Расчет сечения воздуховодов

Расчет систем вентиляции

Главная страница » Вентиляция » Проектирование и расчет вентиляции

Монтаж «тихой» вентиляции
в квартирах и частных домахТеперь, зная из каких компонентов состоит система вентиляции, мы можем приступить к ее комплектации. В этом разделе мы расскажем о том, как рассчитать приточную вентиляцию для объекта площадью до 300–400 м² — квартиры, небольшого офиса или коттеджа. Естественная вытяжная вентиляция на таких объектах обычно уже установлена на этапе строительства, поэтому рассчитывать ее не требуется. Следует отметить, что в квартирах и коттеджах вытяжная вентиляция обычно проектируется из расчета однократного воздухообмена, в то время как приточная обеспечивает, в среднем, двукратный воздухообмен. Это не является проблемой, поскольку часть приточного воздуха будет удаляться через неплотности в окнах и дверях, не создавая избыточной нагрузки на вытяжную систему. В нашей практике мы никогда не сталкивались с требованием службы эксплуатации многоквартирного здания ограничить производительность приточной системы вентиляции (в то же время установка вытяжных вентиляторов в каналы вытяжной вентиляции часто бывает запрещена). Если же вы не хотите разбираться в методике расчета и формулах, то можете воспользоваться Калькулятором, который выполнит все необходимые расчеты.

Производительность по воздуху

Расчет системы вентиляции начинается с определения производительности по воздуху (воздухообмена), измеряемой в кубометрах в час. Для расчетов нам потребуется план объекта, где указаны наименования (назначения) и площади всех помещений.

Подавать свежий воздух требуется только в те помещения, где люди могут находиться длительное время: спальни, гостиные, кабинеты и т. п. В коридоры воздух не подается, а из кухни и санузлов удаляется через вытяжные каналы. Таким образом, схема движения воздушных потоков будет выглядеть следующим образом: свежий воздух подается в жилые помещения, оттуда он (уже частично загрязненный) попадает в коридор, из коридора — в санузлы и на кухню, откуда удаляется через вытяжную вентиляцию, унося с собой неприятные запахи и загрязнители. Такая схема движения воздуха обеспечивает воздушный подпор «грязных» помещений, исключая возможность распространения неприятных запахов по квартире или коттеджу.

Для каждого жилого помещения определяется количество подаваемого воздуха. Расчет обычно ведется в соответствии со СНиП 41-01-2003 и МГСН 3.01.01. Поскольку СНиП задает более жесткие требования, то в расчетах мы будем ориентироваться на этот документ. В нем говорится, что для жилых помещений без естественного проветривания (то есть там, где окна не открывают) расход воздуха должен составлять не менее 60 м³/ч на человека. Для спален иногда используют меньшее значение — 30 м³/ч на человека, поскольку в состоянии сна человек потребляет меньше кислорода (это допустимо по МГСН, а также по СНиП для помещений с естественным проветриванием). При расчете учитываются только люди, находящиеся в помещении длительное время. Например, если у вас в гостиной пару раз в году собирается большая компания, то увеличивать производительность вентиляции из-за них не нужно. Если же вы хотите, чтобы гости чувствовали себя комфортно, можно установить VAV-систему, которая позволяет регулировать расход воздуха раздельно в каждом помещении. С такой системой вы сможете увеличить воздухообмен в гостиной за счет его снижения в спальне и других помещениях.

После расчета воздухообмена по людям нам нужно рассчитать воздухообмен по кратности (этот параметр показывает, сколько раз в течение одного часа в помещении происходит полная смена воздуха). Чтобы воздух в помещении не застаивался, нужно обеспечить хотя бы однократный воздухообмен.

Таким образом, для определения требуемого расхода воздуха нам нужно рассчитать два значения воздухообмена: по количеству людей и по кратности и, после чего выбрать большее из этих двух значений:

  1. Расчет воздухообмена по количеству людей:
    L = N * Lnorm, где L — требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч; N — количество людей; Lnorm — норма расхода воздуха на одного человека:
    • в состоянии покоя (сна) — 30 м³/ч;
    • типовое значение (по СНиП) — 60 м³/ч;
  2. Расчет воздухообмена по кратности:
    L = n * S * H, где L — требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч; n — нормируемая кратность воздухообмена: для жилых помещений – от 1 до 2, для офисов – от 2 до 3; S — площадь помещения, м²; H — высота помещения, м;

Рассчитав необходимый воздухообмен для каждого обслуживаемого помещения, и сложив полученные значения, мы узнаем общую производительность системы вентиляции. Для справки типовые значения производительности вентиляционных систем:

  • Для отдельных комнат и квартир — от 100 до 500 м³/ч;
  • Для коттеджей — от 500 до 2000 м³/ч;
  • Для офисов — от 1000 до 10000 м³/ч.

Расчет воздухораспределительной сети

После определения производительности вентиляции можно переходить к проектированию воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов, фасонных изделий (переходников, разветвителей, поворотов), дроссель-клапанов и распределителей воздуха (решеток или диффузоров). Расчет воздухораспределительной сети начинают с составления схемы воздуховодов. Схему составляют таким образом, чтобы при минимальной общей длине трассы система вентиляции могла подавать расчетное количество воздуха во все обслуживаемые помещения. Далее по этой схеме рассчитывают размеры воздуховодов и подбирают воздухораспределители.

Расчет размеров воздуховодов

Для расчета размеров (площади сечения) воздуховодов нам нужно знать объем воздуха, проходящий через воздуховод в единицу времени, а также максимально допустимую скорость воздуха в канале. При увеличении скорости воздуха размеры воздуховодов уменьшаются, но уровень шума и сопротивление сети возрастают. На практике для квартир и коттеджей скорость воздуха в воздуховодах ограничивают на уровне 3–4 м/с, поскольку при более высоких скоростях воздуха шум от его движения в воздуховодах и распределителях может стать слишком заметным.

Следует также учитывать, что использовать «тихие» низкоскоростные воздуховоды большого сечения не всегда возможно, поскольку их сложно разместить в запотолочном пространстве. Снизить высоту запотолочного пространства позволяет применение прямоугольных воздуховодов, которые при одинаковой площади сечения имеют меньшую высоту, чем круглые (например, круглый воздуховод диаметром 160 мм имеет такую же площадь сечения, как и прямоугольный размером 200×100 мм). В тоже время монтировать сеть из круглых гибких воздуховодов проще и быстрее.

Итак, расчетная площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

Sс = L * 2,778 / V, где Sс — расчетная площадь сечения воздуховода, см²; L — расход воздуха через воздуховод, м³/ч; V — скорость воздуха в воздуховоде, м/с; 2,778 — коэффициент для согласования различных размерностей (часы и секунды, метры и сантиметры).

Итоговый результат мы получаем в квадратных сантиметрах, поскольку в таких единицах измерения он более удобен для восприятия.

Фактическая площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

S = π * D² / 400 — для круглых воздуховодов, S = A * B / 100 — для прямоугольных воздуховодов, где S — фактическая площадь сечения воздуховода, см²; D — диаметр круглого воздуховода, мм; A и B — ширина и высота прямоугольного воздуховода, мм.

В таблице приведены данные по расходу воздуха в круглых и прямоугольных воздуховодах при разных скоростях движения воздуха.

Таблица 1. Расход воздуха в воздуховодах

Параметры воздуховодов Расход воздуха (м³/ч)
при скорости воздуха:
Диаметр
круглого
воздуховода
Размеры
прямоугольного
воздуховода
Площадь
сечения
воздуховода
2 м/с 3 м/с 4 м/с 5 м/с 6 м/с
80×90 мм 72 см² 52 78 104 130 156
Ø 100 мм 63×125 мм 79 см² 57 85 113 142 170
63×140 мм 88 см² 63 95 127 159 190
Ø 110 мм 90×100 мм 90 см² 65 97 130 162 194
80×140 мм 112 см² 81 121 161 202 242
Ø 125 мм 100×125 мм 125 см² 90 135 180 225 270
100×140 мм 140 см² 101 151 202 252 302
Ø 140 мм 125×125 мм 156 см² 112 169 225 281 337
90×200 мм 180 см² 130 194 259 324 389
Ø 160 мм 100×200 мм 200 см² 144 216 288 360 432
90×250 мм 225 см² 162 243 324 405 486
Ø 180 мм 160×160 мм 256 см² 184 276 369 461 553
90×315 мм 283 см² 204 306 408 510 612
Ø 200 мм 100×315 мм 315 см² 227 340 454 567 680
100×355 мм 355 см² 256 383 511 639 767
Ø 225 мм 160×250 мм 400 см² 288 432 576 720 864
125×355 мм 443 см² 319 479 639 799 958
Ø 250 мм 125×400 мм 500 см² 360 540 720 900 1080
200×315 мм 630 см² 454 680 907 1134 1361
Ø 300 мм 200×355 мм 710 см² 511 767 1022 1278 1533
160×450 мм 720 см² 518 778 1037 1296 1555
Ø 315 мм 250×315 мм 787 см² 567 850 1134 1417 1701
250×355 мм 887 см² 639 958 1278 1597 1917
Ø 350 мм 200×500 мм 1000 см² 720 1080 1440 1800 2160
250×450 мм 1125 см² 810 1215 1620 2025 2430
Ø 400 мм 250×500 мм 1250 см² 900 1350 1800 2250 2700


Расчет размеров воздуховода производится отдельно для каждой ветки, начиная с магистрального канала, к которому подключается вентустановка. Отметим, что скорость воздуха на ее выходе может достигать 6–8 м/с, поскольку размеры присоединительного фланца вентустановки ограничены размером ее корпуса (шум, возникающий внутри нее, гасится шумоглушителем). Для уменьшения скорости воздуха и снижения уровня шума размеры магистрального воздуховода часто выбирают больше размеров фланца вентустановки. В этом случае подключение магистрального воздуховода к вентустановке производится через переходник.

В бытовых системах вентиляции обычно используются круглые воздуховоды диаметром от 100 до 250 мм или прямоугольные эквивалентного сечения.

Выбор воздухораспределителей

Зная расход воздуха можно подобрать по каталогу воздухораспределители с учетом соотношения их размеров и уровня шума (площадь сечения воздухораспределителя, как правило, в 1,5–2 раза больше площади сечения воздуховода). Для примера рассмотрим параметры популярных воздухораспределительных решеток Арктос серий АМН, АДН, АМР, АДР:



В каталоге указываются их размеры (колонка A x B) и площадь сечения (F0), а также параметры при заданных расходах воздуха (колонки L0). С увеличением расхода воздуха возрастает уровень шума (Lwa) и падение давления (ΔPп), а также увеличивается дальнобойность воздушной струи. В соответствующих колонках указывается расстояние от решетки, на котором скорость потока воздуха Vx будет равна 0,2 или 0,5 м/с. Для жилых помещений подбор решеток обычно ведется по колонкам с уровнем шума до 25 дБ(А), в офисах обычно допустим уровень шума до 35 дБ(А).

Для того, чтобы фактические параметры решетки соответствовали тем, что указаны в каталоге, необходимо обеспечить равномерное распределение воздуха по всей ее площади. Для этого желательно использовать камеру статического давления или адаптер с боковым подключением, в котором поток воздуха перед попаданием на решетку поворачивает под прямым углом.

В бытовых системах вентиляции обычно используют распределительные решетки размером от 100×100 мм до 400×200 мм или круглые диффузоры эквивалентного сечения.

Расчет сопротивления сети

В процессе движения воздуха по воздуховодам, адаптерам, распределителям и всем остальным элементам сети, он испытывает сопротивление движению. Чтобы преодолеть это сопротивление и сохранить требуемый расход воздуха, вентилятор должен создавать определенное давление, измеряемое в Паскалях (Па). Чем больше будет падение давление в воздухораспределительной сети, тем ниже станет фактическая производительность вентилятора. Зависимость производительности вентилятора или вентустановки от сопротивления (полного давления) воздухопроводной сети задается в виде графика, который называется вентиляционная характеристика. Подробнее об этом параметре мы расскажем ниже.

Таким образом, для дальнейшего выбора приточной установки нам необходимо рассчитать сопротивление сети. Однако здесь нас поджидают трудности, поскольку точный расчет требует учета сопротивления каждого ее элемента. В проектном отделе этот расчет выполняется автоматически с помощью специализированного программного комплекса, такого как MagiCAD. В Калькуляторе применяется немного упрощенная методика, которая, тем не менее, учитывает все основные параметры сети. Ручной же расчет весьма трудоемок и требует использования большого объема данных — графиков или таблиц сопротивления элементов сети в зависимости от скорости движения воздуха. Для справки приведем типичные значения сопротивления воздухораспределительной сети системы вентиляции на базе приточной установки при скорости воздуха в воздуховодах 3–4 м/с (без учета сопротивления фильтра тонкой очистки):

  • 75–100 Па для квартир площадью от 50 до 150 м².
  • 100–150 Па для коттеджей площадью от 150 до 350 м².

Сопротивление сети слабо зависит от количества обслуживаемых помещений и определяется протяженностью и конфигурацией самого длинного пути от входа (воздухозаборной решетки) до выхода (воздухораспределителя). Отметим, что приведенные значения справедливы только для систем вентиляции на базе вентиляционной установки, но не наборной системы, поскольку нам не нужно учитывать падение давления на калорифере, фильтре грубой очистки, воздушном клапане и других элементах вентустановки (ее вентиляционная характеристика строится уже с учетом сопротивления всех этих элементов).

Мощность калорифера

После определения производительности вентиляции мы можем рассчитать требуемую мощность калорифера. Для этого нам понадобятся значения температуры воздуха на выходе системы и минимальной температуры наружного воздуха в холодный период года. Температура воздуха, поступающего в жилое помещение, должна быть не ниже +18°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от климатической зоны и для Москвы принимается равной -26°С. Таким образом, при включении калорифера на полную мощность, он должен нагревать поток воздуха на 44°С. Поскольку сильные морозы в Москве непродолжительны, можно использовать калорифер меньшей мощности, при условии, что система вентиляции имеет регулировку производительности: это позволит в холодный период поддерживать комфортную температуру воздуха за счет снижения скорости вентилятора.

Мощность калорифера рассчитывается по формуле:

P = ΔT * L * Cv / 1000, где Р — мощность калорифера, кВт; ΔT — разность температур воздуха на выходе и входе калорифера,°С. Для Москвы ΔT=44°С, для других регионов — определяется по СНиП; L — производительность вентиляции, м³/ч. Cv — объемная теплоемкость воздуха, равная 0,336 Вт·ч/м³/°С. Этот параметр зависит от давления, влажности и температуры воздуха, но в расчетах мы этим пренебрегаем.

После расчета мощности калорифера нужно выбрать напряжение питания (для электрического калорифера): 220В / 1 фаза или 380В / 3 фазы. При мощности калорифера свыше 4–5 кВт желательно использовать 3-х фазное подключение. Максимальный ток, потребляемый калорифером, можно рассчитать по формуле:

I = P / U, где I — максимальный потребляемый ток, А; Р — мощность калорифера, Вт; U — напряжение питание:

  • 220В — для однофазного питания;
  • 660В (3 × 220В) — для трехфазного питания (при подключении нагревателей «звездой» между 0 и фазой ).

Типичные значения мощности калорифера — от 1 до 5 кВт для квартир и от 5 до 50 кВт для офисов и коттеджей. При высокой расчетной мощности лучше устанавливать водяной калорифер, который использует в качестве источника тепла воду из системы центрального или автономного отопления.

Расчет потребляемой электроэнергии

Для систем вентиляции с электрическим калорифером основные затраты электроэнергии приходятся на нагрев холодного приточного воздуха. Чтобы понять, сколько же придется платить за электроэнергию, недостаточно знать только мощность калорифера, ведь с максимальной мощностью калорифер будет работать непродолжительное время, только в период сильных морозов. При повышении температуры наружного воздуха потребляемая мощность уменьшается (все приточные установки автоматически регулируют мощность калорифера для поддержания на выходе заданной температуры), поэтому средняя потребляемая мощность будет заметно ниже максимальной.

Чтобы оценить затраты энергии на нагрев воздуха в течение всего года нужно знать средние температуры воздуха по месяцам (для двухтарифного счетчика потребуются отдельно дневные и ночные температуры). По этим данным можно рассчитать стоимость потребляемой энергии:

CSmonth = (ΔTday * L * Сv * PRday * 16 + ΔTnight * L * Сv * PRnight * 8) * Ndays / 1000, где CSmonth — стоимость израсходованной за месяц электроэнергии, рублей. ΔTday и ΔTnight — дневной и ночной перепад температур, °С. Рассчитывается отдельно для каждого месяца как разность заданной температуры на выходе калорифера (обычно +18°С) и среднемесячной дневной или ночной температуры воздуха. PRday и PRnight — дневная и ночная стоимость электроэнергии, рублей за кВт·ч. Эта стоимость умножается на длительность действия (в часах) дневного и ночного тарифов, для Москвы на 16 и 8 соответственно. Ndays — число дней в месяце.

В калькуляторе по этой формуле рассчитывается стоимость электроэнергии, затраченной на нагрев воздуха в период с сентября по май. Информация о среднемесячной дневной и ночной температуре воздуха взята из сервиса Яндекс.Погода, тарифы на электроэнергию указаны на 1 июля 2012 для квартир с электроплитами. Фактическая стоимость электроэнергии, разумеется, будет немного иной, поскольку температура воздуха может отличаться от средней в ту или другую сторону, тем не менее полученный результат позволит нам достаточно точно оценить уровень затрат на эксплуатацию системы вентиляции.

Для снижения стоимости эксплуатации можно использовать VAV-систему, которая позволяет снизить расчетную мощность калорифера на 20–30%, а среднее потребление энергии на 30–50%. При этом увеличение стоимости оборудования составит всего 15–20%, что позволит полностью окупить это удорожание за один год. Подробнее о таких системах вентиляции можно прочитать статье VAV-системы.

Выбор приточной установки

Для выбора приточной установки нам потребуются значения трех параметров: общей производительности, мощности калорифера и сопротивления воздухопроводной сети. Производительность и мощность калорифера мы уже рассчитали. Сопротивление сети можно найти с помощью Калькулятора или, при ручном расчете, принять равным типовому значению (см. раздел Расчет сопротивления сети).

Для выбора подходящей модели нам нужно отобрать вентустановки, максимальная производительность которых несколько больше расчетного значения. После этого по вентиляционной характеристике мы определяем производительность системы при заданном сопротивлении сети. Если полученное значение будет несколько выше требуемой производительности вентиляционной системы, то выбранная модель нам подходит.

Для примера проверим, подойдет ли вентустановка с приведенной на рисунке вентхарактеристикой для коттеджа площадью 200 м².


Расчетное значение производительности — 450 м³/ч. Сопротивление сети примем равным 120 Па. Для определения фактической производительности мы должны провести горизонтальную линию от значения 120 Па, после чего от точки ее пересечения с графиком провести вниз вертикальную линию. Точка пересечения этой линии с осью «Производительность» и даст нам искомое значение — около 480 м³/ч, что немного больше расчетного значения. Таким образом, эта модель нам подходит.

Заметим, что многие современные вентиляторы имеют пологие вентхарактеристики. Это означает, что возможные ошибки в определении сопротивления сети почти не влияют на фактическую производительность системы вентиляции. Если бы мы в нашем примере ошиблись при определении сопротивления воздухопроводной сети на 50 Па (то есть фактическое сопротивление сети было бы не 120, а 180 Па), производительность системы упала бы всего на 20 м³/ч до 460 м³/ч, что не повлияло бы на результат нашего выбора.

После выбора приточной установки (или вентилятора, если используется наборная система) может оказаться, что ее фактическая производительность заметно больше расчетной, а предыдущая модель приточной установки не подходит, поскольку ее производительности недостаточно. В этом случае у нас есть несколько вариантов:

  1. Оставить все как есть, при этом фактическая производительность вентиляции будет выше расчетной. Это приведет к повышенному расходу энергии, затрачиваемой на нагрев воздуха в холодное время года.
  2. «Задушить» вентустановку с помощью балансировочных дроссель-клапанов, закрывая их до тех пор, пока расход воздуха в каждом помещении не снизится до расчетного уровня. Это также приведет к перерасходу энергии (хотя и не такому большому, как в первом варианте), поскольку вентилятор будет работать с избыточной нагрузкой, преодолевая повышенное сопротивление сети.
  3. Не включать максимальную скорость. Это поможет в том случае, если вентустановка имеет 5–8 скоростей вентилятора (или плавную регулировку скорости). Однако большинство бюджетных вентустановок имеет только 3-х ступенчатую регулировку скорости, что, скорее всего, не позволит точно подобрать нужную производительность.
  4. Снизить максимальную производительность приточной установки точно до заданного уровня. Это возможно в том случае, если автоматика вентустановки позволяет настраивать максимальную скорость вращения вентилятора.

Нужно ли ориентироваться на СНиП?

Во всех расчетах, которые мы проводили, использовались рекомендации СНиП и МГСН. Эта нормативная документация позволяет определить минимально допустимую производительность вентиляции, обеспечивающую комфортное пребывание людей в помещении. Другими словами требования СНиП направлены в первую очередь на минимизацию стоимости системы вентиляции и затрат на ее эксплуатацию, что актуально при проектировании вентсистем для административных и общественных зданий.

В квартирах и коттеджах ситуация иная, ведь вы проектируете вентиляцию для себя, а не для усредненного жителя и вас никто не заставляет придерживаться рекомендаций СНиП. По этой причине производительность системы может быть как выше расчетного значения (для большего комфорта), так и ниже (для уменьшения энергопотребления и стоимости системы). К тому же субъективное ощущение комфорта у всех разное: кому-то достаточно 30–40 м³/ч на человека, а для кого-то будет мало и 60 м³/ч.

Однако если вы не знаете, какой воздухообмен вам нужен для комфортного самочувствия, лучше придерживаться рекомендаций СНиП. Поскольку современные приточные установки позволяют регулировать производительность с пульта управления, вы сможете найти компромисс между комфортом и экономией уже в процессе эксплуатации системы вентиляции.

>Уровень шума системы вентиляции

О том, как сделать «тихую» систему вентиляции, которая не будет мешать спать по ночам, рассказывается в разделе Вентиляция для квартиры и частного дома.

РАСЧЕТ КРАТНОСТИ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИИ

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

Цель работы:

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

Учебные вопросы:

  1. Определение кратности воздухообмена в помещении, осуществляемого путем естественной аэрации.

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

  3. Определение времени проветривания помещения при периодическом открывании фрамуги известной площади.

Порядок выполнения работы:

  1. Изучить методику определения кратности воздухообмена помещения.

  2. Получить у преподавателя задание на проведение расчетов.

  3. 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).

Кратность воздухообмена N задается формулой:

раз в 1 час. (1)

где: V(м3/ч) – необходимое количество чистого воздуха, поступающего в помещение в течение 1 часа; W(м3) – объем помещения.

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

Объем чистого приточного воздуха, который должен разбавлять вредные газы до предельно допустимой концентрации, определяется по формуле:

м3/ч, (2)

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

ρВ — ПДК вредного вещества в воздухе рабочего помещения, мг/м3;

ρ0 – концентрация того же вредного вещества в приточном наружном воздухе, мг/м3.

Количество вредных газов В, находящихся в воздухе рабочего помещения, можно определить несколькими способами:

а) Измерением концентрации газа на единицу объема b с помощью газоанализатора. Тогда количество вредного вещества определяется по формуле:

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/м3 в 1 час);

W (м3) – кубатура рабочего помещения.

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

мг/ч,

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

в) С учетом выделения углекислого газа (СО2) 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

Величина потока воздуха Q, проникающего внутрь помещения в результате перепада давлений, определяется формулой:

, м3/с, (3)

где: α = 0,6— коэффициент, учитывающий расход воздуха через фрамугу применительно к зданиям промышленного и городского типа;

S (м2) – суммарная площадь сечений, через которые поступает воздух в помещение; u1 (м/с) – скорость ветра с наветренной стороны здания;

а1 – соответствующий аэродинамический коэффициент, зависящий от формы и конструкционных особенностей здания, ;

u2 (м/с) – скорость ветра с подветренной стороны, для средних условий

а2 – соответствующий аэродинамический коэффициент, ;

Для обеспечения заданной кратности воздухообмена N требуется выполнение условия:

V = 3600Q (4),

где коэффициент 3600 появился в результате перевода часа в секунды.

Согласно (1), (3), условие (4) можно переписать в виде:

,

откуда

, м2 (5)

Формула (5) позволяет рассчитать площадь открытой фрамуги, необходимую для достижения данной кратности воздухообмена N в помещении объема W.

Предполагается, что чистый воздух поступает в помещение через сечение S непрерывно в течение всего рабочего дня.

Во избежание сквозняков, а также в холодное время года аэрацию помещения осуществляют с помощью периодического открывания фрамуг. В этом случае кратность воздухообмена показывает, сколько раз в 1 час необходимо проветривать помещение. Время проветривания t можно определить из условия:

W = Q∙t,

Откуда

(6)

В формуле (6) площадь S1 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 м2 площади. Загрязнение воздуха происходит за счет выдыхаемого углекислого газа. Принудительная вентиляция отсутствует.

Решение.

Количество вредного вещества В, поступающего в помещение в 1 час, задается формулой:

B = 22,6∙n (л/ч)

Предельно допустимая концентрация СО2 составляет 0,1 % или ρВ = 1 л/м3. В атмосферном воздухе углекислого газа содержится 0,035 %, т. е. ρо = 0,35 л/м3. Тогда объем чистого воздуха V, необходимого для n человек, согласно формуле (2), составит:

м3/ч

Кратность воздухообмена определяется по формуле (1):

раз в 1 час

Для рассматриваемого производственного помещения n = 20 человек, объем .

Согласно формуле (7):

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: u1 = 5 м/с; а 1 = 0,8; u2 = 2,5 м/с; а 2 = 0,3; α = 0,7.

Решение.

Воспользуемся формулой (5):

Следовательно, аэрацию рабочего помещения можно осуществлять с помощью открытой в течение всего рабочего дня форточки, площадью S=50 см * 20 см

Ответ: S = 0,1 м2

Задача 3.

Определить время проветривания помещения объемом , необходимое для полной замены загрязненного воздуха чистым, считая площадь открытой фрамуги известной: S1=1м2;u1 = 5 м/с; а 1 = 0,8; u2 = 2,5 м/с;

а 2 = 0,3; α = 0,7.

Решение.

Воспользуемся формулой (6):

Следовательно, достаточно двух минут, чтобы полностью проветрить помещение данного объема.

Ответ: t = 106 с.

Вывод.

Аэрацию помещения, объемом 315 м3, где работают 20 человек, можно осуществлять с помощью постоянно открытой форточки, площадью 0,1 м2. Возможно также периодическое, через каждые 20 минут, проветривание помещения с помощью открывания на 2 минуты фрамуги, площадью 1 м2.

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ СТУДЕНТАМ

В помещении, объемом W, работает n человек. 1% помещения занят мебелью и производственным оборудованием. Определить воздухообмен помещения в результате естественной аэрации, считая загрязнителем воздуха углекислый газ, образующийся при дыхании людей.

  1. Рассчитать кратность воздухообмена N помещения.

  2. Определить площадь S открытой на протяжении всего рабочего дня фрамуги, обеспечивающей данную кратность воздухообмена N.

  3. Определить время t проветривания помещения при периодическом открывании N раз в 1 час фрамуги, площадью S1(S1>S).

Исходные данные для выполнения задания выдаются преподавателем.

Источник: https://StudFiles.net/preview/3557321/

Любая кухня – это своего рода «горячий цех»: продукты сгорания от открытого огня, испарения горячего пара и жира, горячий, насыщенный испарениями готовящейся пищи воздух. Находиться долго в таких условиях, особенно в жаркий период, практически невозможно без должным образом установленной вентиляции, да и вредно для здоровья.

Независимо, какого размера кухня, и сколько источников тепла в ней работает – помещение, предназначенное для приготовления пищи, мытья посуды и обработки продуктов должно обязательно иметь ту или иную систему вентиляции, наиболее приемлемую для конкретного помещения. Для того, чтоб обеспечить кухню вентиляцией в соответствии с установленными государственными санитарно-гигиеническими нормами, следует учесть работающее в ней оборудование и сделать правильный расчет вентиляции кухни. Заказать данную услугу вы можете в нашей компании.

Расчет вытяжной вентиляции кухни в городской квартире или частном доме

Для каждой женщины, которая является хозяйкой на своей кухне, очень важно иметь в кухне комфортные и безопасные условия для работы. Порой в городской квартире невозможно устроить естественную вентиляцию по многим причинам, одной из которой является нарушение встроенных воздуховодов в многоквартирных домах. Повальное движение по увеличению пространства маленьких городских квартир за счет встроенных воздуховодов привело к нарушению естественной вентиляции кухонь и поступлению загрязненного вредными веществами воздуха в квартиры нижних этажей, а не на улицу.

Конечно, необходимо добиваться восстановления воздуховодов, которые изначально были спроектированы в целях обеспечения вытяжки грязного воздуха и естественной циркуляции воздушных потоков. Однако не всегда это удается, и процесс может затянуться на долгие годы. В таком случае можно решить проблему с помощью электрической вытяжки, которую необходимо смонтировать над газовой или электроплитой.

Основные функции вытяжки на кухне квартиры или частного дома

  • удаление из помещения кухни продуктов сгорания газа, которые могут стать причиной отравления домочадцев или внезапного возгорания, что также несет угрозу для здоровья и жизни;
  • поддержание нормальной температуры помещения;
  • выведение паров и предотвращение появления в кухне сырости;
  • удаление запахов готовящихся блюд и предотвращение их распространения по остальным комнатам квартиры или дома;
  • дополнение к интерьеру кухни, при правильном подборе могущее стать его основным декоративным элементом.

Современный рынок представляет на выбор вытяжки, выполненные в разных стилевых направлениях. Это дает возможность подобрать вытяжку к самому необычному кухонному интерьеру, добавив в него изюминку и завершенность.

При выборе вытяжки следует иметь в виду, что они делятся не только по способу монтажа, но и по типу работы, что в условиях городской квартиры играет очень важную роль.

По типу работы вытяжки делятся на два основных вида:

Вытяжка проточного типа. Такая вытяжка обязательно должна быть подсоединена к воздуховоду, соединенному с вентиляционной шахтой или иметь непосредственный выход на улицу. Принцип работы проточной вытяжки заключается в улавливании загрязненных воздушных масс и последующем выводе их в вентиляционную шахту или отдушину. По оценкам специалистов, это наиболее надежный и эффективный вид вентиляционного кухонного устройства. Единственный недостаток – порой вытяжное устройство находится в удалении от вентиляционной шахты, и приходится протягивать гофрированную трубу по периметру кухни. Или делать отверстие в наружной стене квартиры для выведения воздушных масс непосредственно на улицу.

Циркуляционная вытяжка. Само название говорит за себя: очищение воздуха происходит за счет его циркуляции через специальные фильтры, встроенные в вытяжку. Таким образом вытяжка втягивает загрязненный воздух и подает в комнату очищенный. Плюс такой вытяжки – не требуется вырубать в стенах дополнительные отверстия для отдушин и тянуть по кухне малопривлекательную вытяжную гофротрубу. Однако циркуляционная вытяжка менее эффективна, чем проточная, и для полноценной работы потребуется частая замена угольных фильтров.

По способу монтажа вытяжки бывают:

  • Подвесные, или плоские. Этот вид вытяжек очень удобен тем, что их можно смонтировать между кухонной плитой и навесным шкафчиком. Благодаря своей компактности пользуются наибольшей популярностью для обладателей стандартной кухонной мебели.
  • Встраиваемые. Так же, как и подвесные, пользуются большим спросом. Они хорошо вписываются в интерьер, поскольку монтируются в навесном шкафу.
  • Настенные. Этот вид вытяжек имеет самостоятельное крепление непосредственно на стену над плитой. В продаже можно подобрать настенную вытяжку практически под любой дизайн интерьера кухни.
  • Угловые. Разновидность настенного типа вытяжек, имеющих форму, позволяющую крепить их в углу помещения.
  • Островные. Оригинальный способ крепления – к потолочной поверхности – позволяет монтировать вытяжное устройство в любом удобном месте.

Расчет проекта в подарок!

Рассчитываем потребность мощности вентиляционного устройства

Итак, ознакомившись с основными видами существующих кухонных вытяжных систем, следует определить, какую минимальную мощность должна иметь вытяжка для вашей кухни. Это необходимо сделать для того, чтоб обеспечить эффективное очищение воздуха в помещении.

Для начала следует определить габариты кухни – потребность мощности вытяжки напрямую зависит от объемов помещения и воздуха в нем.

Объем помещения высчитывается по формуле: V=a*b*h, где:

а – ширина кухни;

b – длина;

h – высота помещения.

Получив показатели объема кухни, можно произвести расчет необходимой мощности вентиляции по формуле: Р = V*12

В том случае, если воздухоотводные каналы имеют криволинейную форму, что приводит к потере мощности воздушного потока, к полученному расчетным путем значению мощности (Р) следует прибавить еще 30% от расчетного показателя. Это позволит сделать наиболее точный расчет вентиляции для кухни с газовой плитой.

Расчет вентиляции кухни в частном доме производится по тому же принципу.

Приобретая вытяжку, обратите внимание на показатели шума. Не стоит приобретать для квартиры или частного дома вытяжку с шумовым показателем выше 50 ДБ, чтоб не подвергать обитателей дискомфорту от излишне громко работающей вентиляционной системы.

При определенных навыках и знаниях можно самостоятельно выполнить монтаж вентиляционной системы в собственной кухне. Однако, учитывая сложность и серьезность данного процесса; множество тонкостей, от которых зависит эффективность вытяжной системы, стоит эту работу все же доверить опытным мастерам. Обычно крупные торговые точки, в которых реализуются вытяжные системы, предлагают произвести установку вытяжки собственными специалистами, но можно воспользоваться и услугами специального сервисного центра.

Расчет вентиляции кухни столовой или другого предприятия общественного питания

Рассчитывая вентиляцию для предприятий общественного питания, следует учесть необходимость содержания системы вентиляции в соответствующих санитарных нормах. В этих целях вентиляция кухонь должна быть оборудована вспомогательными приспособлениями:

  • специальные фильтры;
  • жироотделители;
  • дренажные крепления;
  • смотровые окна в каналах воздухоотвода для контроля их чистоты.

Воздуховоды должны быть выполнены из легко очищающихся материалов и иметь ровную, без ребер, внутреннюю и внешнюю поверхности. Фланцевые прокладки делаются из жироустойчивых материалов.

Приступая к расчету системы вентиляции кухни предприятий общественного питания, следует учитывать разработанные ведомственные нормы с внесенными изменениями. Правда, все они утверждены достаточно давно, и в них не нашли отражения изменения, произошедшие в технологическом и вентиляционном оборудовании. Поэтому к каждому расчету следует подходить, учитывая индивидуальные параметры помещения и оборудования, но с соблюдением основных принципов расчета.

Необходимо помнить, что наибольшее количество тепла и влаги выделяется в помещения в теплый период. Кроме того, нужно решить, каким образом будет устроена вентиляция в конкретном предприятии.

Существует три основных варианта устройства вентиляции на предприятиях общепита:

  • вентиляция в обеденных залах и помещении горячего цеха;
  • вентиляция горячего цеха и монтаж кондиционеров в обеденном зале;
  • установка кондиционеров в помещениях горячего цеха и обеденных залах.

Наиболее популярным вариантом является устройство вентиляционной системы в горячем цеху и монтаж кондиционеров в обеденном зале.

Приступая к необходимым расчетам, следует начать непосредственно с кухни – горячего цеха. Учитывая, что обеденные залы и горячий цех связаны между собой раздаточным окном, необходимо позаботиться о предотвращении попадания запахов и тепла из горячего цеха в обеденный зал. Этого можно добиться, обеспечив перетекание воздуха из зала в цех со скоростью как минимум 0,35м/с. Поэтому расчет потребляемого воздуха для обеденного зала целесообразно рассчитывать, исходя из расчета нормативной вентиляции горячего цеха.

Существует несколько методов для определения потребности воздухообмена в горячем цеху пищевого предприятия.

Метод первый: расчет потребности по кратности воздухообмена

Для производства расчетов с соблюдением всех установленных законодательством норм вентиляции предприятий общепита можно воспользоваться нормативной таблицей, в которой указана кратность воздухообмена для всех типов помещений с воздушных температур в зимний и переходный сезоны.

Таблица 1

Для теплого периода года микроклимат предприятий общественного питания должен поддерживаться в следующих пределах:

  • комфортная температура: 21-25 градусов по Цельсию;
  • влажность воздуха: 60-40 %;
  • скорость воздушного потока: меньше чем 2 м/с.

При проектировании вентиляции в предприятии общественного питания, не имеющего отдельно стоящего здания, его система вентиляции должна иметь отдельную от здания, в котором расположено предприятие, схему. Однако допускается присоединение вентиляционных каналов к основному вентиляционному узлу здания.

При расчете вентиляции кухни ресторана необходимо иметь в виду, что для каждой группы помещений должна быть спроектирована отдельная система вентиляции воздуха.

Для крупных предприятий можно выделить отдельные группы помещений:

  • горячий цех и моечная;
  • обеденный зал;
  • производственные и административные помещения;
  • помещения санитарно-гигиенического назначения (уборные, умывальные комнаты);
  • камеры – холодильники для хранения скоропортящихся продуктов;
  • охлаждаемые камеры для сбора и хранения пищевых отходов.

Если предприятие имеет менее 50 посадочных мест, для него может быть спроектирована общая система вентиляции для всех помещений.

Она должна быть рассчитана таким образом, чтоб обеспечить эффективное поглощение теплового избытка из обеденного зала и иметь в горячем цеху локальную приточно-вытяжную систему с местным притоком и отсосом грязного воздуха. При этом подача приточного воздуха должна осуществляться в рабочую зону, 40-60% которого должно перетекать в обеденный зал через двери и раздаточное окно.

Моечные машины, расположенные в рабочей зоне, должны иметь отдельную вытяжную систему. Компенсация удаляемого воздуха обеспечивается приточной подачей воздуха в соседнее помещение или непосредственно в моечную комнату.

Рассчитать расход потребности притока и вытяжки воздуха можно, исходя из приведенных в таблице 2 данных, применяя коэффициент одновременности работы оборудования, который обычно имеет значение 0,7.

Расчет проекта в подарок!

Таблица 2.

Расход воздуха по модулированному оборудованию

В основном для вентиляции профессиональных кухонь используются вытяжные зонты. Они бывают двух видов:

  • С жироулавливателем. Корпус такого вида зонтов изготавливается из нержавеющей стали, что облегчает использование в эксплуатации и соблюдение санитарно-гигиенических норм. Однако жироулавливающие фильтры значительно снижают мощность выдуваемого потока воздуха; стоимость такого типа вытяжки достаточно высокая.
  • Купольные зонты. Принцип их работы – загрязненный горячий воздух, обогащенный капельками жира и имеющий неприятный запах, собирается под куполом и принудительно выдувается через общую систему вентиляции. Здесь есть также свои недостатки – весь жир скапливается в зонте, кроме того, вытяжные вентиляторы центробежного типа не имеют большой мощности. Однако, несмотря на то, что такой зонт требует постоянной очистки и мытья, его монтаж обходится гораздо дешевле, что и послужило их популярности в кухнях ресторанов, кафе и столовых.

Производя расчет вентиляции, надо учесть, что зонт с недостаточным расходом воздуха может оказаться малоэффективным и не обеспечить защиту помещений от распространения загрязненного воздуха. Зонт с излишним воздухозабором приведет к лишним расходам на электроэнергию.

Исходя из сказанного, для каждого конкретного случая необходимо определить оптимальный расход воздуха, который зависит от типа и высоты установки зонта, оборудования горячего цеха, наличия краевых воздушных завес для предотвращения попадания горячего воздуха из горячего цеха в остальные помещения, типа приготовляемой пищи.

Метод второй: расчет скорости всасывания.

Рассмотрим его на примере расчета вентиляции кухни детского сада

Исходные параметры:

  1. площадь горячего цеха – 15 м2;
  2. высота помещения – 3 м.;
  3. оборудование:
  • Плита на 4 конфорки, мощность – 11,5 кВт;
  • Духовая печь – 5 кВт;
  • Сковорода электрическая опрокидывающаяся – 15 кВт;
  • Фритюрница электрическая на 30 кг, 10 л масла – 7,5 кВт;
  • Электромармит на водяной бане, 60 л. – 15 кВт;
  • Конвектомат электрический шестиуровневый – 10 кВт.

Общая теплонапряженность оборудования горячего цеха составляет

х 1000 / 15 = 4267 Вт/кв.м

Согласно МГСН 4.14-98, показатель теплонапряженности в горячих цехах не должен превышать 200-210 Вт на 1 кв. м площади производственного помещения.

По методике, разработанной немецкими учеными, кратность воздухообмена для помещений разного назначения и высоты горячего цеха имеет следующие показатели:

Таблица 3

Согласно таблицы, расход удаляемого горячего воздуха для помещения с площадью 15 м2 и высотой потолков 3 м составит:

15 х 3 х 30 = 1350 куб.м/час

При расчете скорости всасывания необходимо учесть, что эффективность удаления загрязненного воздуха с витающими в нем частицами жира достигается при обеспечении минимально допустимой скорости воздушного потока в области между фронтальной и боковыми поверхностями плиты и нижним краем воздухоулавливающего зонта. В расчет берутся только не примыкающие к стенам боковые поверхности. Значение скорости зависит от типа оборудования горячего цеха и в данном случае лежит в интервале 0,2 м/с (мармит) – 0,5 м/с (фритюрница). Отсюда расчетная средняя скорость воздушного потока составляет 0,3 м.с. Для лучшего обеспечения оттока загрязненного воздуха края зонта должны выступать за края оборудования цеха на 150-300 миллиметров, в зависимости от размеров оборудования и высоты расположения зонта.

Если учесть, что в данной столовой:

  • пристенный зонт имеет габариты 1200*4000 мм.;
  • высота подвеса зонта составляет 1900 мм.;
  • технологическое оборудование имеет высоту 850 мм и габариты 900*4000 мм;
  • задняя и 2 боковая поверхности оборудования и зонта примыкают к стенам,

Вычисляем площадь ограниченных краями зонта и оборудования плоскостей.

При длине плоскости, равной 4000 мм, и высоте 1,05 м (исходя из расчета : ½=1,05), площадь поверхности, через которую проходит воздушный поток, составляет: 4,0 х 1,05 = 4,2 кв.м

Если средняя скорость воздушного потока принята 0,3 м/с, то расход воздуха в вытяжке составит: 4,2 х 0,3 х 3600 = 4536 м³/час

При расположении оборудования и зонта без примыкания к стенам расход воздуха значительно увеличится за счет увеличения площади прохождения воздушного потока.

Воспользовавшись методом расчета скорости всасывания, можно легко рассчитать мощность вытяжного зонта для обеспечения эффективной вытяжки.

Метод четвертый: по типу оборудования

Суть метода – определить расход воздуха для каждой единицы оборудования с последующим их суммированием:

Таблица 6

Согласно этой методике, учитывается площадь оборудования горячего цеха, без учета его мощности.

Исходя из данных для рассчитываемой кухни детского сада, расчетная норма расхода удаляемого воздуха составит:

  • фритюрница – 1000 м³/час;
  • плита + духовой шкаф – 1000+300=1300 м³/час;
  • мармит – 500 м³/час;
  • сковорода опрокидывающаяся – 1000 м³/час;
  • конвектомат — 1000 м³/час.

С коэффициентом одновременности 0,65 общий расход удаляемого воздуха составит:

(1000 + 1300 + 500 + 1000 + 1000) х 0,65 = 3120 м³/час.

Если сравнивать все четыре приведенных метода расчета, то мы увидим, что метод кратностей воздухообмена является наименее корректным для современных видов технологического оборудования и не может применяться для кухонь, оборудованных вентиляцией с традиционными вытяжными зонтами. Если вентиляционная система горячего цеха оснащена фильтрующими потолками, расчетные расходы нужно уменьшить на 20-25%; наличие зонтов с функцией притока – вытяжки воздуха уменьшает расход на 30-40%.

Источник: https://climat-78.ru/main/stati-klimaticheskij-czentr/raschet-ventilyaczii-kuxni

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *