ПроектированиеПроектирование
и расчет систем вентиляции является задачей проектировщиков ОВ. Такие
работы выполняет компетентный специалист, непрофессионал не может и не
должен выполнять такие работы.
У
многих заказчиков создается неверное впечатление о «простоте» проекта
вентиляции. Попробуем предложить вам самим рассчитать свою систему.
Итак, Вы – Заказчик. И хотите знать, как происходит выбор оборудования для системы вентиляции.
При выборе оборудования необходимо рассчитать следующие параметры:
- Производительность по воздуху;
- Мощность калорифера;
- Рабочее давление, создаваемое вентилятором;
- Скорость потока воздуха и площадь сечения воздуховодов;
- Допустимый уровень шума.
Ниже мы приводим упрощенную методику подбора основных элементов системы приточной вентиляции, используемой в бытовых условиях.
Расход воздуха или производительность по воздуху
Проектирование системы начинается с
расчета требуемой производительности по воздуху, измеряемой в кубометрах
в час. Для этого необходим поэтажный план помещений с экспликацией,
в которой указаны наименования (назначения) каждого помещения и его
площадь.
Расчет начинается с определения
требуемой кратности воздухообмена, которая показывает сколько раз
в течение одного часа происходит полная смена воздуха в помещении.
Например, для помещения площадью 50 квадратных метров с высотой потолков
3 метра (объем 150 кубометров) двукратный воздухообмен соответствует
300 кубометров в час.
Требуемая кратность воздухообмена
зависит от назначения помещения, количества находящихся в нем людей,
мощности тепловыделяющего оборудования и определяется СНиП (Строительными Нормами и Правилами).
Так, для большинства жилых помещений
достаточно однократного воздухообмена, для офисных помещений требуется
2-3 кратный воздухообмен.
Но, подчеркиваем, это не
Правило!!! Если это офисное помещение 100 кв.м. и в нем работает 50
человек (допустим операционный зал), то для обеспечения вентиляции
необходима подача около 3000 м3/ч.
Для определения требуемой производительности необходимо рассчитать два значения воздухообмена: по кратности и по количеству людей, после чего выбрать большееиз этих двух значений.
- Расчет воздухообмена по кратности:
L = n * S * H, где
L — требуемая производительность приточной вентиляции, м3/ч;
n — нормируемая кратность воздухообмена: для жилых помещений n = 1, для офисов n = 2,5;
S — площадь помещения, м2;
H — высота помещения, м;
- Расчет воздухообмена по количеству людей:
L = N * Lнорм, где
L — требуемая производительность приточной вентиляции, м3/ч;
N — количество людей;
Lнорм — норма расхода воздуха на одного человека:
- в состоянии покоя — 20 м3/ч;
- работа в офисе — 40 м3/ч;
- при физической нагрузке — 60 м3/ч.
Рассчитав необходимый воздухообмен,
выбираем вентилятор или приточную установку соответствующей
производительности. При этом необходимо учитывать, что из-за
сопротивления воздухопроводной сети происходит падение
производительности вентилятора. Зависимость производительности
от полного давления можно найти по вентиляционным характеристикам,
которые приводятся в технических характеристиках оборудования.
Для справки: участок воздуховода длиной 15 метров с одной вентиляционной решеткой создает падение давления около 100 Па.
Типичные значения производительности систем вентиляции:
- Для квартир — от 100 до 600 м3/ч;
- Для коттеджей — от 1000 до 3000 м3/ч;
- Для офисов — от 1000 до 20000 м3/ч.
Мощность калорифера
Калорифер используется в приточной
системе для подогрева наружного воздуха в холодное время года. Мощность
калорифера рассчитывается исходя из производительности, требуемой
температурой воздуха на выходе системы и минимальной температурой
наружного воздуха.
Два последних параметра определяются СНиП.
Температура воздуха, поступающего в жилое помещение, должна быть
не ниже +18°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит
от климатической зоной и для Киева равен -22°С (рассчитывается как
средняя температура самой холодной пятидневки самого холодного месяца
в 13 часов).
Таким образом, при включении калорифера
на полную мощность он должен нагревать поток воздуха на 40°С. Поскольку
сильные морозы в Киеве непродолжительны, в приточных системах можно
устанавливать калориферы, имеющие мощность меньше расчетной.
При этом приточная система желательно
должна иметь регулятор производительности для уменьшения скорости
вентилятора в холодное время года, дабы не платить большие счета за
электричество (если стоит электрический калорифер, возможно обустройство
водяного калорифера).
При расчете мощности калорифера необходимо учитывать следующие ограничения:
- Возможность
использования однофазного (220 В) или трехфазного (380 В) напряжения
питания. При мощности калорифера свыше 5 кВт необходимо 3-х фазное
подключение, но в любом случае 3-х фазное питание предпочтительней, так
как рабочий ток в этом случае меньше.
- Максимально допустимый ток потребления. Ток, потребляемый калорифером, можно найти по формуле:
I = P / U, где
I — максимальный потребляемый ток, А;
Р — мощность калорифера, Вт;
U — напряжение питание:
- 220 В — для однофазного питания;
- 660 В (3 × 220В) — для трехфазного питания.
В случае
если допустимая нагрузка электрической сети меньше чем требуемая, можно
установить калорифер меньшей мощности. Температуру, на которую калорифер
сможет нагреть приточный воздух, можно рассчитать по формуле:
ΔT = 2,98 * P / L, где
ΔT — разность температур воздуха на входе и выходе системы приточной вентиляции,°С;
Р — мощность калорифера, Вт;
L — производительность по воздуху, м3/ч.
Типичные значения расчетной мощности
калорифера — от 1 до 5 кВт для квартир, от 5 до 50 кВт для офисов. Если
использовать электрический калорифер с расчетной мощностью не
представляется возможным, следует установить калорифер, использующий в
качестве источника тепла воду из системы центрального или автономного
отопления (водяной калорифер).
Рабочее давление, скорость потока воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума
После расчета производительности по
воздуху и мощности калорифера приступают к проектированию
воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов, фасонных
изделий (переходников, разветвителей, поворотов) и распределителей
воздуха (решеток или диффузоров).
Расчет воздухораспределительной сети
начинают с составления схемы воздуховодов. Далее по этой схеме
рассчитывают три взаимосвязанных параметра — рабочее давление,
создаваемое вентилятором, скорость потока воздуха и уровень шума.
Требуемое рабочее давление определяется
техническими характеристиками вентилятора и рассчитывается исходя из
диаметра и типа воздуховодов, числа поворотов и переходов с одного
диаметра на другой, типа распределителей воздуха. Чем длиннее трасса и
чем больше на ней поворотов и переходов, тем больше должно быть
давление, создаваемое вентилятором. Проводим аэродинамический расчет,
находим внешнее давление сети воздуховодов.
От диаметра воздуховодов зависит
скорость потока воздуха. Обычно эту скорость ограничивают значением от
2,5 до 4 м/с. При больших скоростях возрастают потери давления и
увеличивается уровень шума. В тоже время, использовать «тихие»
воздуховоды большого диаметра не всегда возможно, поскольку их трудно
разместить в межпотолочном пространстве. А межпотолочное пространство
любят уменьшать и дизайнеры и вы, заказчик.
Поэтому при проектировании часто
приходится искать компромисс между уровнем шума, требуемой
производительностью вентилятора и диаметром воздуховодов. Для бытовых
систем приточной вентиляции обычно используются гибкие воздуховоды
сечением 160—250 мм и распределительные решетки размером
200×200 мм — 200×300 мм.