Какой объем воздуха для вентиляции нормативы

Принципы и особенности расчета вентиляции

О вентиляции вспоминают преимущественно тогда, когда она работает слишком плохо. Чтобы исключить возникновение такой проблемы, надо очень тщательно проектировать подобные коммуникации. А потому как раз и важны знания об основных принципах и моментах расчета вентиляционных системы.

Санитарные требования нормативных документов

В общественных и административных сооружениях нормативные акты предписывают вести проектирование вентиляции сообразно среднему числу находящихся там людей. Если речь идет о непрерывно присутствующих персонах, рекомендованное значение составляет примерно 60 куб. м. Поскольку же подобные объекты посещаются многими людьми, бывающими там лишь короткое время, надо проводить расчет и для них. Рекомендованное значение в этом случае составит примерно 20 м3 воздушной массы. Подобные расчеты требуется проводить для всех помещений по отдельности, независимо от наличия отопления или его отсутствия.

Расход воздуха по кратности

Но просто «закачать» воздух в помещение нельзя. Его требуется систематически обновлять, распределяя поток по площади несколько раз в течение каждого часа. Чтобы исключить ошибки, требуется проводить расчет по кратности. Для этого умножают нормируемое число обменов воздуха за час на общую площадь и высоту. Коэффициент для жилых пространств составляет 1-2, а для административных объектов — 2-3. При расчете местной и общей вентиляции обязательно используют и подход по кратности, и по числу людей, после чего выбирается самое большое значение.

Суть расчетов по кратности состоит в том, что они определяют необходимые количественные параметры движения воздуха. Необходимость в них вытекает из соображений удаления вредных веществ. Методика расчета по вредности имеет важную разновидность — исчисление по укрупненным показателям. Для этой цели используются две формулы: L=K * V и L=Z * n. Вычисляемые показатели выражаются в кубических метрах.

Что касается переменных величин, они следующие:

• K — количество замен воздуха за 60 минут;
• V — суммарный объем комнаты или иного помещения;
• Z — обмен воздуха (в удельном исчислении на измеряемый показатель);
• n — число единиц измерения.

Выяснение воздухообмена по количеству жильцов

Свои особенности имеет определение потребного количества воздуха, которое поступает через общеобменную систему вентиляции. Она нужна, чтобы в помещение поступал свежий очищенный воздух, а наружу отводились:

• избыток тепла;
• неоправданно высокое количество влаги;
• вредные вещества, возникшие вследствие человеческой жизнедеятельности или при использовании жилища.

Чаще всего в любом здании объем воздуха, который проходит в здание путем общеобменной вентиляции, равен отводимому ею объему. Но в ряде случаев, в том числе в особо чистых производственных цехах, критически важны меры противодействия пыли. Основная из них состоит в том, что приток существенно больше, чем вытягиваемая масса. Обычно на 1 человека должно приходиться по 30 куб. м. поступающего воздуха, если помещение проветривается. А вот если по какой-то причине открыть окна невозможно, количество необходимого воздуха сразу удваивается.

Общеобменная вентиляция в таком случае должна быть выстроена по приточно-вытяжному типу с естественным гравитационным движением. Определив число тех, кто будет находиться в комнате, умножают его на часовой персональный расход воздуха. Вытяжка естественного типа делается в шахте вертикального типа, доходящей до кровли. Тягу в канале определяют, умножая темп движения воздуха на площадь сечения внутри шахты. Для общественных зданий каждого типа (медицинских, образовательных, производственных и других), а также для их отдельных частей есть свои санитарно-гигиенические стандарты.

Ошибки при вычислении квадратуры и объема воздуховодов грозят тем, что производительность очень мала и не отвечает потребностям. Чтобы исключить возникновение проблем, требуется заранее изучить санитарно-гигиенические правила и нормы. Рекомендуется провести расчет как по всему помещению в целом, так и по отдельным сегментам. Дополнительно сократить вероятность промаха помогает использование сайтов со специальными калькуляторами. Это надежнее, чем вычисления на листе бумаги.

Расчет по виду вентиляции

Естественная

Правильный расчет вентиляции естественного типа внутри помещения в частном доме или в квартире учитывает тот факт, что движение воздуха должно обеспечиваться за счет различия температуры. Принято делить естественную вентиляцию на канальный и бесканальный типы. Именно первый вариант преимущественно используется в частных постройках и в многоквартирных домах. В зависимости от замыслов конструкторов, каналы проводятся в виде шахт, в особых блоках или непосредственно внутри стен.

Говоря про принципы и методику расчета, надо заметить, что для вычислений применяется простая формула. Сначала из плотности воздуха в комнате вычитают плотность уличного воздуха. На эту разность умножают произведение ускорения свободного падения и дистанции от края приточного приема до середины вытяжного отверстия. Как неоднократно подтверждала практика, аэрация различных сооружений за счет открытия фрамуг приносит превосходные результаты. Первым шагом становится определение того, насколько велики нижние и верхние просветы, в соответствии с этими данными формируется математическая модель аэрации.

Примерно в районе средних частей верхних просветов, над плоскостью совпадающих давлений возникает избыточное напряжение. Как раз оно и имеет решающее значение для удаления загрязненного воздуха. Чтобы определить, с какой скоростью будет двигаться воздух в середине низового просвета, нужно сначала умножить расходный коэффициент на площадь этих входов. Потом на полученную цифру делят требуемый отток воздуха.

Механическая

Вентиляционные системы такого типа подразделяют на приточную, приточно-вытяжную и чисто вытяжную разновидности. Приточная конструкция используется там, где тепла много, а вредных веществ мало. Также она ценна в ситуациях, когда требуется усилить воздушный подпор, помогая локальной вентиляции улучшать состояние воздуха при выделении вредных веществ в единичных местах. Когда рассчитывается приточно-вытяжная вентиляция, ей стараются придать максимально возможную кратность. А для вытягивающей разновидности очень важно учесть, насколько плотны удаляемые пары и газы.

Примеры вычислений

Вытяжной

Чтобы рассчитать параметры вытяжных вентиляционных систем, требуется сначала обратить внимание на СНиП. В соответствии с этим документом, если активность одного человека мала, потребность в воздухе составит 20 м3 за час. При средней активности этот показатель вырастает до 40, а при высокой – даже до 60 куб. м. Что касается кратности обмена, в спальных помещениях она составляет единицу. Для санитарных узлов вводится коэффициент 3, то же значение принимается для кухни.

Пусть требуется рассчитать потребность в вытяжке воздуха для комнаты площадью 20 кв. м., при этом в доме обитают двое жильцов. Если принять стандартную высоту комнаты, то по общей формуле получают объем 50 м3. При средней кратности 2 получается результат 100 куб. м. за час. Если же исходить из среднего уровня активности, можно предположить, что потребность составит 80 м3. Но, как и принято в обычной ситуации, применяют наивысший показатель, последовательно вычисляя параметры для всех комнат и затем суммируя их.

Учитывая особенности реального российского климата, даже в самых теплых регионах нельзя обойтись без прогрева воздуха. Строительные нормы предусматривают, что температура в помещениях, где даже периодически бывают люди, не должна быть ниже 18 градусов. Потому необходимая мощность нагревательных приборов определяется с отсчетом от наиболее низкой температуры уличного воздуха, который приходится подогревать. Пусть расходуется 180 м3 воздуха за 60 минут, а нагреватель имеет мощность 2000 Вт.

Разделив этот показатель на часовой поток и на незыблемый коэффициент 2,98, получают 33 градуса. А значит, предельно допустимый для такой конфигурации мороз составляет -15 градусов. Если температура опустится ниже, вентиляция не справится со своей задачей. Для расчета вентиляции по тепловыделениям и по теплоизбыткам используется ряд особых показателей.

В формулу L=3,6*Q/ (c*р* (tyx-tnp) после знака равенства последовательно подставляются:

• излишек тепла (в ваттах);
• тепловая емкость воздуха (по умолчанию принимается равной 1,005 кДж/ (кг*°С);
• удельная масса воздуха 1,2 кг на 1 куб. м;
• температура воздуха, который требуется отводить из помещений, расположенных за рамками основной зоны;
• температура первоначально поступающего извне воздуха.

Подсчитывая давление и связанную с ним скорость перемещения масс воздуха, надо принять во внимание, какова площадь сечения каналов.

Дополнительно анализируют:

• геометрию каналов;
• суммарную силу вентиляторов;
• число переходов

Приточной

Аэродинамический расчет приточной вентиляции производится путем умножения объема вентилируемого пространства на кратность обмена воздушной массы.

Пусть данные таковы:

• квартира 48 кв. м;
• высота потолков 2 м;
• нужно 2 раза за час обеспечить полную смену всего содержащегося воздуха.

Тогда требуется поддержать подачу 192 куб. м. воздуха за каждые 60 минут. Укрупненные расчеты проводятся не только для единицы объема, но и для каждого жильца, а также для источников выделений. Как обычно, кратность определяется сообразно специфике помещения. В проветриваемых пространствах на 1 жильца должно приходиться 30 куб. м. Если проветривание не производится, этот показатель составит 60 куб. м.

По кратности

Кратность рассчитывается так: делят общее количество воздуха на объем. Если количество доставляемого воздуха составляет 200 куб. м. за час, а объем квартиры — 100 м3, то кратность, очевидно, составит 2. За счет естественной аэрации можно обеспечить не более 4 смен воздуха за 1 час. Потребность высчитывают очень просто. Требуется только разделить количество поступающего загрязняющего агента на разность ПДК и содержания этого же вещества во внешней атмосфере.

По санитарно-гигиеническим нормам

Пусть в рабочем кабинете живет условно 1 человек постоянно и 1 человек временно. Тогда суммарный часовой объем притока воздуха составит 60+20, то есть 80 куб. м. Так как для гостиной число временных жителей принимается равным 2, то необходимо обеспечить циркуляцию уже 160 м3. Если часть помещений сбалансирована по величине воздушного притока, а другие — нет, то требуется компенсировать недостаток притока за счет подачи в смежные с проблемными комнаты. Более точную информацию могут предоставить профессионалы, составляющие уравнения воздушных балансов и решающие их.

Вычисление диаметров каналов и сечений воздуховодов

Определение общего диаметра воздушных каналов, их внешних сечений и размеров единичных деталей, узлов дымохода надо начинать с выбора геометрии конструкции.

Наиболее распространены следующие конфигурации:

• круг;
• квадрат;
• прямоугольник;
• овал.

Чем больше величины шахты, тем меньше скорость перемещения воздуха в ней. Одновременно сокращается и шум, который этот воздух производит. Такие соображения надо обязательно учитывать, когда определяются необходимые оптимальные параметры. На практике большинство людей использует современное программное обеспечение, поскольку без него определить требуемые значения может только узкий круг опытных проектировщиков. Опасаться применения удаленных калькуляторов не стоит — они составлены с учетом рекомендаций, над которыми специальные проектные организации работают годами.

Но в первом приближении оценить необходимые значения можно и самостоятельно. При этом реальный диаметр воздуховода и его наружное сечение будут получаться путем округления вычисленной цифры до ближайшего существующего типоразмера. Максимально точный ответ можно получить только при обращении в специализированное бюро.

Если же труба будет круглая, то расчет происходит так:

• определяется величина поперечника, выражаемая в квадратных метрах;
• исходя из нее, через формулу для определения площади круга устанавливают диаметр канала;
• для расположенных внутри стен кирпичных шахт и для других ситуаций одинаково подбирают самое близкое из возможных значений.

Подбор высоты трубы

Правильно высчитать высоту вентиляционных труб можно в зависимости от их диаметра. Но если непосредственно рядом оказывается дымовой канал, их величина должна совпадать. Иначе дым неизбежно станет засасываться внутрь. Если воздуховод ближе 1,5 м к парапету или коньку, надо поднимать его хотя бы на 0,5 м. А если дистанция варьируется от 150 до 300 см, высота выводной части воздуховода должна быть равна коньку или превосходить его.

Подбор оборудования

Движение воздуха внутри вентиляции испытывает существенное сопротивление. Оно прямо зависит от темпа перемещения воздушной массы. При выборе мощности вытяжки (вентилятора) надо принимать во внимание тот факт, что установка должна будет преодолевать силу трения и сопротивление при прогоне воздуха сквозь установленное дополнительное оборудование. Не стоит гнаться за чрезмерной мощностью оборудования, потому что это может обернуться появлением сквозняков. В квартирах рекомендуется использовать осевые конструкции вследствие их простоты и высокой результативности.

Канальный тип вентилятора монтируется в таких влажных помещениях, как:

Нормы воздухообмена для вентиляции жилых зданий, квартир или коттеджа

Нормы воздухообмена для вентиляции жилых зданий, квартир или коттеджа от «ЕвроХолод» (Москва). Получите коммерческое предложение, позвонив по телефону +7(495) 745-01-41 .

Чтобы получить коммерческое предложение, напишите запрос на e-mail или отправьте быструю заявку

Нормы

Кратность воздухообмена 0,35 1/ч, но не менее 30 м³/ч·чел.

3м³/м² жилых помещений, если общая площадь квартиры меньше 20 м²/чел.

Для расчета расхода воздуха, м³/ч, по кратности объем помещений следует определять по общей площади квартиры.

Квартиры с плотными для воздуха ограждающими конструкциями требуют дополнительного притока воздуха для каминов (по расчету) и механических вытяжек

60 м³/ч при электрической плите

90 м³/ч при 4-комфорочной газовой плите

30 м³/ч при электрической плите

45 м³/ч при 4-комфорочной газовой плите

Приточный воздух поступает из жилых помещений 4

Ванная комната, туалеты

25 м³/ч из каждого помещения

50 м³/ч при совмещенном санузле

90 м³/ч из каждого помещения

120 м³/ч при совмещенном санузле

10 м³/ч из каждого помещения

20 м³/ч при совмещенном санузле

Приточный воздух поступает из жилых помещений

Приточный воздух поступает из жилых помещений

Кратность воздухообмена 1 1/ч

Приточный воздух поступает из жилых помещений

Помещение теплогенератора (вне кухни)

Приточный воздух поступает из жилых помещений

Примечание: нормы воздухообмена жилых помещений — концентрация вредных веществ в наружном (атмосферном) воздухе не должна превышать ПДК в воздухе населенных мест.

* Тогда, когда помещение не используется, норму воздухообмена следует уменьшать до следующих величин: в жилой зоне – до 0,2 1/ч; в кухне, ванной комнате и туалете, постирочной, гардеробной, кладовой – до 0,5 ч/1.

Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена в помещениях жилых зданий (МГСН 3.01-01)

Помещения Расчетная температура воздуха в холодный период года, 0С

Кратность воздухообмена или количество удаляемого воздуха из помещения

Кухня квартиры и общежития:

с газовыми плитами

не менее 60 м 3 /ч при 2-комфорочных плитах;

не менее 75 м 3 /ч при 3-комфорочных плитах;

не менее 90 м 3 /ч при 4-комфорочных плитах.

Механическая приточно-вытяжная, по расчету

1. В одной из спален следует предусматривать расчетную температуру воздуха 22 С 0.
2. Значение в скобках относится к квартирам для престарелых и семей с инвалидами (в составе специализированных жилых домов и групп квартир) в соответствии с заданием на проектирование.
3. Температура воздуха в машинном помещении лифтов в теплый период года не должна превышать 40 С 0 .
4. Температура для расчета дежурного отопления.
5. В помещениях №17-22 расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена указаны для квартир и одноквартирных домов жилища I категории.
6. В угловых помещениях квартир, одноквартирных домов и общежитий расчетную температуру воздуха следует принимать на 20 С 0 выше указанной в таблице (но не выше 22 С 0 ).

Мы — профессиональная инжиниринговая проектно-монтажная компания. На нашем сайте Вы можете получить коммерческое предложение и найти необходимую информацию.

Получить коммерческое предложение

Получите коммерческое предложение по вашему объекту, отправив сейчас быструю заявку.

Опишите кратко суть задачи:

Группа компаний «ЕвроХолод» готова реализовать комплексные решения по устройству внутренних инженерных систем и сетей зданий. Мы предоставляем гарантию на купленную у нас технику и все монтажные работы!

Вентиляция «по нормам»- это благо или зло?

Предыдущая статья про замену радиаторов отопления в квартире оказалась принята читателями на ХАБРе с большим интересом.

В развитие успеха предлагаю рассмотреть не менее животрепещущую тему в нашей жизни, а именно:

Вентиляция в жилых и офисных помещениях

Всем известно, что без дыхания человек жить не может. Остановка снабжения кислородом мозга всего на 6 минут приводит к необратимым повреждениям мозга. Человек может выжить и после 6 минут кислородного голодания мозга, но память при этом он потеряет, оставшись в состояние живой, но неразумной куклы.

Таким образом, система вентиляции помещений для обеспечения притока свежего воздуха с кислородом для нашего организма‑ это обязательное устройства в любом закрытом помещении с присутствием людей.

Квартиры и дома, офисы и заводы‑ это всё «закрытые помещения с присутствием людей». Значит, в них всех должны быть системы вентиляции. И эти системы должны обеспечивать выполнение каких‑то нормативов, прописанных в каких‑то регулирующих документах. И такие документы действительно есть, причём во всех развитых странах.

В России эти нормы имеют разные названия: «Строительные правила» (СП), «Санитарные правила и нормы» (СанПиН) и «Строительные нормы и правила» (СНиП).

В отношении вентиляции эти нормы выдвигают различные требования.

Ниже приведена обязательная таблица со значениями из самого свежего норматива СП 60.1З3З0.2020 «СНиП 41­01­2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».

Занятно, что в названии СП упоминается старое историческое ещё советское наименование СНиП с одноименным названием. Предыдущая редакция СП датировалась 2016 годом, а до того была редакция от 2012 года.

То есть нормативы достаточно часто обновляются. Но при этом цифры расхода воздуха из ниже приведённой таблицы не менялись ещё со времён СССР.

Рис. 1. Страница из действующего СП60.1З3З0.2020 «СНиП 41­01­2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» с таблицей норм расходов воздуха по людям и помещениям.

Такое стабильно поддержание основных параметров по вентиляции в нормативе требует какого‑то разумного объяснения. И это объяснение я попытаюсь найти самостоятельно, так как ни в одном из нормативов его явным образом не прописывают.

Вентиляция по нормативам — это навязанное зло из времён СССР, с забытым физическим смыслом.

Разовью эту мысль на пару страниц.

СНиП по ОВиК тащит нам из времён СССР норму по вентиляции 60 или 20 м3/ч на человека. При этом в этом СНиП нет никакого разумного объяснения для этих цифр.

Простейший анализ показывает, что эти две цифры связаны с физиологией человека.

1. Углекислый газ

Первое, что приходит в голову‑ это углекислый газ, который мы выдыхаем. Его нужно удалять вместе с воздухом на вытяжку, замещая новым чистым и свежим воздухом с улицы.

А какое количество углекислого газа человек выдыхает?

На этот вопрос мы попытаемся найти расчётный ответ в границах школьного курса биологии, химии и физики.

Так общеизвестной нормой потребления еды по калорийности является значение 2400ккал/день.

Для перевода в систему СИ (Дж, м, с) необходимо «килокалории» пересчитать в Джоули.

Для этого надо умножит значение в «ккал» на теплоёмкость воды 4,19 кДж/кг.

Именно по нагреву 1 грамма (килограмма) воды на 1С определяют энергетическую ценность «калории» («килокалории»).

Едн= 2400*4,19= 10056 кДж/день

Рис.2 Нормы калорийности дневного рациона для людей с различным типом труда и возраста.

Если перевести эту энергию в мощность то получим:

Nср=Едн /(3600*24)=10056/(3600*24)= 0,116кВт

Из таблицы «суточных рационов» видно, что отличия в энергозатратах «сидяцих» и «активных» работников отличаются всего в 2700/2400=1,125 раза или на 12,5%. То есть в борьбе с избыточным весом гораздо легче снизить количество съедаемого до разумной нормы в 2400ккал/день, чем пытаться физкультурой перереаботать излишне съеденное.

Так один час физкультуры увеличит нагрузку на метаболизм всего в 2 раза или менее, что соответствует ускорению пульса в 2раза или менее.

У спортсменов пульс может повышаться до 4 раз. Вот только в спокойном состоянии у них пульс бывает аномально медленным на уровне 45–50 ударов в минуту, чтобы повышение в 4 раза не выводило серцебиение выше допустимых 160–180 ударов в минуту.

Если вы замеряете свой пульс покое, то можете узнать возможную кратность форсирования своего организма под нагрузкой просто поделив предельный пульс 160 на посчитаные удары в покое.

То есть спортсмены способны выдавать вместо обычных 150 Вт до 600 Вт в режиме соревнования.

Отдельные виды спортсменов способны выдавать непрерывную мощность до 1000Вт в течении 1 часа и более. К таким видам спортсменов относятся велосипедисты‑ шоссейники, которые способны по несколько часов участвовать в велогонках с запредельными нагрузками.

Что до мощности в 1кВт, то именно под такую мощность расчитаны сверхлёгкие самолёты‑мускулолёты.

Именно с такой мощностью в 1 кВт один рекордный мускулолёт «Дедалус-88» совершил перелёт с острова Кипр до Турции, находясь в полёте почти 4 часа. На педалях этого мускулолёта в полёте работал профессиональный велосипедист — победитель в мировом чемпионате по шоссейным гонкам.

Он совершил перелет протяженностью 115 километров 110 метров, пролетев по маршруту Дедала — с острова Крит на материк. Полет занял у него 3 часа 54 минуты 59 секунд.

Рис. 3. Фото мускулолёта.

В ночное время организм снижает свой метаболизм приблизительно до величины 2/3 от дневного уровня.

Сон длится 8 часов и 16 часов бодрствования, тогда дневная мощность будет составлят Nд= Nн*3/2

Общий баланс за день Едн= Nср*24= Nд*16+ Nн*8 = 16*Nн*3/2+8*Nн

Nн= Nср*24/32= Nср*3/4=0,75* Nср=0,75*116 Вт= 87 Вт

Nдн=Nн*3/2== Nср*0,75*3/2= 1,125*Nср=1,125*116=131 Вт

Для получения такой мощности нужно сжечь некоторое количество топлива.

Проведём оценку сверху для количества углекислого газа (СО2), считая что вся еда — это сложные углеводороды со средне взвешенной формулой с соотношением «углерод‑водород» по типу СnН2n, под которую подходят практически все сложные углеводороды с длинными цепочками, включая глюкозу.

Чистый углерод (уголь) имеет теплоту сгорания Qc=30МДж/кг =30 000 000 Дж/кг.

Чистый водород имеет теплоту сгорания Qн=120МДж/кг =120 000 000 Дж/кг.

Рис.4. Таблица значений удельной теплоты сгорания различных видов топлива.

Смесь сложных углеводородов СnН2n будет иметь среднюю энергию сгорания согласно массовой доле каждого компонента.

Общая масса элементарного звена С+Н2= 12+1*2=14

Энергия сгорания на 1 кг углеводов составит:

Qсн2=30*12/14 +120*2/14=43 МДж/кг

Так как нам нужен количество СО2 за 1 час, то энергию сжигания углеводов мы также посчитаем за час с мощностью Nдн=131Вт.

Мсн2=131*3600/ (43 000 000)=0,011кг =11г

Теперь обратимся к школьной химии.

Так при сгорании двух молей углеводорода типа СН2 в двух молях кислорода типа СН2 выделяется один моль углекислоты СО2 и два моля воды Н2О

2*СН2+2О2= СО2 +2*Н2О

Получился очень интересный результат про образование воды в организме (эндогенная вода), даже если воду не пить.

Правда, эндогенной воды крайне мало, а именно около Мн2о=11*36/28=14г/час.

Где 28- это молярный вес вступившего в реакцию углеводорода в уравнении реакции окисления, 36- молярный вес получившейся в процессе реакции воды, 11г- масса реального сгоревшего углеводорода при мощности 131 Вт.

За сутки набирается около 300грамм эндогенной воды в организме.

2. Количество углекислого газа при сжигании углеводов типа СnН2n

При массовой доле углерода С=12г/моль в углеводе на уровне 12/14 и выгорании 11г углеводов в час можно рассчитать выход углекислого газа.

=11*(12/14)/12=0,786 моль СО2

Значит за час человек выдыхает 0,786 моль СО2, что при молярном объёме газов 22,4л/моль составит:

V со2/ч=0,786 *22,4=17,6 л/ч

Молярный вес MrСО2=(12*1+16*2)= 44г/моль.

Тогда в массовом выражении выдыхаемый СО2 будет равен:

Мсо2/ч=0,786 *44=34,6 г/ч

Цифра 35 г/ч для выдыхаемого человеком СО2 также часто встречается в справочниках по физиологии человека.

Концентрация углекислого газа (CO2 или диоксида углерода) в сухом атмосферном воздухе составляет 0,03—0,045 об. % (300—450 ppm).

Считается, что норма уровня СО2 в помещении не должен превышать уличные значения примерно в 1,5 раза, то есть до 450-700ppm. (или 0,45-0,7 л/м3)

Следовательно выдохнув 17,6л СО2 нам необходимо его разбавить до концентрации 0,7л/м3, имея базовый уровень 0,3л/м3.

То есть на каждый 1м3 воздуха мы можем добавить приблизительно (0,7-0,3)=0,4л/м3

Тогда для разбавления 17,6л СО2 нам потребуется объём вентиляционного воздуха:

Так мы пришли к получению вентиляционной нормы в 44м3/ч.

Реально эта норма по содержанию СО2 является сильно завышенной, так как существенное снижение самочувствия наблюдается только при концентрациях СО2 выше 0,15% или 1,5л/м3.

В этом случае норма на вентиляцию резко упадёт:

Для мегаполиса с выхлопными газами посчитаем по верхней границе фона 0,45л/м3.

Так мы получили вторую часть нормы на вентиляцию 20м3/ч для временного пребывания людей.

Обе эти цифры составляют стабильные 73-83% от норм 60м3/ч и 20м3/ч.

Похоже, что нормативщики в СССР пошли по более простому пути расчёта, считая, что в организме человека горит чистый уголь с Qc=30МДж/кг, а не смесь с Qсн2=43МДж/кг

Или же считали норму еды по калорийности 3200ккал (что менее вероятно), так как тепловыделения человека повысятся до 178Вт ( общеизвестная цифра в районе 130-150Вт).

Для оценки точности нашего приблизительного расчёт энергоёмкости углеводной еды имеет смысл сравнить её с чем‑то достаточно известным, а именно с нефтяными топливными фракциями.

Так теплота сгорания бензина и керосина составляют величину 46МДж/кг, что практически совпадает с нашими расчётными 43МДж для углеводов в еде.

У нефти и природного газа этот показатель равен 44МДж/кг.

Дополнительную разницу можно учесть за счёт того, что при сгорании нефтяных топлив учитывают низшую теплоту сгорания, то есть без энергии конденсации воды из газовой смеси.

При этом в организме человека происходит конденсация паров воды после реакции в виде «эндогенной воды», то есть у нас в расчёте пищевой ценности присутствует низшая теплота сгорания, что приблизительно на (14*2400/3600)/131= 7% меньше, чем у высшей.

Именно на этой разнице достигается КПД в 107% у конденсационных низкотемпературных газовых котлов и живых организмов.

3. Сравнительный расчёт при сгорании чистого углерода

Если же провести расчёт по чистому углю то получим практически точное попадание в 60м3/ч и 20м3/ч на человека при тех же исходных условиях.

Мсн2=131*3600/ (30 000 000)=0,0157кг =15,7г

При молярной массе углерода С=12г/моль и выгорании 15,7г углерода в час можно рассчитать выход углекислого газа.

=15,7/12=1,31 моль СО2

Разбавление до концентрации 0,15% (1500ррm) составит:

Что и требовалось доказать.

Аналогичный просчёт на концентрацию 800ррm даст объём воздуха на разбавление

Vвент=29,3/(0,8-0,3)=58,6 м3 или крайне близко к 60м3/ч

4. Реалистичность жёстких нормативов содержания СО2 на уровне до 1000ppm

Стоит отметить, что явные негативные ощущения (такие как головная боль и покраснения глаз) наступают при длительном нахождении в помещении с концентрацией СО2 до 7000ppm. При этом уровень 5000ррm (или 0,5%=5л/м3) cчитается допустимым при работе не дольше 8 часов.

Рис.5. Таблица допустимых концентраций угликислого газа СО2 в помещениях с присутствием людей.

Таким образом, нижним предельно допустимым уровнем вентиляции можно считать значение:

Vвент=17,6/5= 3,5 м3/ч на человека.

А это уже в 4 раз меньше, чем мы посчитали для нормы вентиляции 14,6 м3/ч на человека, и в 6 раз меньше нормы 20м3/ч.

В итоге, если ориентироваться именно на явные ощущения человека, то человек сам откроет форточку для проветривания зимой только тогда, когда ему станет «душно» при уменьшении расхода вентиляции до 4 м3/ч.

Стоить заметить, что расход 4 м3/ч обеспечивается по щелям закрытых открываемых окон.

Именно по этой причине в жилье практически не случаются отравления углекислым газом, так как хватает проветривания через щели или при открывании на 2-3 минуты форточки всего раз в час.

Чего нельзя сказать о современных высотных зданиях со сплошным остеклением, но без отрывающихся окон. В таких «герметичных» зданиях получить отравление СО2 вполне реально.

5. Минимальные нормы вентиляции для бомбоубежищ и заглублённым в грунт военных командных пунктов

В этом отношении интересен опыт строительства и нормирования вентиляции для военных сооружений, где рациональность доведена до предела выживания, а не до уровня «комфорта».

Так на картинке приведены цифры допустимых концентраций СО2 для командных пунктов, медицинских частей и для личного состава фортификационных сооружений без окон (см.рис.4).

Рис.6. Таблица допустимых концентраций угликислого газа СО2 в помещениях военного назначения с присутствием людей.

Так с вентиляцией допускается концентрация 0,5% (5000ррm), а без принудительной вентиляции даже 1% (10 000ррm).

При этом без вентиляции допускается даже заброс до 3% (30 000ррm), но уже с жёстким ограничением в 5 часов по длительности пребывания.

И если 0,5% мы достигаем с расходом вентиляции около 4м3/ч на среднего человека, то 3%- это уже всего 0,6м3/ч на человека.

За 5 часов пребывания человек испортит 0,6*5=3 м3 воздуха.

Именно такой объём воздуха на одного человека содержится в бомбоубежищях без системы принудительной вентиляции, где на одного человека приходится меньше 1м2 общей площади пола при потолках высотой около 3м. То есть люди в бомбоубежищах сидят плотными рядами или лежат на трёхярусных узких нарах, выдыхивая воздух вокруг себя.

При этом для людей в таких бомбоубежищах гораздо страшнее жуткая сырость, которая связана не с протечками воды из грунта, а с конденсацией воды на стенах, потолках и полах при 100% влажности воздух от испаряемой и выдыхаемой людьми парообразной воды.

Это бомбоубежище без вентиляции становится похоже на турецкую парную «хамам», где при 100% влажности и температуре +37С организм не может никак отдать тепло наружу и начинает сам себя разогревать изнутри, обливаясь снаружи потокам не способного испарятся пота.

Действительно, больше 5 часов такую адскую пытку жарой и духотой мало кто выдержит даже из здоровых и молодых людей. Ну, а больные люди в таком бомбоубежище практически обречены на смерть по «естественным причинам» за те же 5 часов.

6. Охлаждение тела

Вентиляционные нормы также можно оценить по отводу тепла от человеческого тела.

Так считается, что непосредственной теплоотдачей (конвективная теплопередача) человек отдаёт 70% общего тепла от организма к огкружающему воздуху. Тогда как оставшаяся часть в 30% приходится на испарение воды с кожи и при дыхании.

Тогда при мощности 131 Вт нагрев воздуха составит Nт=131*0,7=92 Вт.

При норме вентиляции 60м3/ч на человека мы получаем возможность снять явный тепловой поток 100Вт от человека на перепаде в дТ=5С, то есть при нагреве воздуха от +24С до +29С.

Температура +29С здесь не случайно появилась, так как при более высокой температуре работать запрещено по нормам СанПиН. При этом температура +24С является нормативной для расчётов в тёплое время года.

Если же мы подаём зимой воздух с улицы при температуре минус 26С (-26С – это расчётная температура зимой в Москве), то явная тепловая мощность 100Вт обеспечивает нагрев приточного воздуха с расходом 6м3/ч от -26С до +24С на дТ=50С.

Тут мы магическим образом приходим к совпадению предельных малых цифр по вентиляции (по СО2 в жилье) и по способности нагреть этот же объём воздух до комнатной температуры за счёт явной теплоотдачи своего же тела.

Получается, что нагрев приточного воздуха с расходом 6м3/ч на проветривание обеспечивается собственным теплом человеческого тела даже при зимней температуре минус 26С на улице..

Именно по этой причине никто не обеспечивает избыточную мощность систем отопления для нагрева приточного воздуха «по норме», так как реальная потребность в вентиляции обеспечивается тепловой мощностью организма самого человека.

7. Отвод испарений воды от человка

Так как 30% тепловой мощности человека приходится на испарение воды с кожи и при дыхании, то рассчитаем количество испаряемой человеком воды.

Тогда при общей мощности 131 Вт на испарение воды уйдёт Nн2о=131*0,3=39 Вт.

Зная теплоту парообразования Qпар=2400кДж/кг можем рассчитать испарение воды за час при мощности 39Вт.

Мвод=(0,039*3600)/2400=0,0585кг/ч= 59 г/ч

При норме вентиляции 60м3/ч испарение человеком добавит всего 1г воды на 1м3 воздуха, что при температуре +24С поднимет влажность всего менее чем на 5%.

Так при 100% влажности общее влагосодержание в воздухе составит 19г/кг или 22гр/м3.(см. Id-диаграмму влажного воздуха на Рис.1)

Таким образом, добавка 1г/м3 составит 1/22=0,045 или 4,5%.

Рис.7 Диаграмма состояния влажного воздуха (Id-диаграмма)

Норма 20м3/ч даст изменение влажности воздуха уже на 15%, что в летнее время станет уже достаточно заметным изменеием к худшему, если тёплый уличный воздух с температурой +24С будет иметь влажность около 60%.

При повышении влажности тёплого воздуха до уровня 75% и выше возникает ощущение «тропической жары», а человеку становится «душно дышать».

Понятие «душно» — это комплексный субъективный показатель в оценке комфортности пребывания в данной атмосфере по нескольким параметрам:

Относительная и абсолютная влажность,

содержание СО2 и других летучих соединений (запахи).

Изменение отдельных параметров может значительно повлиять на общее ощущение комфорта.

При одинаковой температуре по термометру в помещении с высокой относительной влажностью будет ощущаться «жаркая духота», а при той же температуре с низкой относительной влажностью воздух будет ощущаться как «прохладный и свежий».

Эта изменчивость ощущений связана с тем, что при высоких температурах резко растёт способность воздуха содержать водяной пар.

Если при +24С и относительной влажности 50% (комфортные условия) в воздухе содержится водяной пар в количестве 11 г/м3.

То при -10С и относительной влажности 50% (зима) в воздухе содержится водяной пар в количестве менее 1 г/м3.

Это означает, что вентиляционный воздух с улицы зимой приходит с очень низкой относительной влажностью 3-5% после нагрева его до +24С.

Именно по этой причине зимой в квартире развешенное после стирки бельё быстро сохнет, а паркет и мебель из натурального дерева рассыхаются до образования видимых щелей на стыках.

При высокой относительной влажности в летнее время человеку становится труднее испарять воду, что приводит к его перегреву, выражаемому в ощущении «жаркой духоты» при усиленном выделение пота. Дерявянные предметы летом впитывают влагу и разбухают, усиливая эффект растрескивания в мебели и других деревянных изделиях.

Если принять приток вентиляции зимой в квартире на уровне 6м3/ч (нагрев воздуха телом), то прибавка влажности воздуха составит уже 10г/м3, а относительная влажность воздуха в помещении с температурой +24С составит уже 50-60%, то есть в пределах нормы «комфортного ощущения».

Глядя на Id-диаграмму можно обнаружить ещё интересный фокус.

Так при испарении человеком 60г/ч с нормой вентиляции 60м3/ч на человека происходит повышение абсолютного влагосодержания на 1 г/м3, а с учётом нормируемых температур и влажности окружающего воздуха получается, что испарение происходит при снижении относительной влажности 60% до 50% при том же росте температуры от +24 до +29С.

8. Борьба с перегревом помещений летом

Нормативная система вентиляции по максимальной норме 60м3/ч на человека соответствует прямому притоку через окна в летнюю погоду при +24С на улице.

Правда в случае с нормой 20м3/ч не выполняется сохранение температуры в приемлемом диапазоне +24…+29С, что можно списать на нагрев ещё холодных стен в помещении за время пребывания человека менее 2 часов в помещении.

Но что делать при температуре +26С на улице?

А если у человека под боком ещё и компьютер работает с дополнительным тепловыделением 250–500Вт от потреблённой им и рассеянной вокруг электрической мощности?

В итоге без системы принудительного искусственного охлаждения помещения с помощью фреоновых «кондиционеров‑охладителей» задача снятия теплопритоков от человека и оргтехники в тёплый летний день уже не решается.

То есть «советская» норма летней вентиляции 60м3/ч вполне оправданна для человека в КБ с карандашом у кульмана или в офисе за столом со счётами, но она устарела физически и морально, когда в офисах появились компьютеры с тепловыделениями в 2–5 раза больше, чем от самого человека.

Но как только мы начали использовать холодильные машины для снятия теплоизбытков, то в то же время норма 60м3/ч на человека летом стала мешать, так как холодильные мощности уходят на охлаждение и осушение избыточного воздушного потока. При этом вентиляционные воздуховодные сети неимоверно распухают, съедая огромный объём внутреннего пространства в зданиях.

Но и зимой при низком влагосодержании и холодном уличном воздухе выполнять норму даже 20м3/час на человека становится техническим абсурдом. Так как при исходном влагосодержании не выше 7–8г/м3 при +8С на улице в начале отопительного периода уже достаточно 10м3/ч для удержания влажности не выше 60% при темпере +22С в помещении.

Кстати норма 10м3/ч на человека применяется в авиации, где забортный воздух исключительно сух при минус -50С за бортом, а для ассимиляции углекислого газа от среднего человека хватает и 6м3/ч свежего воздуха. Правда из‑за разрежения до 0,6 атм давления в самолёте минимальная норма 6 м3/ч по СО2 превращается уже в 10м3/ч при давлении 0,6атм.

Тогда зачем до сих пор нам навязывают эти чудовищные расходы по вентиляции, приводящие к разрастанию воздуховодов и перерасходу тепловых мощностей на приточных установках зимой и перерасходу электричества на холодильных системах летом?

Это проблема быстрой смены технологических укладов с повсеместным распространением компьютеров и кондиционеров. При том, что нормативная база забыла об исходных задачах и не реагирует на технологические изменения в системах ОВиК.

И что делать инженеру ОВиК с этим знанием?

А нам остаётся только жульничать, закладывая на стадии «Проект» систему по норме 60м3/ч с параллельно работающими 2–3–5 установками, при этом на этапе эксплуатации снижая расход по вентиляционной сети в те же 2–3–5 раз.

Установкой каскадов однотипных вентустановок для параллельной работой на общую сеть мы экономим деньги заказчику и создаём значительный резерв простаивающего оборудования для его планомерного износа в режиме работы на 20–30% от суммарной номинальной мощности.

Вторым приятным дополнением к снижению расхода по вентиляции будет то, что одну из пяти установок хозяин офиса всё‑таки включит зимой, тогда как включать систему на полную мощность с чудовищным расходом денег на тепло и электричество он точно не станет. То есть и офисные жители (такие как мы с вами) от этого «жульничества» тоже пользу получат, получив свежий воздух хотя бы по минимальной физиологической норме 6–10м3/ч на человека.

9. Расходы тепла на вентиляцию зимой

Квартира

Оценим теперь энергетические затраты на вентиляцию в зимнее время.

Предположим, что мы проветриваем по нормативу однокомнатную квартиру с одним человеком в ней.

Тогда по нормативу в комнату необходимо подать не менее 30м3/ч.

При температуре на улице -26С и +24С в квартире приточный воздух надо нагреть на разницу температур:

Такой нагрев потребует затраты энергии:

Где V- объём нагреваемого воздуха, q — плотность воздуха (q=1,2 кг/м3 при +20С), c- это теплоёмкость воздуха в (c=1,005кДж/кг*град).

С учётом длительности нагрева в 1 час (1час =3600секунд) это будет соответствовать тепловой мощности:

Из предыдущей статьи можно вспомнить, что мощность радиатора в типовой комнате современного панельного дома составляет всего около 350Вт.

Таким образом, мощности штатного радиатора отопления никак не хватит на нагрев дополнительного вентиляционного воздуха.

При этом для обеспечения отопления с учётом такого нагрева вентиляции потребуется повысить мощность системы отопления в квартире до величины:

То есть вся система отопления жилого дома должна увеличиться более чем в два раза, а именно:

Поскольку в современных домах нет таких сильно увеличенных приборов отопления, то норма по вентиляции в жилых квартирах зимой не выполняется.

Не смотря на явный недостаток вентиляции в квартирах из‑за малой мощности систем отопления, как ни странно люди прекрасно живут в таких условиях годами, довольствуясь минимальным притоком свежего воздуху через щели в окнах в объёмах 4–6 м3/ч на комнату.

Расход воздуха 6 м3/ч по щелям в окнах вполне укладывается в мощность теплоотдачи самого человека (100Вт). А вот с учётом дополнительной теплоотдачи электроосвещения и других электроприборов (ТВ, компьютер) в квартире может возникнуть потребность в дополнительном проветривании помещения путём открывания форточек на окнах.

10. Вентиляция в офисах

В офисах люди находятся более 2 часов, а потому там наиболее актуальна норма 60м3/ч на человека из СП.

Правда, на уровне московской государственной экспертизы (МГЭ) настоятельно рекомендуют использовать норму 40м3/ч , как при наличии окон (см.таб.Рис.1). Похоже, что в МГН тоже стали о чём-то таком догадываться.

Повторим расчёт тепловой мощности для такой вентиляции.

Такой нагрев потребует затраты энергии:

С учётом длительности нагрева в 1 час (1час =3600секунд) это будет соответствовать тепловой мощности ровно 1кВт:

То есть если в комнате площадью 36м.кв. (модуль офиса 6х6м между колоннами) сидит как минимум 6 человек (норма 4-6м2/человека), то в это помещение нужно вдувать не менее 60*6=360м3 каждый час, расходуя при это 6кВт тепла на нагрев холодного воздуха.

Рис.8 Расположение рабочих мест в офисе в границах модуля здания 6х6м:

А. — офис типа «опенспейс» по 9 человек на модуль (4м2/чел),

Б- офис типа «опенспейс» по 6 человек на модуль (6 м2/чел),

В- офис «коридорно-кабинетного» типа по 6 человек на модуль (6 м2/чел) с кабинетами на 3-их и выгороженным стенами коридором с дверями.

При этом на фасаде длиной 6м теплопотери будут составлять всего от 700Вт (малый процент окон около норматива в 22%) до 1800Вт (сплошное 100% остекление фасада). То есть мощность на вентиляцию будет в 3–9 раз больше мощности на отопление:

6/0,7=8,6 раз или 6/1,8=3,3 раз

При такой многократной разнице в мощности систем отопления и вентиляции становится совершенно понятно, что включать систему вентиляции «по нормативу» никто добровольно не захочет, ибо это слишком дорого.

Проблема обостряется из‑за того, что в современных офисных зданиях окна вообще не открываются, а потому работники сидят вообще без какого‑либо свежего воздуха, даже из щелей в окнах или из форточек.

Как мы рассчитали ранее, для дыхания на пределе концентрации СО2 достаточно 6 м3/ч на человека, таким образом чисто на нужды дыхания достаточно включать систему вентиляции «по нормативу» всего на 1 час за рабочий день.

Вот только ради одного часа работы никто не будет возиться с запуском огромной вентиляционной установки. Именно по этой причине выгоднее постоянная работа одной из параллельных установок с мощностью 15–20% от номинального расчётного режима по 60м3/ч на человека, выдавая хотя бы 8–10м3/ч на человека в постоянном режиме.

11. Перегрев офисов в зимнее время при отсутствии вентиляции

Как мы выяснили ранее, норматив на вентиляцию в РФ очень жёсткий и сделан исключительно во благо трудящихся.

Вот только, как известно ещё из высказывания одного известного государственного деятеля ещё позапрошлого 19-го века:

«Жесткость российских законов компенсируется необязательностью их исполнения».

То есть в офисных пространствах с не открываемыми окнами складывается парадоксальная ситуация:

В офисе зимой стоит жара и духота, так как теплоизбытки (от людей, компьютеров и электроосвещения) многократно превосходят теплопотери через наружные стены и окна. При этом невозможно проветрить офис свежим воздухом из открытых окон и тем самым заодно снять перегрев.

При этом можно было бы всё решить включением существующей приточной вентиляции. Но и этого не делают, так как включение вентиляции слишком затратно по расходом на нагрев приточного воздуха.

Тут могла бы помочь система кондиционирования (фреоновые охладители), вот только системы кондиционирования чаще всего рассчитаны только на работу летом, а с началом отопительного сезона их отключают.

Включать подачу холодного уличного воздуха без нагрева тоже не получится, так как система автоматики отключит приточные установки по угрозе замерзания водяных калориферов.

Итого: Для того чтобы использовать теплоизбытки в офисе на нужды подогрева приточного воздуха требуется ещё на стадии проектирования закладывать такую возможность в технических решениях.

Так нужно чтобы система кондиционирования (охлаждения) в офисе работала круглогодично, при этом в холодное время года при уличных температурах ниже +15С тепловой сброс от фреоновых «компрессорно‑конденсаторных блоков» (ККБ) должен частично или полностью направляться на подогрев приточного воздуха в приточных установках.

Конструктивно исполнить связь охлаждения офиса с нагревом притока зимой вполне возможно, но нужно это делать так, чтобы система не выросла в цене и не стала технически слишком сложной для эксплуатации.

Всё что сложно и дорого в последствии либо не включают при эксплуатации, либо вообще выкидывают из проекта.

Расчет воздухообмена по различным параметрам

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.

Нормы воздухообмена различного типа помещений определяется согласно нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений (СНиП 31–01-2003, СНиП 2.08.02-89, СНиП 2.09.04-87, СНиП 2.04.05-91, МГСН 3.01-01 "Жилые здания" и др.).

В нормативных документах четко определено, какие должны быть системы вентиляции в тех или иных помещениях, какое оборудование должно в них использоваться и где оно должно располагаться. А также какое количество воздуха, с какими параметрами и по какому принципу должно подаваться и удаляться из них.

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

Расчетная температура воздуха в холодный период года, °С

Кратность воздухообмена или количество удаляемого воздуха из помещения

Общая комната (гостиная), спальня, жилая комната общежития 1 )

не менее 30 м 3 /ч на человека

Кухня квартиры и общежития

Не менее 60 м 3 /ч

с газовыми плитами

Не менее 60 м 3 /ч при 2-конфорочных плитах; не менее 75 м 3 /ч при 3-конфорочных плитах, не менее 90 м 3 /ч при 4-конфорочных плитах

Механическая приточно-вытяжная по расчету

Совмещенный санузел с индивидуальным подогревом

Гардеробная комната для чистки и глажения одежды

Вестибюль, общий коридор, передняя, лестничная клетка в квартирном доме

Вестибюль, общий коридор, передняя, лестничная клетка в общежитии

по расчету, но не менее 4-кратн.

Гладильная, сушильная в общежитии

по расчету, но не менее 2-кратн.

Кладовые в квартирах (одноквартирных домах), хозяйственные и бельевые в общежитиях

Машинное помещение лифтов 3 )

по расчету, но не менее 0,5-кратн.

1-кратн (через ствол мусоропровода)

Тренажерный зал 5 )

80 м 3 /ч на человека

Библиотека, кабинет 5 )

Гараж — стоянка 5 )

Механическая приточно-вытяжная по расчету

Примечания. 1. В одной из спален следует предусматривать расчетную температуру воздуха 22°С.

2. Значение в скобках относится к квартирам для престарелых и семей с инвалидами (в составе специализированных жилых домов и групп квартир) в соответствии с заданием на проектирование.

3. Температура воздуха в машинном помещении лифтов в теплый период года не должна превышать 40°С.

4. Температура для расчета дежурного отопления.

5. Расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена указанны для квартир и одноквартирных домов жилища I категории.

6. В угловых помещениях квартир, одноквартирных домов и общежитии расчетную температуру воздуха следует принимать на 2°С выше указанной в таблице (но не выше 22°С).

7. В помещениях общественного назначения общежитий и специализированных квартирных жилых домов для престарелых и семей с инвалидами расчетные параметры воздуха и кратность воздухообмена следует принимать по соответствующим нормативным документам или техническому заданию в зависимости от назначения этих помещений

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

Помещение	Кратность или величина воздухообмена, м 3 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 м 3
Постирочная, гладильная, сушильная	0,5	90 м 3
Кухня с электроплитой	0,5	60 м 3
Помещение с газоиспользующим оборудованием	1,0	1,0 + 100 м 3 на плиту
Помещение с теплогенераторами и печами на твердом топливе	0,5	1,0 + 100 м 3 на плиту
Ванная, душевая, уборная, совмещенный санузел	0,5	25 м 3
Сауна	0,5	10 м 3 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:

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 146м 2 .

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 м 2 ;
• спальня — 24 м 2 ;
• рабочий кабинет — 18 м 2 ;
• гостиная — 42 м 2 ;
• прихожая — 10 м 2 ;
• туалет — 2 м 2 ;
• ванная — 4 м 2 .

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 м 3 ;
• спальня — 84 м 3 ;
• рабочий кабинет — 63 м 3 ;
• гостиная — 147 м 3 ;
• прихожая — 35 м 3 ;
• туалет — 7 м 3 ;
• ванная — 14 м 3 .

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, м 3 , 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 м 3 — не менее 90 м 3 ;
• спальня — 84 м 3 х1 = 85 м 3 ;
• рабочий кабинет — 63 м3 х 1= 65 м 3 ;
• гостиная — 130 м 3 ; 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 м 3 — не менее 50 м 3 ;
• ванная — 14 м 3 — не менее 25 м 3 .

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, м 3 /час	Lвыт, м 3 /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 м 3 /ч.

∑ Lпр = ∑ Lвыт:280<165 м 3 /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, м 3 /час	Lвыт, м 3 /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 м 2 .

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

∑ Lвыт 3=146 х 3=438м 3 /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 м 3 /час. Если в помещении регулярно присутствуют временные посетители, то на каждого такого человека нужно прибавить еще по 20 м 3 /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 м 2 ;
• спальня — 24 м 2 ;
• рабочий кабинет — 18 м 2 ;
• гостиная — 42 м 2 ;
• прихожая — 10 м 2 ;
• туалет — 2 м 2 ;
• ванная — 4 м 2 .

Расчет выполняется отдельно для каждого помещения в соответствии с нормой 60 куб.м\чел для постоянных жильцов и 20 куб.м\час 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 м 3 \час;
• Рабочий кабинет — 1 чел. * 60 = 60 м 3 \час;
• Гостиная 2 чел * 60 + 2 чел * 20 = 160 м 3 \час;

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 м 3 — не менее 90 куб.м 3 /ч;
• Туалет — 2 м 2 — не менее 50 куб.м 3 /ч;
• Ванная — 4 м 3 — не менее 50 куб.м 3 /ч.

Для удобства записываем данные в таблицу:

Помещение	Lпр, м 3 /час	Lвыт, м 3 /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 м 3 /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 м 3 /час.

Помещение	Lпр, м 3 /час	Lвыт, м 3 /час
Кухня	—	≥265
Спальня	120	—
Рабочий кабинет	60	—
Гостиная	160	—
Прихожая	—	—
Туалет	—	≥50
Ванная	—	≥25
∑ L	∑ Lпр = 340	∑ Lвыт = ≥ 340

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 м 3 /час — выполняется.

Сравнение расчетов

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

(∑ Lвыт1=280 м 3 /час < ∑ Lвыт3=340 м 3 /час < ∑ Lвыт2=438 м 3 /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.