Кратность воздухообмена: расчет и таблицы для различных помещений

Понятие воздухообмена

Основные требования при проектировании систем кондиционирования включают определение числа циклов воздухообмена. Под этим термином понимается создание условий для обеспечения циркуляции и полной замены объема кислорода в сооружении. Этот параметр зависит от концентрации в воздухе вредных компонентов, наличия мест выделения избыточного количества тепла, влаги и кратности смены объема кислорода в помещении.

Кратность воздухообмена является показателем, определяющим степень интенсивности полной смены объема кислорода. Другими словами организованный, и регулируемый воздухообмен определяется как количество полных циклов смены кислорода в течение часа. Этот параметр относится к санитарным нормам и определяет степень безопасности и комфортность нахождения человека в здании.

Воздухообмен бывает естественного и искусственного типа. При этом в первом случае приток воздуха обеспечивается за счет перепада давления воздуха внутри комнаты и за ее пределами. Во втором варианте замещение объема воздушных масс предусматривает использование систем принудительной подачи кислорода, попадание через проемы в дверях и стенах и выполнение проветривания помещений.

Организация удаления загрязненного кислорода предусматривает обустройство систем вытяжки в помещениях, имеющих наиболее загрязненный воздух. В условиях квартиры такими местами могут быть ванна, туалет и кухня, в первых двух случаях система вентиляции может оснащаться устройствами, обеспечивающими всасывание загрязненного воздуха или воздушными клапанами, в случае с кухней, в большинстве случае речь идет об оснащении пространства над плитой различными типами вытяжных зонтов.

Этапы

Подбор оптимальной по мощности и стоимости системы воздухообмена проходит пошагово. Порядок проектирования очень важен, так как от его соблюдения зависит эффективность работы конечного продукта:

• Определение типа вентсистемы. Проектировщик анализирует исходные данные. Если требуется проветрить небольшое жилое помещение, то выбор падает на приточно-вытяжную систему с естественным побуждением. Этого будет достаточно, когда расход воздуха небольшой, вредных примесей нет. Если требуется рассчитать большой венткомплекс для завода или общественного здания, то предпочтение отдаётся механической вентиляции с функцией подогрева/охлаждения приточки, а если понадобится, то и с расчётом по вредностям.
• Анализ выбросов. Сюда входит: тепловая энергия от осветительных приборов и станков; испарения от станков; выбросы (газы, химикаты, тяжёлые металлы).
• Расчет воздухообмена. Задача систем вентилирования – удаление из помещения избытков тепла, влаги, примесей с равновесной или чуть отличающейся подачей свежего воздуха. Для этого определяется кратность воздухообмена, согласно которой подбирается оборудование.
• Подбор оборудования. Производится по полученным параметрам: требуемый объем воздуха на приточку/вытяжку; температура и влажность внутри помещения; наличие вредных выбросов, подбираются вентустановки или готовые мультикомплексы. Самый важный из параметров – объём воздуха, необходимый для поддержания проектной кратности. Фильтры, калориферы, рекуператоры, кондиционеры и гидравлические насосы идут как дополнительные устройства сети, обеспечивающие качество воздуха.

Расчет кратности воздухообмена

где a – длина помещения;b – ширина комнаты;h – высота помещения.

где Кв – кратность воздухообмена;Qвозд – подача чистого воздуха, поступающего в комнату в течение 1 часа.

Согласно приведенным формулам, единицей измерения кратности воздухообмена является количество полных циклов замены кислорода в комнате в час или 1/ч.

Используя естественный тип воздухообмена можно добиться 3-4 кратной замены воздуха в помещении в течение 1 часа. При необходимости увеличения интенсивности воздухообмена рекомендуется прибегать к использованию механических систем, обеспечивающих принудительную подачу свежего или устранение загрязненного кислорода.

Расчёт выбросов

Объём воздухообмена и интенсивность работы системы зависят от двух этих параметров:

• Нормы, требования и рекомендации, прописанные в СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», а также другой, более узкоспециализированной нормативной документации.
• Фактические выбросы. Рассчитываются по специальным формулам для каждого источника, и приведены в таблице:

Тепловыделения, Дж
Двигатель электрический		N – мощность двигателя по номиналу, Вт; K1 – загрузочный коэффициент 0,7-0,9 k2η - коэффициент работы в одно время 0,5-1.
Приборы освещения
Человек		n – расчётное число людей для этого помещения; q – количество теплоты, которое выделяет организм одного человека. Зависит от температуры воздуха и интенсивности работы.
Поверхность бассейна		V – скорость движение воздуха над водной поверхностью, м/с; Т – температура воды, С F – площадь водного зеркала, м2
Влаговыделение, кг/ч
Водная поверхность, например бассейн		Р - коэффициент массоотдачи; F-площадь поверхности испарения, м2; Рн1, Рн2 - парциальные давления насыщенного водяного пара при определенной температуре воды и воздуха в помещении, Па; РБ – давление барометрическое. Па.
Мокрый пол		F - площадь мокрой поверхности пола, м2; tс, tм – температуры воздушных масс, замеренные по сухому/мокрому термометру,С.

Используя данные, полученные в результате вычисления вредных выделений, проектировщик продолжает рассчитывать параметры вентиляционной системы.

Методы расчета для помещений жилого дома

Приток необходимого количества воздуха в жилых помещениях в зависимости от типа комнаты может обеспечиваться через автономные воздушные клапана в стенах с регулируемыми параметрами открывания, форточки, двери, фрамуги и окна. Специалисты обращают внимание проектировщиков на то, что при расчете показателей полной замены воздуха в жилых комнатах, необходимо учитывать ряд параметров, среди которых:

• назначение помещения;
• количество постоянно находящихся в сооружении людей;
• температура и влажность воздуха в помещении;
• количество работающих электрических приборов и норма выделяемого ими тепла;
• тип естественной вентиляции и обеспечиваемые им показатели кратности замены кислорода в течение 1 ч.

Для создания комфортных условий согласно нормам СП 54.13330.2016 величина воздухообмена должна составлять:

1. При площади помещения, приходящегося на 1 человека в размере менее 20 м² для детских комнаты в квартире, спален, гостиных и общих помещений подача воздуха должна составлять 3 м³/ч на 1 м² площади каждой из комнат.
2. При общей площади в расчете на одного человека превышающей 20 м², интенсивность воздухообмена должна составлять 30 м³/ч на 1 человека.
3. Для кухни, оснащенной электрической плитой минимальные показатели подачи кислорода не могут быть меньше 60 м³/ч.
4. Если на кухне используется газовая плита, минимальное значение нормы воздухообмена увеличивается до 80-100 м³/ч.
5. Нормативные показатели кратности воздухообмена для вестибюлей, лестничных клеток и коридоров составляет 3 м³/ч.
6. Параметры воздухообмена несколько возрастают при увеличении влажности и температуры в помещении и составляют для сушильных, гладильных и постирочных комнат 7 м³/ч.
7. При организации в жилом помещении ванной и уборной, расположенных отдельно друг от друга, норма воздухообмена должна быть не меньше 25 м³/ч, при совмещенном расположении санузла и ванной комнаты, этот показатель увеличивается до 50 единиц.

Учитывая то, что при готовке помимо пара образуется ряд летучих соединений с содержанием масла и гари, при организации системы воздухообмена на кухне необходимо исключить попадание этих веществ в пространство жилых комнат. Для этого воздух кухонного помещения за счет создания тяги в вентиляционном канале, высотой не менее 5 м и использования специального вытяжного зонта удаляется наружу.

Такой тип организации ротации воздушных масс обеспечивает устранение и избыточного количества тепла. Однако во избежание попадания отработанного воздуха в квартиры, расположенные на верхних этажах при строительстве сооружения выполняется воздушный затвор, обеспечивающий изменение направления воздушного потока.

Обеспечение требуемых норм воздухообмена в дошкольных организациях является базовым условием здоровья и нормальной умственной активности малышей. Однако при обеспечении вентиляции необходимо исключать возможность возникновения сквозняков, учитывая это требование, проветривание в детских дошкольных организациях осуществляется в соответствии с распорядком дня учреждения.

Согласно нормам, обозначенным в СНиП 41.21-2003, для обеспечения проветривания кратность воздухообмена в классе для занятий, раздевалке, игровой комнате и в спальне для детей в возрасте до 2 лет должна составлять 1,5 ед/час. Более строгие требования предъявляются при обеспечении полной замены в области умывальника, туалета, медицинского пункта и кухни, для которых этот показатель составляет 2-3 ед/час.

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

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.

Способ №2

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.

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

L=k×V, где

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

Расчёт сечения

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.

где a,b – размеры сторон канала, м.

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

H = P Pд.

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:

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

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

Административные и бытовые здания

Как уже упоминалось, показатели кратности имеют различные значения для разных зданий, при этом в части случаев эксплуатация систем обеспечения ротации воздушных масс, предусматривает использование естественной вентиляции и в холодное время года. При этом, в части используемых помещений, например душевых и уборных вытяжная система вентиляции должна работать более интенсивно, чем система подачи свежего кислорода в комнатах общего назначения.

Таблица кратности для торговых помещений.

При обеспечении смены воздуха в кафе организация системы вентиляции и кондиционирования должна обеспечить кратность замены воздуха в приточной системе на уровне 3 ед/ч, для системы вытяжки этот показатель должен составлять 2 ед/час. Расчет системы полной замены воздуха в торговом зале зависит от типа используемой вентиляции.

Таблица кратности для помещений кафе

где Qпом – количество выделяемой в помещение теплоты;ρ – плотность воздуха;c — теплоемкость воздуха;t вывод — температура воздуха, удаляемого при помощи вентиляции;t подав — температура воздуха, подаваемого в помещение.

Организация системы обмена воздуха в котельной исходит из типа используемого котла и должна обеспечивать 1-3 кратную замену всего объема кислорода в течение часа.

Учреждения здравоохранения

При занятиях в спортивном зале кратность обмена воздуха играет важную роль, поскольку во время физических нагрузок необходимо обеспечить поступление свежего кислорода в легкие каждого из посетителей с учетом достаточно больших объемов зала. Таким образом, требования оговаривают необходимость обеспечения поступления в спортзал при наличии посетителей 80 м3/ч воздуха.

Расчет кратности воздухообмена для бассейна исходит из количества находящихся в нем людей и должен составлять 20 м³/ч в расчете на 1 человека. В то же время, учитывая специфику нахождения в сауне, в бане, необходимо обеспечить смену 10 м³ воздуха в течение каждого часа. При этом учитывая большие объемы вырабатываемого насыщенного пара, можно вести расчет воздухообмена по влаговыделениям.

Наибольшие значения показатель кратности воздухообмена в учреждениях, относящихся к системе здравоохранения, имеет для палат, в которых производится стационарное лечение пациентов с обнаруженными патологиями инфекционного (160 м³/ч) и неинфекционного (80 м³/ч) происхождения.

Согласно нормативам большая часть других помещений, включая кабинеты врачей и процедурные комнаты должна иметь кратность вытяжки при естественном типе организации воздухообмена, равную 1-2 ед/ч.

Отдельным пунктом следует упомянуть организацию системы вентиляции операционных кабинетов. В них согласно современным требованиям должна использоваться 3 кратная система очистки воздуха, при этом работающие устройства должны обеспечивать минимальный приток 1200 м³ воздуха в час.

Ошибки при проектировании

На этапе создания проекта нередко встречаются ошибки и недоработки. Это может быть превышенный шумовой фон, обратная или недостаточная тяга, задувание (верхние этажи многоэтажных жилых домов) и другие проблемы. Часть из них можно решить и после завершения монтажа, с помощью дополнительных установок.

Яркий пример низкоквалифицированного расчета - недостаточная тяга на вытяжке из производственного помещения без особо вредных выбросов. Допустим, вентканал заканчивается круглой шахтой, возвышающейся над крышей на 2 000 – 2 500 мм. Поднимать её выше не всегда возможно и целесообразно, и в подобных случаях используется принцип факельного выброса.

Методика расчёта вентиляции позволяет получить качественную внутреннюю среду, правильно оценив негативные факторы, её ухудшающие. В компании «Мега.ру» работают профессиональные проектировщики инженерных систем любой сложности. Мы оказываем услуги на территории Москвы и соседних областей. Также компания успешно занимается удалённым сотрудничеством. Все способы связи указаны на странице «Контакты», обращайтесь.

В заключении

https://www.youtube.com/watch?v=G4lzg7JL_JY

Кратность полной замены кислорода является показателем, определяющим комфортность и безопасность пребывания в помещении. Этот параметр отличается для помещений, имеющих различное назначение, и определяется по одной из приведенных методик исходя из показателя, определяющего подачу чистого кислорода в час и объема сооружения.