, при нечастом применении плиты он сокращается до 45 м³/ч.

Несмотря на традиционно небольшой метраж ванных комнат, туалетов и санузлов, воздухообмен в этих помещениях должен быть достаточным, чтобы компенсировать повышенную влажность.

Если ванная является отдельным помещением, то для нее и для туалета актуальны следующие требования:

• постоянный режим – 25 м³/ч;
• максимальный режим – 90 м³/ч;
• минимальный режим – 10 м³/ч.

Под максимальным режимом подразумевается усиленное обслуживание жильцов. Это происходит, когда в квартире проживет большая семья или одновременно присутствует много гостей.

Минимальный режим «включается» при длительном отсутствии владельцев жилья, а также при проживании 1 человека, редко пользующегося душем и ванной.

Для совмещенного санузла нормативные величины увеличиваются:

• постоянный режим – 50 м³/ч;
• максимальный режим – 120 м³/ч;
• минимальный режим – 20 м³/ч.

Все данные усреднены и приемлемы, если перечисленные выше помещения используются, а не простаивают в нежилой квартире.

Для гардеробных и кладовых особых требований не существует, только указывается, что кратность воздухообмена должна быть 1,0-1,5.

Учитывая, что эти помещения не имеют окон, приток и выход воздуха осуществляются через приоткрытые двери или отверстия, специально проделанные в дверях.

Например, для сауны или тренажерного зала рассчитываются параметры с учетом активности жильцов и качества воздушной среды. То же касается и гаража, если он расположен в цокольном этаже. Для бассейна, кроме также расчетных норм, необходима установка механической вентиляции.

Нормы кратности воздухозамещения для остальных помещений в многоэтажных домах и общежитиях:

• постирочная – 7;
• гладильная, комната для сушки белья – 3;
• хозяйственная комната – 1,5;
• камера для сбора мусора – 1,0;
• кабинет или библиотека – 0,5.

Для вестибюлей, лестничных клеток, передних, общих коридоров никаких требований не предъявляется, так как циркуляция воздуха происходит постоянно через открываемые двери и окна.

К жилым пространствам предъявляются высокие требования ‒ при проектировании вентиляции должна обеспечиваться безопасность людей. В подобном строительстве обычно используется классическая схема аэрации ‒ естественно-вытяжная, с каналами. Удаляются загрязненные массы, в первую очередь, из санитарной зоны ‒ кухонь, ванных ‒ причем пространство считается по умолчанию единым по уровню давления и негерметичным, поэтому при расчете учитывают подрезку дверных полотен и параметры окон.

Нормы воздухообмена подразделяются по назначению помещений:

• для жилых комнат ‒ постоянный параметр кратности не менее 30 куб.м/час или 0,35 1 /ч, но при общей площади квартиры менее 20 кв. м ‒ 3 куб. м на 1 куб.м помещения;
• для кухонь с электроплитой 60 куб.м/час, с газовой ‒ 90, минимальный ‒ 30 и 45 соответственно;
• для ванной и туалетных комнат — 25 куб.м/час при разделении санузла, 50 при совмещенной организации;
• для постирочных, гардеробных, подсобных комнат ‒ кратность не менее 1 на один час.