Принцип работы вытяжной вентиляции разных видов, расчет и выбор места установки. Расчет вентиляции

Расчёт вентиляции, выбор оборудования и установку системы вентиляции. Это достаточно сложный и важный процесс, требующий квалифицированного подхода. В процессе расчёта вентиляции определяется необходимый воздухообмен, составляется принципиальная схема вентиляции, которая оптимально отвечает всем аэродинамическим расчетам. В заключительной стадии производится подбор и установка оборудования и системы управления.

Существуют жёсткие правила по организации воздухообмена в различных помещениях, зависящие от количества людей в помещении, наличия тепловыделяющей техники и других параметров. При расчете вентиляции пользуются понятием кратности воздухообмена, которое показывает сколько раз обновляется воздух в помещении за один час. В жилых помещениях воздух должен обновляться в среднем 1 раз в час, в офисах - 3 раза и выше.

Немаловажное значение при расчёте вентиляции занимают этапы выбора модели и мощности для вентилятора и калорифера. Работающий в системе вентилятор должен производить минимум шума и при этом обеспечивать достаточное рабочее давление, необходимое для преодоления потоком воздуха всех местных сопротивлений в воздуховодах, возникающих на изгибах, стыках и местах смены диаметров. Калорифер должен справляться с нагревом до определённой температуры всего проходящего через него воздуха.

Производимый специалистами нашей компании расчёт вентиляции отвечает всем современным требованиям и нормам. Наши клиенты в итоге получают грамотно спроектированную систему вентиляции и кондиционирования, простую в управлении, производящую минимум шума и максимум свежего воздуха.

Расчет вентиляции, как правило, начинается с подбора оборудования, подходящего по таким параметрам, как производительность по прокачиваемому объему воздуха и измеряемому в кубометрах в час.

Важным показателем в системе является кратность воздухообмена.

Кратность воздухообмена показывает, сколько раз происходит полная замена воздуха в помещении в течение часа.

Кратность воздухообмена определяется СНиП и зависит от:

назначения помещения
количества оборудования
выделяющего тепло,
количества людей в помещении.

В сумме все значения по кратности воздухообмена для всех помещений составляют производительность по воздуху.

Следующий этап в расчете вентиляции - проектирование воздухораспределительной сети, состоящей из следующих компонентов

Воздуховоды
Распределители воздуха
Фасонные изделия (переходники, повороты, разветвители.)

Сначала разрабатывается схема воздуховодов вентиляции, по которой производится расчет уровня шума, напора по сети и скорости потока воздуха.

Напор по сети напрямую зависит от того, какова мощность используемого вентилятора и рассчитывается с учетом диаметров воздуховодов, количества переходов с одного диаметра на другой, и количества поворотов. Напор по сети должен возрастать с увеличением длины воздуховодов и количества поворотов и переходов.

Проектируя системы вентиляции, необходимо находить оптимальное соотношение между мощностью вентилятора, уровнем шума и диаметром воздуховодов.

Расчет мощности калорифера производится с учетом необходимой температуры в помещении и нижним уровнем температуры воздуха снаружи.

Также при выборе оборудования для системы вентиляции необходимо рассчитать следующие параметры:

Производительность по воздуху;
Мощность калорифера;
Рабочее давление, создаваемое вентилятором;
Скорость потока воздуха и площадь сечения воздуховодов;
Допустимый уровень шума.

Ниже приводится упрощенная методика подбора основных элементов системы приточной вентиляции, используемой в бытовых условиях.

Производительность по воздуху

Подбор оборудования для системы вентиляции начинается с расчета требуемой производительности по воздуху или «прокачки», 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.

Для определения требуемой производительности необходимо рассчитать два значения воздухообмена: по кратности и по количеству людей , после чего выбрать большее из 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. 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 500 м3 /ч;
Для коттеджей - от 1000 до 2000 м3 /ч;
Для офисов - от 1000 до 10000 м3 /ч.

Мощность калорифера

Калорифер используется в приточной системе вентиляции для подогрева наружного воздуха в холодное время года. Мощность калорифера рассчитывается исходя из производительности системы вентиляции, 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 Москвы равна -26°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 44°С. Поскольку сильные морозы в Москве непродолжительны, в приточных системах можно устанавливать калориферы, имеющие мощность меньше расчетной. При этом приточная система должна иметь регулятор производительности для уменьшения скорости вентилятора в холодное время года.

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 вентиляции, м 3/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. От диаметра воздуховодов зависит скорость потока воздуха. Обычно эту скорость ограничивают значением 4-5 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. Поэтому при проектировании систем вентиляции 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. Для точного расчета воздухораспределительной сети необходимо обращаться к специалистам. Специалисты нашей фирмы ответят на любые вопросы, связанные с системами вентиляции, в том числе и на вопросы по расчету вентиляции.

Начнем, пожалуй, с естественной и принудительной вентиляции. Как понятно из названия, к первому типу относятся проветривание и все, что никак не связано с устройствами. Соответственно, к механической вентиляции относятся вентиляторы, вытяжки, приточные клапаны и другая техника для создания принудительного потока воздуха.

Естественная вентиляция хороша умеренной скоростью этого потока (примерно 1 м3/ч, в отличие от 3 м3/ч при механической вентиляции), что создает более комфортные условия в помещении для человека – ветер не ощущается. Хотя правильно установленная качественная принудительная вентиляция также не приносит сквозняков. Но есть и минус: при низкой скорости потока воздуха при естественной вентиляции необходимо более широкое сечение для его подачи. Как правило, наиболее эффективное проветривание обеспечивается с полностью открытыми окнами или дверьми, что ускоряет процесс воздухообмена, но может негативно сказаться на здоровье жильцов, особенно в зимний период года. Если мы проветриваем дом, частично открыв окна или полностью открыв форточки, на такое проветривание необходимо около 30–75 минут, а здесь возможно замерзание оконной рамы, что вполне может привести к конденсату, а холодный воздух, поступающий длительное время, ведет к проблемам со здоровьем. Открытые настежь окна ускоряют воздухообмен в помещении, сквозное проветривание займет примерно 4–10 минут, что безопасно для оконных рам, но при таком проветривании почти все тепло в доме выходит наружу, и долгое время температура внутри помещений достаточно низка, что опять-таки повышает риск заболеваний.

Не стоит также забывать про набирающие популярность приточные клапаны, которые устанавливаются не только на окнах, но и на стенах внутри комнат (стеновой приточный клапан), если конструкция окон не предусматривает такие клапаны. Стеновой клапан осуществляет инфильтрацию воздуха и представляет собой продолговатый патрубок, устанавливаемый в стену насквозь, закрытый с обеих сторон решетками и регулируемый изнутри. Он может быть как полностью открытым, так и закрытым тоже полностью. Для удобства в интерьере рекомендуется ставить такой клапан рядом с окном, поскольку его можно будет спрятать под тюлем, и поток проходящего воздуха будет нагреваться радиаторами, расположенными под подоконниками.

Для нормальной циркуляции воздуха по всей квартире необходимо обеспечить его свободное перемещение. Для этого на межкомнатных дверях ставят переточные решетки, чтобы воздух спокойно перемещался от приточных систем к вытяжным, проходя по всему дому, через все комнаты. Важно учитывать, что правильным считается такой поток, при котором самая пахнущая комната (туалет, ванная комната, кухня) – последняя. Если нет возможности установить переточную решетку, достаточно просто оставить зазор между дверью и полом, примерно 2 см. Этого вполне достаточно, чтобы воздух легко перемещался по дому.

В случаях, когда естественной вентиляции не хватает или нет желания ее устраивать, переходят к использованию механической вентиляции.

Вытяжная вентиляция удаляет отработанный воздух из помещений, в которых есть источники загрязнения. Комплектация и характеристики вытяжной установки меняются в зависимости от назначения объекта. Вытяжные системы вентиляции успешно работают на производстве, складах, на кухнях и в курительных. Читайте далее о том, как рассчитать вытяжную вентиляцию, о видах и принципах ее работы.

Общеобменная и локальная

Один из определяющих параметров для систем вытяжной вентиляции это область действия. По данному признаку различают локальную и общую вытяжные вентиляции.

Общеобменная вытяжная вентиляция охватывает своим действием объем всех помещений в здании. В качестве примера можно привести знакомую всем вытяжную вентиляцию в квартирах. Вытяжные решетки расположены в верхней части кухни и санузла, через них должен вытягиваться отработанный воздух из всей квартиры. Общая вытяжная вентиляция эффективно эксплуатируется в жилищном строительстве, хранилищах, спортивных и оздоровительных объектах, в магазинах и торговых центрах. То есть там, где концентрация вредностей в воздухе невелика и они равномерно растворены по всему объему комнаты.

Общеобменный вид вытяжной вентиляции обустраивается когда:

в воздух помещения проникают опасные вещества, потому что станки и механизмы нельзя герметизировать;
нет конкретных точек выделения опасных веществ;
локальные вытяжки не справляются.

Общеобменная вытяжная вентиляция уменьшает содержание опасных видов примесей в воздухе всего помещения до предельно допустимых концентраций.

Локальная или местная система вытяжной вентиляции необходима там, где вредные или опасные вещества выделяются в воздух точечно. Она обеспечивает нормальные условия для рабочих прямо на их рабочем месте. Сюда подводятся вытяжные трубы, которые собирают пыль, горячий воздух, дым, ядовитые испарения и выносят, не давая им распространиться. Наглядный пример локальной вытяжной системы вентиляции — механические вытяжки на кухнях. Оборудование местной системы вытяжной вентиляции значительно дешевле, нежели общеобменной, а количество удаляемого воздуха меньше. А это значит, оборудование более экономично. Но если загрязнения рассредоточены в воздухе, система локальной вытяжной вентиляции малоэффективна.

Естественная и принудительная

Принцип работы любой системы вытяжной вентиляции заключается в эвакуации отработанного воздуха. Для его реализации используются различные методы. Система вытяжной вентиляции может быть естественной или принудительной . Когда перемещение воздушных масс происходит согласно законам природы, вентиляция называется естественной. В механической вытяжной вентиляции воздух перемещается только посредством оборудования. Механическая вентиляция полностью автоматизируется, объем вытяжки и притока заранее известны и соответствуют расчетным нормам.

Преимущества и недостатки естественной вентиляции

Основной плюс естественной вытяжной вентиляции в квартире — дешевизна. Обустройство ее не требует серьезных затрат, а эксплуатация совершенно бесплатна, никакого оборудования для воздухообмена не требуется. Второе преимущество — комплектующие для вытяжной вентиляции не занимают много пространства.

Серьезный недостаток такого вида вытяжной вентиляции — непредсказуемость и неуправляемость ее работы. Движение воздуха происходит за счет разницы показателей воздуха на концах вытяжных труб. Поэтому при определенных условиях тяги может не быть.

Когда дома холоднее, чем на улице, вытяжная вентиляция может превратиться в приточную, затягивая снаружи воздух в квартиру. По этой причине естественная вентиляция устанавливается в жилых помещениях и реже в промышленных.

На производстве, где требуется гарантированный отток воздуха, такой принцип работы вытяжной вентиляции не достаточно эффективен и может быть даже опасным.

Расчет вытяжной вентиляции

Расчет вытяжной и промышленных помещений начинается с выявления источников ядовитых или взрывоопасных выделений. Далее рассчитывается расход приточного и вытяжного воздуха, достаточного для обеспечения санитарных норм. Если в помещении нет источников вредных веществ, ограничивается формулой:

O = m * n ,

здесь: О — объем воздуха, регламентированный санитарными нормами; m — расход свежего воздуха на одного рабочего в час; n — количество сотрудников.

Величина m определяется СНиП на каждого сотрудника:

при наличии проветривателей m=30 кубометров в час;
без притока воздуха m=60 кубометров в час.

Если в процессе производства выделяются вредные или опасные вещества, при расчетах учитывается их количество и необходимость подачи свежего воздуха для дыхания рабочих.

Зачастую вредные вещества выделяются по всему объему цеха и необходимо уменьшить их концентрацию до ПДК в месте нахождения людей, после чего отвести с помощью механической вытяжной вентиляции. Нормы ПДК можно найти в специальной литературе, для каждого вредного вещества существует свой порог. Рассчитаем объем свежего воздуха, необходимый для разбавления до ПДК:

О=Мв\(Ко-Кп),

здесь: Мв — вес вредного вещества, поступающего в воздух за 1 час; Ко — удельная концентрация вредного вещества в воздухе помещения; Кп — концентрация вредного вещества в приточке. Зная необходимый объем воздуха, можно подобрать мощность двигателя для вытяжной вентиляции.

Если в цеху выделяется несколько вредных веществ, расчеты выполняются по каждому из них отдельно и потом суммируются. Для определения общего воздушного баланса помещения складываются расходы всех местных вытяжных вентиляций для пайки и суммарный приток.

Чтобы определить количество приточного воздуха, рассчитываем излишки теплоты:

W=Ol + ,

здесь: Ol — объем удаляемого локальными вытяжками воздуха; q — количество тепла, выделяемого станками и продукцией; c — теплоемкость, берется из справочника, равняется 1,2; Tr — температура удаляемого из рабочей зоны воздуха; Tp — температура притока; T1 — температура удаляемого из всего помещения воздуха.

Естественного типа

Рассмотрим, как рассчитать вытяжную вентиляцию естественного типа. При таком виде воздухообмена отработанный воздух вытягивается через шахты. На его смену через специально оборудованные или стихийно возникающие щели поступает свежий воздух с улицы.

Рассчитываем разность давлений на концах вытяжного канала в Паскалях:

∆ H = g * L (Ω h -Ω b ),

здесь: g — 9,8 — ускорение свободного падения, L — длина воздуховода, Ωh — плотность воздуха на улице, Ωb — плотность воздуха в воздуховоде.

При аэрации в помещение проникает количество воздуха, определяемое по формуле:

O =3,6* Q /(tv — tp ),

здесь: 3,6 — удельная теплоемкость, Q — суммарный теплоприток, tv — температура выдува, tp — температура притока.

Для самого длинного воздуховода рассчитывается потеря давления, равная суммарной потере давлений всех отрезков.

На одном участке потеря давления вычисляется так:

P = r * L + z ,

здесь r — потеря давления на отрезке, L — длинна отрезка воздуховода, z — потери от сопротивления.

Оборудование для локальной вытяжной вентиляции

Укрытия для комплектации вытяжной вентиляции делятся на три категории:

расположенные снаружи источника загрязнения;
полностью перекрывающие источник выделения;
передувки.

Очень эффективен метод локализации вредных выделений с помощью укрытий, накрывающих источник. Но технологический процесс не всегда позволяет использовать такой принцип работы вытяжной вентиляции. Другие устройства вытяжной локальной вентиляции:

вытяжные шкафы;
отсосы;
вытяжные зонты;
отсосы бортового, фасонного и витринного типов;
удаление выделений непосредственно из полостей станков;
капсулирование (станок устанавливается в капсулу).

Отсос должен вытягивать вредные примеси с наименьшим расходом воздуха. На производстве часто используются отсосы, например, в качестве местной вытяжной вентиляции для пайки. Важное условие: комплектующие для вытяжной вентиляции должны обеспечивать доступ к станкам, не мешая работе сотрудников.

Вытяжной зонт — наиболее распространенный пример отсосов. Зонты устанавливают для сбора опасных примесей, поднимающихся вверх, например, в качестве местной вытяжной вентиляции столов для пайки. Вытяжные зонты могут работать на принудительной или естественной тяге.

Вытяжной шкаф наилучшим образом удаляет вредные вещества, создавая минимальный обмен воздуха. Шкафы бывают:

с верхним отсосом для сбора влажного и горячего воздуха;
с нижним и комбинированным отсосами для сбора тяжелых паров и газов;
с боковым отсосом и вентилятором типа «улитка» для сбора пыли.

Двигатель и создают завихрение воздуха, не позволяя пыли распространиться по помещению. В качестве примера можно привести вытяжную вентиляцию на сварочном посту. Для сварки небольших деталей на постах оборудуются вытяжные вентиляционные шкафы с верхним отсосом и надвижным укрытием.

При работе с неядовитыми веществами скорость движения воздуха на входе в устройство должна составлять:

0,6 — 0,7 м\сек,
до 1,1-1,5 м\сек для отсоса ядовитых примесей (в том числе паров тяжелых металлов).

Всасывающие панели целесообразно использовать, когда в воздух выделяются пыль, ядовитые газы и тепло. Панель размещают так, чтобы поток ядовитых веществ проходил как можно дальше от лица сотрудника и воздуховодами соединяют с двигателем вытяжной вентиляции. Панели устанавливаются, например, в качестве , где работают с крупными изделиями. Панели двух- или одностороннего всасывания, навешивают на расстоянии не более 3,5 м от места сварки. Для всасывающей панели скорость движения воздуха должна быть:

при работе с горячей пылью 3,6 — 4,5 м\сек;
при работе с ядовитыми, непыльными выделениями — 2,1 — 3,5 м\сек.

Каждый квадратный метр панели должен вытягивать 3300 кубометра воздуха в час.

Бортовые отсосы применяют в тех случаях, когда объект выделения вредностей удерживается вертикальными подъемниками, то есть пространство выше него нельзя занимать. Например, в гальванических цехах вредные вещества стелются над поверхностью раствора, налитого в ванну и постепенно засасываются в щель отсоса. Бортовые отсосы — это воздуховоды с узкими входными отверстиями диаметром до 100 мм, расположенные по краям ванны.

Расчет параметров локальных вытяжных устройств

Для всасывания вредностей непосредственно в месте их выброса на производстве чаще всего устанавливают отсосы в форме зонтов. Если поставщик оборудования не поставляет зонты, их делают, руководствуясь чертежом:

диаметр (d ) или размеры площади выброса(a x b );
скорость всасывания воздуха в зонт(Vз );
скорость движения воздуха в рабочей зоне(Vв );
высоту монтажа зонта над источником загрязнений(Z ).

Очень важным показателем, определяющим эффективность забора загрязнений, является высота монтажа зонта. Поэтому желательно навесить его как можно ниже.

Рассчитываем размеры зонта:

A =0,8* Z + a , B =0,8* Z + b или D =0,8* Z + d ,

Чтобы по краям улавливающего устройства не формировались зоны застоя, угол раскрытия должен быть меньше 60 градусов. В очень низких помещениях разрешается увеличить угол раскрытия до 90 градусов. Высота нижней кромки зонта должна составлять над полом не более 180 см. Если в помещении скорость движения воздуха более 0,4 м\сек, зонт оборудуется откидными шторами, с трех сторон отсекающий поток загрязненного воздуха. Приведенные выше расчеты помогут предварительно подобрать оборудование, определиться с ценой. Но для того, чтобы детально рассчитать вытяжную вентиляцию, необходимо обратиться к специалисту.

Вытяжная вентиляция своими руками

Проще всего оборудовать вытяжную вентиляцию своими руками в частном доме. Из каждого вентилируемого помещения строго вертикально протягиваем вытяжной канал. Повороты и изгибы уменьшают тягу. Также негативно влияют на скорость воздуха любые выступы, неровности и изменение диаметра вентиляционной трубы. Заканчивается канал над крышей дома. Сечение вытяжного канала должно быть не менее 100 кв. см, желательно рассчитать его точнее. Более эффективны круглые вытяжные каналы, так как они создают меньшее сопротивление воздуху (чем меньше длина периметра, тем меньше сопротивление).