Как найти кратность 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;

ρ_В
— 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
b_п
– 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 ρ_В
= 1 л/м³.
В атмосферном воздухе углекислого газа
содержится 0,035 %, т. е. ρ_о
= 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.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Содержание 

1. Способы расчета воздухообмена

1.1. По кратностям воздухообмена в зависимости от специфики помещений;

1.2. По площади помещений;

1.3. По количеству пребывающих в помещениях людей.

2. Подбор воздуховода

3. Общие требования к системам вентиляции.

Для того чтобы выбрать необходимую нам систему вентиляции, нужно знать, сколько же воздуха надо подавать или удалять с того или иного помещения, т.е. необходимо узнать воздухообмен в помещении или в группе помещений.

Это позволит выбрать тип и модель вентилятора и произвести расчет воздуховодов.

Существует несколько способов расчета воздухообмена:

• по кратностям воздухообмена в зависимости от специфики помещений;
• по площади помещений;
• по количеству пребывающих в помещениях людей.

1.1. Расчет по кратностям

Представляет из себя наиболее сложный вариант.  При его выполнении учитывается назначение каждой отдельной комнаты и нормативы по кратности воздухообмена для каждой из них. При этом учитывается температура воздуха в каждом конкретном помещении. 

Кратность воздухообмена – это величина, значения которой показывают, какое количество раз в течение одного часа в помещении осуществляется полная замена воздуха. Кратность сильно зависит от объема конкретного помещения.

 Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в помещениях следует принимать в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1. Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в помещениях жилых зданий 

Таблица 2. Кратность воздухообмена в помещениях  согласно СНиП 31-01-2003

Помещение	Кратность или величина воздухообмена, м3 в час, не менее
в нерабочем режиме	в режиме обслуживания
Спальная, общая, детская комнаты	0,2	1,0
Библиотека, кабинет	0,2	0,5
Кладовая, бельевая, гардеробная	0,2	0,2
Тренажерный зал, бильярдная	0,2	80 м3
Постирочная, гладильная, сушильная	0,5	90 м3
Кухня с электроплитой	0,5	60 м3
Помещение с газоиспользующим оборудованием	1,0	1,0 + 100 м3 на плиту
Помещение с теплогенераторами и печами на твердом топливе	0,5	1,0 + 100 м3 на плиту
Ванная, душевая, уборная, совмещенный санузел	0,5	25 м3
Сауна	0,5	10 м3 на 1 человека
Машинное отделение лифта	—	По расчету
Автостоянка	1,0	По расчету
Мусоросборная камера	1,0	1,0

Для общих комнат и спален кратность составляет единицу на приток.

В гардеробной – полуторакратный, а в помещении для стиральной машины – полукратный на вытяжку.

Однократный воздухообмен – это когда в течение часа в помещение подали свежий и удалили «отработанный» воздух в количестве, равном одному объему помещения.

Если в таблице не указана какая-либо комната, рассчитайте для нее норму вентиляции жилых помещений по данным 3 куба воздуха в час на 1 кв.

Для жилых комнат, не имеющих естественной вентиляции (например, не открываются окна), на каждого человека «положен» минимальный расход воздушной массы, равный 60 м3/час.

Это касается прежде всего тех помещений, где человек обычно находится в активном, бодрствующем состоянии.

В то же время в спальнях, оборудованных системой естественного проветривания, допускается меньший расход воздуха — от 30 м3/час на каждого человека.

Приточный воздух из жилых помещений должен беспрепятственно перемещаться в подсобные: кухню, туалет, ванную комнату

Формула для расчета вентиляции:

L = n · V,

где L – расход воздуха, м3/ч;
n – нормируемая кратность воздухообмена, ч–1;
V – объем помещения, м3.

Для расчета воздухообмена группы помещений их можно рассматривать как единый воздушный объем, который должен отвечать условию: 

ΣLпр = ΣLвыт, т. е. количество подаваемого воздуха должно быть равно количеству удаляемого.

Последовательность расчета вентиляции по кратностям следующая:

1. Считаем объем каждого помещения в доме.

2. Подсчитываем для каждого помещения кратность по формуле: L=n*V.

Для этого предварительно выбираем из таблицы 1 норму по кратности воздухообмена для каждого помещения. Для большинства помещений нормируется только приток или только вытяжка. Для некоторых, например кухня-столовая и то и другое. Прочерк означает, что в данное помещение не нужно подавать (удалять) воздух.

Для тех помещений, для которых в таблице вместо значения кратности воздухообмена указан минимальный воздухообмен (например, ≥90м3/ч для кухни), считаем требуемый воздухообмен равным этому рекомендуемому.

В самом конце расчета, если уравнение баланса (∑ Lпр и ∑ Lвыт) у нас не сойдется, то значения воздухообмена для данных комнат мы можем увеличивать до требуемой цифры.

Если в таблице нет какого-либо помещения, то норму воздухообмена для него считаем, учитывая что для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м3/час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения. Т.е. считаем воздухообмен для таких помещений по формуле: L=Sпомещения*3.

Все значения L округляем до 5 в большую сторону, т.е. значения должны быть кратны 5.

3. Суммируем отдельно L тех помещений, для которых нормируется приток воздуха, и отдельно L тех помещений, для которых нормируется вытяжка. Получаем 2 цифры: ∑ Lпр и ∑ Lвыт

4. Составляем уравнение баланса ∑ Lпр = ∑ Lвыт.

Если ∑ Lпр > ∑ Lвыт , то для увеличения ∑ Lвыт до значения ∑ Lпр увеличиваем значения воздухообмена для тех помещений, для которых мы в 3 пункте приняли воздухообмен равным минимально допустимому значению.

Рассмотрим расчеты на примере.

Дом площадью 146м².

Чтобы провести расчет для вентиляционной системы по кратностям, для начала нужно составить список всех помещений в доме, записать их площадь и высоту потолков.

Например, в доме имеются следующие помещения:

• кухня площадью 20 м²;
• спальня — 24 м²;
• рабочий кабинет — 18 м²;
• гостиная — 42 м²;
• прихожая — 10 м²;
• туалет — 2 м²;
• ванная — 4 м².

Высота потолков равна 3,5 м. 

Узнаем объем каждой комнаты: 

Умножаем высоту на площадь комнаты, получаем объем, измеряемый в кубометрах (метрах кубических, м3).   Можно узнайть объем каждой комнаты умножив длину, высоту и ширину стен.

• кухня — 70 м³;
• спальня — 84 м³;
• рабочий кабинет — 63 м³;
• гостиная — 147 м³;
• прихожая — 35 м³;
• туалет — 7 м³;
• ванная — 14 м³.

Используя таблицу «Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в помещениях жилых зданийнужно»  произведем  расчёт необходимый объем воздуха помещений по формуле

L=n*V, где n – нормируемая кратность воздухообмена, час–1; V – объем помещения, м³, увеличив каждый показатель до значения, кратного пяти. 

Если в таблице стоит прочерк, значит комната не нуждается в вентилировании. Для большинства комнат можно делать только приток или вытяжку. 

Для тех помещений, для которых в таблице вместо значения кратности воздухообмена указан минимальный воздухообмен (например, ≥90м3/ч для кухни), считаем требуемый воздухообмен равным этому рекомендуемому.

• кухня — 70 м³  — не менее 90 м³;
• спальня — 84 м³ х1 = 85 м³;
• рабочий кабинет — 63 м3 х 1= 65 м³ ;
• гостиная — 130 м³;  Гостиная не указана в таблице, рассчитаем для нее норму вентиляции жилых помещений по данным 3 куба воздуха в час на 1 кв. м, то есть по формуле: L=S*3, где S является площадью комнаты.
• прихожая —  в таблице стоит прочерк, значит комната не нуждается в вентилировании;
• туалет — 7 м³ — не менее 50 м³;
• ванная — 14 м³ — не менее 25 м³.

Теперь нужно отдельно суммировать сведения по помещениям, в которых осуществляется приток воздуха, и отдельно — комнаты, где установлены вытяжные вентиляционные устройства.

Для удобства записываем данные в таблицу:

Помещение	Lпр, м3/час	Lвыт, м3/час
Кухня	—	≥90
Спальня	85	—
Рабочий кабинет	65	—
Гостиная	130	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 280	∑ Lвыт = ≥ 165

Теперь следует сравнить полученные суммы. 

Очевидно, что необходимый приток превышает вытяжку на 115 м³/ч. 

∑ Lпр = ∑ Lвыт:280<165 м³/час,

В итоге у вас должно сойтись уравнение объема притока и объема вытяжки. Если этого не произошло, число воздухообмена в этих помещениях можно увеличить до необходимого показателя. 

Рекомендуется осуществлять распределение равномерно, по всем помещениям. Можно прибавить значения вытяжки для тех комнат, где требуется более сильная вентиляция или там, где значения были минимально допустимые – в санузле и кухне. 

Важно распределить движение потоков воздуха таким образом, чтобы в доме не оставалась влага, не застаивались различные запахи.

В данном случае увеличиим показатель по кухне на 115 м3/час. 

После правок результаты расчета будут выглядеть следующим образом:

Помещение	Lпр, м3/час	Lвыт, м3/час
Кухня	—	205
Спальня	85	—
Рабочий кабинет	65	—
Гостиная	130	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 280	∑ Lвыт =280

Теперь уравнение воздушных балансов ∑ Lпр = ∑ Lвыт выполняется.  

Объемы по притоку и вытяжке равны, что соответствует требованиям при расчетах воздухообмена по кратностям.

Расчет по площади помещения

Наиболее простой метод расчета. Он производится на основании норм, которые регламентируют подачу свежего воздуха для жилых помещений в размере 3 м3/час на 1 м2 площади пространства.
Т.е. за основу принимается следующая норма: каждый час в дом должно поступать по три кубических метра свежего воздуха на каждый квадратный метр площади.

Количество людей, которые постоянно проживают в доме, при этом не учитывается.

Воздух поступает через спальню и гостиную, а удаляется из кухни и санузла

Рассмотрим расчеты на примере.

Есть дом площадью 146 м².

Считаем воздухообмен по формуле: ∑ L= ∑ Lпр= ∑ Lвыт =∑ Sпомещения х 3.

∑ Lвыт 3=146 х 3=438м³/час.

Расчет по санитарно-гигиеническим нормам

В этом случае для вычислений используют не площадь, а данные о количестве постоянных и временных жильцов. Для каждого постоянно проживающего необходимо обеспечить приток свежего воздуха в  в размере 60 м³/час. Если в помещении регулярно присутствуют временные посетители, то на каждого такого человека нужно прибавить еще по 20 м³/час. 
 

Рассмотрим расчеты на примере.

Условия остаются прежние. Дом площадью 146м2. Только добавим информацию, что в доме живут два человека и еще двое пребывают в помещении нерегулярно.

В доме имеются следующие помещения:

• кухня площадью — 20 м²;
• спальня — 24 м²;
• рабочий кабинет — 18 м²;
• гостиная — 42 м²;
• прихожая — 10 м²;
• туалет — 2 м²;
• ванная — 4 м².

Расчет выполняется отдельно для каждого помещения в соответствии с нормой 60 куб.мчел для постоянных жильцов и 20 куб.мчас для временных посетителей. Для гостиной принимаем двух постоянных жителей и двух временных (как правило, количество постоянных и временных людей, определяется техническим заданием заказчика).

• Спальня — 2 чел * 60 = 120 м³час;
• Рабочий кабинет — 1 чел. * 60 = 60 м³час;
• Гостиная 2 чел * 60 + 2 чел * 20 = 160 м³час;

Для количества постоянных и временных обитателей дома не существует каких-то строгих правил, эти цифры определяются исходя из реальной ситуации и здравого смысла.

Вытяжку рассчитывают по нормам, изложенным в таблице, приведенной выше, и увеличивают до суммарного показателя по притоку:

•  Кухня — 20 м³ — не менее 90 куб.м³/ч;
• Туалет  — 2 м² — не менее 50 куб.м³/ч;
• Ванная — 4 м³ — не менее 50 куб.м³/ч.

Для удобства записываем данные в таблицу:

Помещение	Lпр, м3/час	Lвыт, м3/час
Кухня	—	≥90
Спальня	120	—
Рабочий кабинет	60	—
Гостиная	160	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 340	∑ Lвыт = ≥ 165

Из табоицы видно, что количество приточного воздуха превышает вытяжной на 175 м³/час. Поэтому количество вытяжного воздуха необходимо увеличить на 175 м3/час. Его можно равномерно распределить между кухней, санузлом и ванной, а можно подать в одно из этих трех помещений, например кухню. Т.е. в таблице изменится Lвыт.кухня и составит Lвыт.кухня=265 м³/час.

Из спальни, кабинета и гостинной воздух будет перетекать в ванную, санузел и кухню, а оттуда посредством вытяжных вентиляторов (если они установлены) или естественной тяги удалятся из квартиры.

Такое перетекание необходимо для предотвращения распространения неприятных запахов и влаги.

Таким образом, уравнение воздушных балансов ∑ Lпр = ∑ Lвыт: 340=340 м³/час — выполняется.

Сравнение расчетов

Из всех вышепредложенных примеров видно, что значение воздухообмена в каждом из вариантов разное. 

(∑ Lвыт1=280 м³/час < ∑ Lвыт3=340 м³/час < ∑ Lвыт2=438 м³/час).

Все три варианта являются правильными согласно норм.

Однако, первый третий более простые и дешевые в реализации, а второй немного дороже, но создает более комфортные условия для человека.

Как правило, при проектировании выбор варианта расчета зависит от желания заказчика, точнее от его бюджета.

Подбор воздуховода

Мы посчитали воздухообмен, теперь  можем выбрать схему реализации системы вентиляции и произвести расчет воздуховодов системы вентиляции.

Для вентиляционных систем используют прямоугольные и круглые воздуховоды. Если вы выбираете прямоугольный воздуховод, следите, чтобы соотношение сторон не превышало 3:1, иначе вентиляция будет постоянно шуметь, а давление в ней будет недостаточно высокое (не будет тяги).

Кроме этого, при выборе необходимо учитывать, что нормальная скорость в магистрали должна достигать около 5 м/с (в ответвлениях примерно 3 м/с). Чтобы определить необходимые размеры сечения, воспользуйтесь диаграммой ниже – на ней изображена зависимость размера сечения от расхода воздуха и скорости его движения.

Горизонталями отмечен расход воздуха, вертикалями – скорость, косыми линиями – соответствующие размеры воздуховода.

                 Диаграмма зависимости сечения воздуховодов от скорости и расхода воздуха

На диаграмме горизонтальные линии отображают значение расхода воздуха, а вертикальные линии – скорость.

Косые линии соответствуют размерам воздуховодов.

Подбираем сечение ответвлений магистрального воздуховода (которые заходят непосредственно в каждую комнату) и самого магистрального воздуховода для подачи воздуха расходом L=438 м3/час. 

Если воздуховод с естественной вытяжкой воздуха, то нормируемая скорость движения воздуха в нем не должна превышать 1м/час. Если же воздуховод с постоянно работающей механической вытяжкой воздуха, то скорость движения воздуха в нем выше и не должна превышать 3 м/с (для ответвлений) и 5 м/с для магистрального воздуховода.

Подбираем сечение воздуховода при постоянно работающей механической вытяжке воздуха.

Слева и справа на диаграмме обозначены расходы, выбираем наш (438 м3/час).

Далее, движемся по горизонтали до пересечения с вертикальной линией соответствующей значению 5 м/с (для максимального воздуховода).

Теперь, по линии скорости опускаемся вниз до пересечения с ближайшей линией сечения.

Получили, что сечение нужного нам магистрального воздуховода 160х160 мм или Ø180 мм.

Для подбора сечения ответвления движемся от о расхода 438 м3/час по прямой до пересечения со скоростью 3 м3/час.

Получаем сечение ответвления 200х200 мм или Ø 225 мм.

Эти диаметры будут достаточными при установке только одного вытяжного канала, например на кухне.

Если же в доме будет установлено 3 вытяжных вентканала, например в кухне, санузле и ванной комнате (помещения с самым загрязненным воздухом), то суммарный расход воздуха, который нужно отвести мы делим на количество вытяжных каналов, т. е. на 3. И уже на эту цифру подбираем сечение воздуховодов.
 

Данная диаграмма подходит только для подбора сечений механической вытяжки. 

Если в доме есть бассейн необходимо использовать системы осушения воздуха, возможна система осушения воздуха с подмесом свежего воздуха.

Использование осушителей — это наиболее простой и, соответственно, более дешевый способ.

Общие требования к системам вентиляции.

• Вытяжной воздух выбрасываем наружу выше кровли. При естественной вытяжной вентиляции, все каналы выводят выше кровли. При механической вытяжной вентиляции – воздуховод так же выводят выше кровли либо внутри здания, либо снаружи.
• Забор свежего воздуха при механической системе приточной вентиляции осуществляется с помощью заборной решетки. Ее необходимо размещать минимум на два метра выше уровня земли.
• Движение воздуха необходимо организовывать таким образом, чтобы воздух из жилых помещений двигался в направлении помещений с выделением вредностей (санузел, ванная, кухня).

Если вы строите частный дом или здание для своего предприятия, то, наверное, сталкивались со множеством стандартов и хотели бы уже о них забыть. Но безопасность должна стоять на первом месте, не так ли? Если думаете начать строительство или сделать искусственную вентиляцию для готового объекта, то взгляните на нормы кратности воздухообмена в помещениях, которые мы привели в этой статье. Добиться качественного результата не так уж сложно, если всему уделить должное внимание. Согласны?

Из статьи вы узнаете, что собой представляет воздухообмен, как его измеряют и какие существуют нормативные документы в этой сфере. Прочитайте также о нормах для конкретных помещений. Здесь же вы найдете примеры расчета кратности воздухообмена.

Кратность воздухообмена и ее значение

Воздухообмен — количественная величина, отражающая работу вентиляционной системы в закрытом пространстве.

Кратность — индикатор замещения воздушной массы за единицу времени, закладываемый при проектировании зданий и систем вентиляции. До того как выбрать показатель кратности, следует ознакомиться с правилами и разобраться с методами расчета.

Кратность воздухообмена — санитарный показатель состояния воздушной массы в помещении. От этого параметра зависит безопасность и комфорт людей. Допустимые значения регулирует государство — в строительных нормах и правилах (СНиП), сводах правил (СП), санитарных правилах и нормах (СанПиН) и ГОСТах. Кратность воздушного обмена показывает, сколько раз в течение часа воздух заменялся на новый.

В основе СНиПов по воздухозамещению лежат такие нюансы:

• предназначение постройки/помещения;
• температура и влажность воздуха;
• качество, интенсивность и пропускная способность естественной вентиляции;
• количество жильцов, работников и других людей постоянно или временно находящихся в помещении;
• теплопроизводительность работающих приборов;
• количество бытовой техники.

Есть 2 типа воздухообмена: естественный и искусственный. Естественный способ обмена заключается в движении воздушных масс за счет разницы давления. Из точек с большим давлением — в места с меньшим. Искусственный воздухообмен подразумевает работу вентиляторов, кондиционеров и других электрических устройств.

Формула кратности воздухообмена выглядит так:

N = Q возд / V пом, где:

N или n — кратность (раз в час);
Q возд — нужное количество свежего воздуха в час, м³/ч;
V пом — объем помещения, м³; если у комнаты сложная форма, объем нужно определять вместе со специалистами.

Естественное замещение воздуха ограничивается 3—4-кратным показателем, поэтому его движение иногда приходится усиливать механической вентиляцией.

Вентиляционные системы работают по 2 схемам: вытесняют старый воздух новым или перемешивают обе эти массы.

Для систем, работающих только на удаление воздуха, основная формула кратности выглядит следующим образом:

N = V у. в. / V пом, где:

V у. в. — объем удаляемого воздуха, м³/ч;
V пом — объем помещения, м³.

В удаляемый объем следует включать тепловые выделения и летучие вредные вещества.

Для приточной и вытяжной вентиляции рассчитывают также отдельные показатели кратности.

К примеру, для приточной системы его определяют так:

N пр = L пр / V пом, где:

L пр — производительность приточной системы, м³/ч;
V пом — объем помещения, м³.

Отдельная норма кратности для вытяжной вентиляции обычно больше на 1 или 2 единицы в час по сравнению с притоком, но в некоторых медицинских помещениях — наоборот. Общую кратность всегда измеряют по большему показателю.

Кратность воздухообмена, приведенная в СНиПах и санитарных нормах, имеет 4 выражения:

• количество раз в час;
• кубические метры в час — обычно для помещений стандартных размеров;
• кубические метры в час на человека;
• кубические метры в час на квадратный метр.

Последние два показателя — удельные нормы воздухообмена для помещений, где большую роль играет присутствие людей. Расчет на человека бывает полезным на производственных цехах, в магазинах и больницах. На этих объектах можно подсчитать количество людей и установить среднее число посетителей.

На одного сотрудника следует отводить 60 м³/ч, а на временного посетителя — 20 м³/ч. Удельная кратность выступает как информативный показатель при условии, что размеры помещения приближаются к стандартным.

Есть также коэффициент воздухообмена, определяемый формулой:

E = T / (2 × Y) × 100 %, где:

T — объем помещения или поступающий воздух;
Y — время замещения воздуха.

Коэффициент можно называть также качеством воздухозамещения. Показатель достигает 100 % в вентиляции, удаляющей старый воздух, и 50 % в вентиляционной системе, перемешивающей воздушные массы.

По нормативам кратности воздухообмена определяют требуемую производительность вентиляции.

Формула выглядит так:

L = n × V пом, где:

L — производительность, м³/ч;
n — нормативная кратность (раз в час);
V пом — объем помещения, м³.

Норматив кратности по умолчанию составляет 1—2 раз для жилых комнат и 2—3 для офисных помещений. Для санузлов норма сменяемости воздуха начинается от 3—5, а для кухонь — от 5—10.

Нормы кратности воздухообмена для помещений

Утепленная и герметичная конструкция домов приводит к снижению кратности воздухозамещения. В результате вредные микроорганизмы размножаются интенсивнее, и портится общая гигиена.

В нормах и правилах отобразили критические значения по воздухообмену, несоблюдение которых однозначно приведет к проблемам.

Для многоквартирных домов, различных помещений и зданий вывели нормы кратности воздухообмена — в СП 54.13330.2016.

К отдельным комнатам есть следующие требования:

• кухня с газоиспользующим оборудованием — 80—100 м³/ч;
• кухня с электроплитой и без газовых приборов — 60 м³/ч;
• ванная/душевая/туалет — 25 м³/ч;
• совмещенный санузел — 50 м³/ч;
• общая постирочная, сушильная, гладильная — 7;
• холл или коридор в многоквартирном доме — 3;
• жилая комната в квартире (детская, спальня) — 3 м³/ч на 1 м²; 30 м³/ч на человека, но не меньше 0,35 раз в час от объема помещения;
• лестничная клетка — 3;
• гардероб в общежитии — 1,5;
• машинное помещение лифта — 1;
• комната с теплогенератором с теплопроизводительностью до 50 кВт — 1 м³/ч для закрытой камеры сгорания и 100 м³/ч для открытой;
• кладовая для хозяйственных предметов, спортивного оборудования — 0,5.

Если установить газовую плиту в помещение с теплогенератором, то потребуются дополнительные 100 м³/ч воздухообмена.

Для помещений разного назначения кратность подбирают по СП 60.13330.2016, СП 118.13330.2012 и СП 44.13330.2011.

Для измерения кратности воздухообмена в комнатах и технических помещениях с нестандартной планировкой или размерами — используйте СанПиНы и корректируйте результат исходя из самостоятельных расчетов.

Современные здания оборудуют автономными воздушными клапанами, которые устраняют застоявшиеся массы воздуха. Владельцы квартир могут их регулировать.

Дополнительные вентилирующие приборы решают вопросы с предельно допустимыми концентрациями вредных веществ. В жилых зданиях и общественных учреждениях приемлемыми показателями считают 0,1 мг/м³ для озона и 0,005 мг/м³ для хлорсодержащих соединений.

Жильцы будут в еще большей безопасности, если сделают мощную механическую вентиляцию.

Цеха и промышленные помещения

В производственных помещениях условия бывают более тяжелыми, а иногда и вредными. Кратность воздухообмена в цехах должна в несколько раз превосходить параметры для других помещений.

Факторы в подборе правильного показателя вентилирования цеха:

1. Процент влажности, избыток влаги в воздухе. В первую очередь это касается предприятий, которые в технологических процессах используют жидкости.
2. Тепловая энергия, вырабатываемая оборудованием. Избыточное тепло от промышленных машин нужно устранять через естественную и механическую вентиляцию.
3. Уровень загрязнения и особенности технологических процессов. Для каждого химического соединения есть предельно допустимая концентрация. Воздухообмен рассчитывают на то, чтобы основные вредные вещества присутствовали в воздухе в минимальном количестве.
4. Интенсивность труда. Тяжелая физическая нагрузка и напряженная умственная работа станут более легкими и выполнимыми при высоком содержании свежего воздуха. В случае с физическим трудом речь идет также о безопасности.
5. Количество работающих в помещении в один момент и на протяжении дня. Каждого сотрудника следует обеспечить воздухом с расчета на среднестатистическую потребность на 1 человека.

Значение имеет также форма цеха и его объем. Первый параметр влияет на движение воздушных масс, второй — на потребность в воздухе.

Придется учесть застаивание воздуха и его завихрение.

Для промышленных объектов с опасными и летучими хим. соединениями требуется 45-кратный обмен. Красильным цехам — 40. В помещениях, где работники в значительной мере применяют физическую силу, воздух нужно обновлять 35 раз в час.

На производственных площадках, где рабочий процесс не включает сложную работу и частое применение физических усилий, — 30. В цехах, где работа заключается в легкой физической нагрузке, — 25.

Кратность воздухообмена для промышленных помещений указали в СП 118.13330.2012, а также в СП 60.13330.2012 и СП 60.13330.2016 — актуализированных редакциях СНиП 41-01-2003.

Медицинские организации и больницы

В организациях здравоохранения от качества воздуха зависит жизнь пациентов и скорость их восстановления. В детских больницах на это следует обращать еще больше внимания. Кратность сменяемости воздуха для медицинских учреждений регламентирует СП 158.13330.2014.

Больше всего в замене воздуха нуждаются палаты для инфекционных больных. Требуемая кратность воздухообмена для них составляет 160 м³/ч на 1 человека. Палатам для других пациентов (детей и взрослых) нужна интенсивность воздухообмена на уровне 80 м³/ч на 1 человека.

Показатели в м³/ч на 1 человека дают больше гарантии, что такой кратности воздухообмена хватит для поддержания и улучшения здоровья лечащихся.

На врачебные кабинеты и лаборантские хватит 60 м³/ч на 1 человека. Столько же нового воздуха требуется в помещениях для игло- и мануальной терапии, залах для лечебной физкультуры, а также в кабинетах с постоянными рабочими местами.

Во многих случаях можно обойтись без высокоинтенсивного воздухообмена, а также без удельных нормативов. В кабинетах для томографии и процедурных для приема радиофармацевтических препаратов хватает 6-кратной смены воздуха.

Пять раз в час нужно обновлять воздух в грязных зонах ДСО/ЦСО, помещениях для санитарной обработки больных, комнатах для хранения дезинфицирующих средств, сортировки использованного белья, обработки и мытья посуды.

В кабинетах, где хранятся препараты и стерильные материалы, нужна 4-кратная сменяемость воздуха. В таком же количестве нового воздуха нуждаются процедурные и помещения, оборудованные под флюорографические и рентгенодиагностические обследования.

Трехкратное обновление воздуха считают нормой для небольших мастерских по обслуживанию медицинского оборудования, лаборантских комнат клинических анализов, чистых зон стерилизационного отделения.

Такие же нормы распространяются на помещения для сортировки анализов, холлы, кабинеты функциональной и ультразвуковой диагностики.

Для буфетов и зон принятия пищи при стационарах требуется 2-кратный воздухообмен. Всего 1 обновления воздуха в час достаточно для небольших кабинетов, где нет ни одного постоянного рабочего места.

Столько же хватит для маленьких складов с аппаратурой и чистыми материалами, вестибюлей на первом этаже, архивов, справочных, гардеробных и кладовых.

Офисы и деловые центры

В офисах и административных учреждениях требуется больше свежего воздуха, чем в индивидуальном жилье. Причина этому — большое количество офисной техники, напряженная умственная деятельность и стандарты обслуживания клиентов.

Критерии для вентиляции в офисах:

• большой размер вентканалов;
• наличие механической и естественной вентиляции;
• эффективная аэрация при невысоком расходе электроэнергии;
• гибкое управление системой вентиляции: возможность регулировки и настройки под внешние погодные условия;
• удобное размещение элементов механической и естественной вентиляции для проведения ремонтных и монтажных работ разного характера;
• применение бесшумного оборудования или звукоизоляции;
• качественная вытяжная и приточная вентиляция;
• постоянное поступление свежего воздуха, в идеале с улицы.

Новый воздух должен эффективно удалять испарения. Стоит уделить внимание увлажнению и очистке воздуха, его охлаждению или прогреву перед подачей в помещения.

В рабочей комнате на 1 сотрудника нужно не меньше 20 м³/ч. В конференц-залах столько же отводят на каждого посетителя. Интенсивный воздухообмен следует обеспечивать в умывальных и санитарных комнатах — до 15 обновлений воздуха в час.

Помещениям для курения понадобится 10-кратный обмен. В кабинете управляющего/управляющих нужна кратность воздухообмена на уровне 3, в технических помещениях — 1, в комнатах с картотеками и кладовых — 0,5. Нормы для офисов есть в СП 118.13330.2012 и международном стандарте ASHRAE 62-1-2004.

Примеры расчета кратности воздухообмена

Возьмем для примера помещение высотой 3,5 м и площадью 60 м², где работает 15 человек. Считаем, что воздух загрязняется только от роста концентрации углекислого газа из-за дыхания.

Сначала находим объем помещения: V = 3,5 м × 60 м² = 210 м³.

Учитываем, что 1 среднестатистический человек выделяет 22,6 л углекислого газа в час.

Получаем, что вредные выделения можно рассчитать формулой B = 22,6 × n, где n соответствует количеству людей в помещении.

B = 22,6 л/ч × 15 = 339 л/ч

Для помещений максимально допустимая концентрация углекислого газа равняется 1/1000, или же 0,1 %. Переведем это в 1 л/м³. В чистом воздухе углекислого газа есть около 0,035 %. Переводим в 0,35 л/м³.

Рассчитаем, сколько свежего воздуха понадобится для всех 15 человек:

Q = 339 л/ч : 1 л/м³ — 0,35 л/м³ = 339 л/ч : 0,65 л/м³ = 521,5 м³/ч. Кубические метры в данном случае перешли в числитель, а часы — напротив, в знаменатель.

Определяем кратность воздухообмена:

N = 521,5 м³/ч : 210 м³ = 2,48 раз в час. Выходит, при сменяемости воздуха на уровне 2,48 раз в час концентрация углекислого газа останется в пределах нормы.

Найдем теперь удельную кратность воздухозамещения на 1 человека и на 1 м². Объем помещения при этом должен быть не меньше 210 м³, а высота потолка — от 3,5 м.

521,5 м³/ч : 15 чел. = 34,7 м³/ч на 1 человека

521,5 м³/ч : 60 м² = 8,7 м³/ч на 1 м² площади

Вредные выделения (B) также рассчитывают через формулу:

B = a × b × V × n, где:

a — коэффициент инфильтрации;
b — концентрация углекислого газа, л/м³ за 1 час;
V — объем помещения, м³;
n — количество людей.

Содержание веществ можно измерять в граммах, а не в литрах — так будет лучше для безопасности.

Выводы и полезное видео по теме

Кратность воздушного обмена для разных помещений магазина + чертеж:

Приложение для расчета воздухообмена для различных помещений:

Базовые величины для системы вентиляции, расход воздуха:

Кратность воздухообмена отображает потребность помещений в том количестве воздуха, при котором они нормально функционируют. Сменяемость воздуха выражается в количестве раз в час или кубометрах за этот же период. Есть также удельные величины на 1 человека и 1 квадратный метр.

В свежем воздухе больше всего нуждаются больницы, опасные производства и публичные места. От показателя минимальной кратности воздухообмена иногда зависит жизнь, поэтому пользуйтесь не только нормативами, но также считайте все сами и приглашайте специалистов.

Есть вопросы по кратности воздухообмена или по связанным с этим параметрам? Задавайте их в форме под статьей. Вы также можете обмениваться ценной информацией с другими читателями. Возможно, кому-то будет полезен ваш личный опыт в этом вопросе.