Как сделать расчет вентиляции: формулы и пример расчёта приточно-вытяжной системы

Главные параметры вытяжной вентиляции

Расчет приточно-вытяжной вентиляции.

В зависимости от того, какие функции выполняет вентиляционная система, существующие установки принято делить на:

1. Вытяжные. Необходимы для забора отработанного воздуха и его отведения из помещения.
2. Приточные. Обеспечивают подачу свежего чистого воздуха с улицы.
3. Приточно-вытяжные. Одновременно удаляют старый затхлый воздух и подают новый в комнату.

Вытяжные установки преимущественно используются на производстве, в офисах, складских и прочих подобных помещениях. Недостатком вытяжной вентиляции является то, что без одновременного устройства приточной системы она будет работать очень плохо.

В случае если из помещения будет вытягиваться больше воздуха, чем поступает, образуются сквозняки. Поэтому приточно-вытяжная система является наиболее эффективной. Она обеспечивает максимально комфортные условия и в жилых помещениях, и в помещениях промышленного и рабочего типа.

Схема вытяжной вентиляции в загородном доме.

Современные системы комплектуются различными дополнительными устройствами, которые очищают воздух, нагревают или охлаждают его, увлажняют и равномерно распространяют по помещениям. Старый же воздух безо всяких затруднений выводится через вытяжку.

Прежде чем приступать к обустройству вентиляционной системы, нужно со всей серьезностью подойти к процессу ее расчета. Непосредственно расчет вентиляции направлен на определение главных параметров основных узлов системы. Лишь определив наиболее подходящие характеристики, вы можете сделать такую вентиляцию, которая будет в полной мере выполнять все поставленные перед ней задачи.

По ходу расчета вентиляции определяются такие параметры, как:

1. Расход.
2. Рабочее давление.
3. Мощность калорифера.
4. Площадь сечения воздуховодов.

При желании можно дополнительно выполнить расчет расхода электроэнергии на работу и обслуживание системы.

Вычисление воздухообмена

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

Единица измерения — м3/ч (кубические метры в час). Применяют две упрощенные формулы:

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.

Таблица выбора размеров вентиляционных решёток

Способ №2

При расчёте учитывается ассимиляция тепла и влаги. Если в производственном или общественном здании избыток тепла, то используется формула:

где ΣQ — сумма тепловыделений от всех источников, Вт;с – тепловая ёмкость воздуха, 1 кДж/(кг*К);tyx – температура воздуха, направленного на вытяжку,°С;tnp — температура воздуха, направленного на приточку,°С;Температура воздуха, направленного на вытяжку:

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.

Когда технологический процесс предполагает выделение большого объема влаги, то используется другая формула:

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

Существует несколько случаев, более подробно описанных в нормативной документации, когда требуемые воздухообмен определяется по кратности:

L=k×V, где

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

Расчёт сечения

Площадь поперечного сечения воздуховода измеряется в м2. Её можно посчитать по формуле:

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.

Расчёт потерь давления

Стенки воздуховода не гладкие, и внутренняя полость не заполнена вакуумом, поэтому часть энергии воздушных масс при движении теряется на преодоления этих сопротивлений. Величина потери рассчитывается по формуле:

где ג – сопротивление трению, определяется, как:

Формулы, приведенные выше, являются правильными для каналов круглого сечения. Если воздуховод квадратный или прямоугольный, то существует формула приведения к эквиваленту диаметра:

где a,b – размеры сторон канала, м.

Мощность напора и двигателя

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

H = P + Pд.

Мощность электрического двигателя вентилятора:

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:

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

Расчёт гравитационного давления

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

2 Факторы, влияющие на качество воздухообмена

Качество работы вентиляционной системы зависит от загрязненности воздушной среды. В помещениях разного предназначения в воздухе могут быть сконцентрированы различные вредные компоненты:

• влажность;
• элементы отработанных газов;
• человеческие выделения (дыхание, пот и прочие);
• испарения вредных веществ;
• тепловая энергия от работающих установок.

Назначение приточно-вытяжной вентиляции:

• очистка отработанного воздуха в помещении;
• удаление из воздушной среды вредных компонентов и лишней влаги;
• поглощение лишней тепловой энергии, урегулирование температурного режима;
• подача в помещение свежего воздуха, его охлаждение или подогрев.

Формула расчета приточной вентиляции помещения:

Lотс = 3600*F*Wо, где:

• F — общая площадь проемов (кв. м).
• Wо — средняя скорость втягивания воздушной массы (параметр зависит от загрязненности воздуха и непосредственно от выполняемой операции).

Строго запрещено использовать способ рециркуляции на промышленных объектах, где в воздушной среде сконцентрированы вредные вещества 1−3 класса опасности, взрывоопасные компоненты.

Профессиональный расчет вентиляции — залог дальнейшего качества ее работы

Под каждое помещение существует собственный регламент расчета и кратности воздуха. Зависит это от назначения помещения, его объема, количества в нем людей и необходимых требований к качеству воздуха. Расчет системы вентиляции в нашей

— одна из главных задач наших специалистов. Более чем 6-ти летний опыт работы сотрудников в данной сфере, позволяет сделатьмаксимально точный просчет системы, который позволит сэкономить средства заказчика, повысит эффективность работы будущего оборудования, срок его эксплуатации и самое главное — создаст максимально комфортные условия в помещении для работы или отдыха.Наша компания осуществляет расчет и монтаж систем вентиляции

на объектах различного назначения, в их числе — квартиры загородные дома рестораны бассейны офисы и магазины производственно-промышленные предприятия

В процессе проектирования вентсистем различных объектов необходимо проведение расчета оборудования.

Нормативные акты регламентируют

использование определенного типа вентиляции для всех видов объектов, в зависимости от их предназначения, требований к составу воздуха, выбор оптимального оборудования и его установку.

Для проведения точных расчетов следует воспользоваться услугами специалистов.

Только так можно быть уверенным в правильном выборе оборудования, рационально использовать бюджет заказчика и добиться оптимального комфорта в различных помещениях для комфортного отдыха и эффективной работы.

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, отвод кверху 90° и зонт на конце трубы. Коэффициенты ξ этих деталей – величины постоянные, равные 1.2, 0.4 и 1.3 соответственно. Сумма ξ = 1.2 + 0.4 + 1.3 = 2.9.
4. Окончательное вычисление: Δp = 0.078 Па/м х 4 м + 2.9 х 0.6 Па = 2.05 Па.

Сравним расчетный напор, образующийся в воздухопроводе, и полученное сопротивление. Сила тяги p = 2.75 Па больше, чем потери давления (сопротивление) Δp = 2.05 Па, шахта высотой 4 метра слишком высока, строить такую бессмысленно.

Теперь укоротим вентканал до 3 м, снова произведем перерасчет:

1. Располагаемое давление p = 9.81 х 3 (1.27 — 1.2) = 2.06 Па.
2. Удельное сопротивление R и местные коэффициенты ξ остаются прежними.
3. Δp = 0.078 Па/м х 3 м + 2.9 х 0.6 Па = 1.97 Па.

Напор природной тяги 2.06 Па превышает сопротивление системы Δp = 1.97 Па, значит, шахта трехметровой 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 — 3.5 м.

Какой должна быть хорошая вентиляция

В строительных требованиях и нормах четко регламентируется, какой должна быть вентиляция в санпомещениях квартиры или частном доме, где наблюдается повышенный уровень влажности.

Вентиляционная система для отдельной ванной комнаты и санузла должна подавать приток свежего воздуха в размере 25 куб. м/ч. Тогда как для совмещенной комнаты этот показатель увеличивается до 50 куб. м/ч.

Только достаточное поступление свежего воздуха и равномерное выведение отработанного позволят снизить риск заболеваний на почве затхлого воздуха. А это вдвойне приятно, поскольку подобные болезни зачастую обретают хроническую форму. Плюс сводится к минимуму риск появления конденсата, грибка и плесени.

Как выполняется расчет?

На сегодняшний день существует несколько способов, позволяющих выполнить самостоятельный расчет воздушного обмена в разных по назначению помещениях.

Наиболее простыми способами является обустройство:

• на параметрах общей площади помещения;
• в соответствии с санитарными и гигиеническими нормами;
• согласно кратностям.

При наличии источников локального выброса вредных или загрязняющих веществ, рекомендуется устанавливать улавливающие и удаляющие установки в виде зонтичных отсосов.

Некоторыми производителями, выпускающими сложное оборудование, приборы изначально комплектуются отсосами, которые достаточно только подвести к воздуховодам.

Во всех остальных случаях требуется выполнить самостоятельные расчёты и правильно подобрать вентилирующее оборудование для производственного помещения.

Расчёты осуществляются в соответствии с размерами источников загрязнения (a*b) или его диаметром (d), при учёте скорости воздушного движения (ϑв) и всасывания (ϑ3), а также уровня размещения устройства (z).

• расчёт габаритов: A=a+0.8z, B=b+0.8z, при наличии круглых отсосов D=d+0.8z
• расчет объёма удаляемых воздушных масс: L=3600ϑхSз

Если нет уверенности в собственных силах, целесообразно доверить выполнение расчётов и подбор вентиляционной системы специалистам.

Расчет вытяжной вентиляции пример

Перед началом расчёта вытяжной вентиляции необходимо изучить СН и П (Система Норм и Правил) устройства вентиляционных систем. По СН и П количество воздуха необходимого для одного человека зависит от его активности.

Маленькая активность – 20 куб.м./час. Средняя – 40 кб.м./ч. Высокая – 60 кб.м./ч. Далее учитываем количество человек и объём помещения.

Кроме этого необходимо знать кратность – полный обмен воздуха в течение часа. Для спальни она равна единице, для бытовых комнат – 2, для кухонь, санузлов и подсобных помещений – 3.

Для примера – расчёт вытяжной вентиляции комнаты 20 кв.м.

Допустим, в доме живут два человека, тогда:

В таком же порядке рассчитываем производительность вытяжной вентиляции всего дома.

Примеры расчетов для СВО

Пусть температура подаваемого воздуха (t_r) – 55 °С, желаемая температура в помещении (t_v) – 22 °С, теплопотери дома (Q) – 16000 Вт.

Определение количества воздуха для РСВО

Для определения массы подаваемого воздуха при температуре t_r используется формула:

E_ot = Q/(c × (t_r – t_v)) 

Подставляя в формулу значения параметров, получим:

E_ot = 16000/(1.005 × (55 – 22)) = 483

Объемное количество подаваемого воздуха рассчитывается по формуле:

V_ot = E_ot /p_r,

где:

p_r = 353/(273 + t_r)

Для начала вычислим плотность p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Тогда:

V_ot = 483/1.07 = 451.

Воздухообмен в помещении определяется по формуле:

Vp = E_ot /p_v

Определим плотность воздуха в помещении:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Подставляя значения в формулу, получим:

V_p = 483/1.19 = 405

Таким образом, воздухообмен в помещении равен 405 м3 за час, а объем подаваемого воздуха должен быть равен 451 м3 за час.

Расчет количества воздуха для ЧРСВО

Для вычисления количества воздуха для ЧРСВО возьмем полученные сведения из предыдущего примера, а также t_r = 55 °С,  t_v = 22 °С; Q=16000 Вт. Количество воздуха, необходимого для вентиляции, E_vent=110 м3/ч. Расчетная наружная температура t_n=-31 °С.

Для расчета ЧРСВО используем формулу:

Q₃ = [E_ot × (t_r – t_v) + E_vent × p_v × (t_r – t_v)] × c

Подставляя значения, получим:

Q₃ = × 1.005 = 27000

Объем рециркуляционного воздуха составит 405-110=296 м3 в ч. Дополнительный расход тепла равен 27000-16000=11000 Вт.

Определение начальной температуры воздуха

Сопротивление механического воздуховода D=0.27 и берется из его технических характеристик. Длина воздуховода вне отапливаемого помещения l=15 м. Определено, что Q=16 кВт, температура внутреннего воздуха равна 22 градуса, а необходимая температура для отопления помещения равна 55 градусам.

Определим E_ot по вышеизложенным формулам. Получим:

E_ot = 10 × 3.6 × 1000/ (1.005 × (55 – 22)) = 1085

Величина теплового потока q₁ составит:

q₁ = (55 – 22)/0.27 = 122

Начальная температура при отклонении η = 0 составит:

t_nach = 22 + (16 × 1000 + 137 × 15) × (55 – 22)/ 1000 × 16 = 60

Уточним среднюю температуру:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Тогда:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

С учетом полученных сведений найдем:

t_nach = 22 + (16 × 1000 + 1972) × (55 – 22)/(1000 × 16) = 59

Из этого следует вывод, что при движении воздуха теряется 4 градуса тепла. Чтобы уменьшить потери тепла, необходимо теплоизолировать трубы. Также рекомендуем вам ознакомиться с другой нашей статьей, в которой подробно описывается процесс обустройства системы воздушного отопления.

Онлайн-калькулятор расчета системы вентиляции

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.

		Методика расчета количества диффузоров N = L / ( 2820 * V * d * d ), где N — количество диффузоров, шт; L — расход воздуха, м3/час; V — скорость движения воздуха, м/сек; d — диаметр диффузора, м.
	Методика расчета количества решеток N = L / ( 3600 * V * S ), где N— количество решеток; L — расход воздуха, м3/час; V — скорость движения воздуха, м/сек; S — площадь живого сечения решетки, м2.

Выбор вентилятора

Выбирать конкретное устройство надо по производительности, форме вентиляционного канала или иным признакам. Существует много моделей бытовых вытяжных вентиляторов. Имеются разные типы конструкции:

Радиальные

С точки зрения функциональности более удачным выбором станет радиальная конструкция

. Она обеспечивает намного более высокое давление, способное преодолеть сопротивление протяженной сети воздуховодов. При этом, такие вентиляторы довольно громоздкие, внешний вид у них не такой привлекательный, как у осевых образцов. Кроме того,шум от радиальных конструкций намного сильнее , к тому же, он распространяется по вентиляционным каналам и строительным конструкциям, поэтому для бытовых вытяжных систем такие вентиляторы практически не используются.

Осевые

Для использования на кухне осевые канальные вентиляторы более удобны

, так как они имеют удобную и компактную конструкцию. Они снабжены выводным патрубком, который вставляется в вентиляционный канал. Снаружи остается лишь лицевая часть устройства, внешне напоминающая обычную вентиляционную решетку. При этом, давление, которое способен создать осевой вентилятор, намного ниже, чем у центробежных конструкций и не может преодолевать сопротивление каналов. Поэтому их часто устанавливают в отверстие оконного остекления или в специально проделанный проем в стене.

Рециркуляционные (фильтровальные) системы

При малой пропускной способности вентиляционных каналов может быть использовано рециркуляционное устройство

, не выводящее внутренний воздух полностью, а очищающее его при помощи фильтров. Оно пропускает воздух через фильтровальную систему, очищает его от взвесей, жировых или водяных паров, продуктов горения. Такой вариант удобен и хорошо очищает воздух, но требует частой смены фильтров, что непрактично. Чаще всего на кухне используется осевой вентилятор в сочетании с вытяжным зонтом, установленным над варочными поверхностями.

Современные модели

Существующие модели бытовых вытяжных вентиляторов практически все соответствуют требованиям по производительности и уровню шума

. Они имеют большой ресурс работоспособности и не нуждаются в каком-либо обслуживании, а стоимость таких устройств доступна всем. Большинство конструкций представляет собой осевой бесшумный вентилятор в пластиковом корпусе белого (чаще всего) цвета, предназначенном для встраивания в стеновой или иной вентиляционный канал.

Обустройство вентиляционного вытяжного канала

Для владельцев частных домов вопрос по устройству вентиляционной системы становится наиболее важным. Если от нее отказаться, то микроклимат в доме станет невыносимым, повысится влажность, воздух постоянно будет спертым. В особенности это станет заметно в зимнее время, когда держать окна открытыми невозможно.

Поэтому в обязательном порядке надо создать систему естественной вентиляции

, разветвленную по всем комнатам и выводящую отработанный воздух наружу. Все вентиляционные каналы охватывают внутренние помещения и объединяются в верхней точке в единую вентиляционную трубу. Еевысота над уровнем кровли должна быть не менее 50 см или, если скаты крыши достаточно крутые, не ниже конька.

Такая необходимость возникает оттого, что потоки ветра, перекатываясь через конек, могут изменить направление потока и направить выводимые массы воздуха обратно в помещение. В такой ситуации работающий вентилятор окажется абсолютно бесполезен. Поэтому, прежде чем начинать установку вытяжного вентилятора, надо проверить состояние вентиляционных каналов и, по возможности, исправить обнаруженные недостатки.

Расчет производительности для нагрева воздуха определенного объема

Определяем массовый расход нагреваемого воздуха

G

(кг/ч) =L хр где:

L

— объемное количество нагреваемого воздуха, м.куб/часp — плотность воздуха при средней температуре (сумму температуры воздуха на входе и выходе из калорифера разделить на два) — таблица показателей плотности представлена выше, кг/м.куб

Определяем расход теплоты для нагревания воздуха

Q

(Вт) =G хc х (t кон —t нач)

где:

G

— массовый расход воздуха, кг/час с — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг•K), (показатель берется по температуре входящего воздуха из таблицы)t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °Сt кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

Перспективные направления промышленных вытяжек

Одним из перспективных направлений в создании вытяжек, является использование в схеме вентиляции рекуператоров. Основной принцип данного устройства состоит в том, чтобы осуществить теплообмен между входящим в помещение воздушным потоком и выходящим из него. Благодаря применению рекуператоров в системе вентиляции, удается сэкономить до 50 % тепла, накопленного в цеху. В них происходит пересечение обоих потоков. В простом варианте трубопровод от первоначала выброса до вытяжки, обдувается воздухом, входящим в цех.

Ещё одним направлением по совершенствованию промышленных вытяжек, стала замена оцинкованных воздуховодов на пластиковые. Это значительно удешевляет конструкцию разводки трубопроводов по производственным помещениям.

Применение асинхронных электродвигателей в приводе вентилятора, значительно снизило шум от работающего оснащения, а также повысило его КПД.

Разновидности воздухообмена

Вне зависимости от вида промышленного производства к качеству воздуха предъявлены очень жесткие требования. Есть специальные нормативные акты на содержание разных частиц. Чтобы полностью соблюсти все требования санитарных правил, созданы разные виды вытяжных систем. От применяемого способа воздухообмена будет зависеть качество воздуха. На сегодняшний день в промышленности применяются такие разновидности вентиляции:

• Приточно-вытяжные системы с искусственным побуждением, которые применяются для регулировки воздухообмена на больших площадях.
• Местная вытяжная система, ее применяют на производствах, в которых находятся локальные места выброса ядовитых, загрязняющих и токсичных элементов. Ее монтируют поблизости от участка выброса.
• Аэрация, то есть общеобменная вентиляционная система с естественным источником. Это оборудование регулирует воздушный обмен во всем помещении. Применяется лишь на крупных производствах, к примеру, в цехах без отопительной системы. Это наиболее старый способ вентиляции, на сегодняшний день он применяется очень редко, поскольку не может регулировать режим температуры и плохо очищает воздух.