Расчёт и проектирование систем вентиляции помещений: способы, принципы

При выборе вентиляционного оборудования учитываются следующие параметры: производительность, рабочее давление, скорость воздушного потока, площадь сечения воздуховодов и допустимый уровень шума.

Вариантов расчета системы вентиляции и кондиционирования существует несколько, в том числе с учетом удаления влаги и разбавления загрязнений воздуха до предельно допустимой концентрации, но все они требуют специальных знаний и умений. Также следует отметить, что существуют нормативные документы – ГСНы, СНИПы, ГОСТы, СанПины – где четко прописано, какие типы установок должны быть в тех

или иных помещениях, где и как оборудование должно располагаться, по какому принципу воздушные массы должны подаваться и многое другое. Профессиональные инженеры при расчете системы вытяжной вентиляции руководствуются всеми этими регламентами. Но для самостоятельных подобных вычислений можно воспользоваться одним из трех наиболее простых методов – по площади, по количеству людей или по кратностям.

1. По площади. Это самый простой метод, который учитывает регламентируемые нормы для жилых помещений – 3 м.куб. свежего воздуха на 1 м.кв. площади вне зависимости от количества человек.
2. По количеству человек, т.е. по санитарно-гигиеническим нормам. Согласно СНИП, на 1 постоянно пребывающего человека в жилом, общественном и административно-бытовом здании необходимо 60 м.куб. свежего воздуха, на 1 временного – 20.
3. По кратностям. Рассчитывается величина, показывающая, сколько раз воздух в помещении полностью обновляется в течение одного часа. Она напрямую зависит от объема комнаты.

Формула выглядит следующим образом:

L= n*V (м³/час), где:

V— объем пространства (высота*длина*ширина), м.куб.

n – нормируемая кратность воздухообмена, час-1.

Для жилых комнат «n» равно 1 (единице), для офисов — 2,5, все величины прописаны в ГСН (государственных строительных нормах).

Эти данные определяют производительность системы вентиляции. Но нужно учитывать, что сопротивление воздухопроводной сети сказывается на производительности вентилятора, эта зависимость, как правило, указывается в технических характеристиках оборудования.

Типичные значения эффективности вентиляционной установки:

• Для квартиры – 100-600 м³/час;
• Для офисов – 1000-10000 м³/час;
• Для коттеджей – 1000-3000 м³/час.

Проектирование и аэродинамический расчет системы вентиляции

После расчёта производительности идет проектирование систем вентиляции – воздуховодов, фасонных изделий (поворотов, разветвителей, переходников) и воздухораспределителей (диффузоров или решеток).

Оно начинается с составления схемы, по ней в дальнейшем будут рассчитаны  взаимосвязанные параметры – рабочее давление, скорость потока, уровень шума.

Рабочее давление определяется характеристиками вентилятора, а рассчитывается — на основе типа и сечения воздуховодов, числа поворотов и переходников, вида распределителей воздуха. Чем длиннее магистраль, чем больше на ней переходов и поворотов, тем большее давление должен создавать вентилятор. С помощью аэродинамического расчета находится внешнее сопротивление сети. Этот метод подразумевает определение размеров воздуховодов и отдельных участков сети, которые обеспечивают перемещение воздухопотоков; определение суммарного сопротивления, возникающего вследствие движения воздушных масс в магистрали; увязку потерь давления на отдельных участках. Расчет ведется с учетом суммы удельных потерь на каждом расчетном участке магистрали. Все это высчитывается по довольно сложной формуле:

Δp (измеряется Па, кг/м²) = Σ (Δp ТР + Δp MC) = Σ [RTPL βш + Σ ξ(V2Р/2)], где

Δp ТР + Δp MC – потери давления на участке по длине и в местных сопротивлениях соответственно;

RTP – потеря на трение, определяется расчетным путем или по номограммам и таблицам;

βш – коэффициент шероховатости внутренней поверхности канала;

Σ ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений с учетом скорости движения (V) и плотности (Р) воздуха. Определяется экспериментально или по данным таблиц справочной литературы.

Скорость воздухопотока зависит от диаметра воздуховодов. Обычно она ограничивается значением 2,5-4 м/с, но чем она больше, тем сильнее увеличивается уровень шума. Поэтому довольно часто приходится искать компромисс между диаметром, производительностью и уровнем шума.

Как можно понять из сказанного, проектирование системы кондиционирования и вентиляции воздуха – достаточно сложный процесс, правильно выполнить который под силу только профессионалу. Именно по этой причине конструирование и монтаж установки целесообразно поручать специалистам, особенно в производственных цехах с повышенным пылевыделением или выделением взрывоопасных веществ, где требуется аспирация с установкой дополнительных элементов, таких как пылеуловители, взрывозащитные и противопожарные системы.