Методы расчета вентиляции: формулы и пример проектирования приточно-вытяжной системы

Хотите, чтобы атмосфера в вашем доме была здоровой, а ни один уголок не страдал от затхлости? Для создания комфортных условий стоит заблаговременно грамотно рассчитать вентиляцию еще на стадии проектирования.

Игнорирование этого важного аспекта во время строительных работ может привести к множеству проблем: от борьбы с плесенью в ванной до необходимости масштабного ремонта и установки системы воздуховодов. Согласитесь, видеть черные пятна плесени на кухонном окне или в детской комнате крайне некомфортно, да и повторное погружение в ремонтные заботы тоже не добавляет радости.

В данной статье собраны все необходимые материалы для расчета вентиляции, таблицы справочных данных. Мы также предоставим формулы, наглядные схемы и реальный пример для помещений различных типов и площадей, который будет продемонстрирован в видеоролике.

Причины неэффективной вентиляции

При условии правильных расчетов и грамотной установки системы воздухообмен в доме будет осуществляться на надлежащем уровне. Это подразумевает, что воздух будет свежим, с оптимальной влажностью и без лишних запахов.

Если же наблюдаются такие проблемы, как постоянная духота, плесень в ванной или другие неприятности, важно внимательно проверить состояние вентиляционной системы.

Проектирование и расчет вентиляции начинаются еще на этапе проектирования или реконструкции. Важно обеспечить должный микроклимат в помещениях.

При проектировке и расчетах воздуховодов подбирается оптимальный диаметр и мощность используемого оборудования.

В системах механической вентиляции за перемещение воздуха отвечают вентиляторы. Приточные модели подают свежий воздух в помещения, а вытяжные — удаляют загрязненный.

Кухонную вытяжку не следует подключать к вентиляционному каналу, так как это две разные системы, каждая из которых предназначена для выполнения своей функции.

В силу различий в эксплуатационных условиях помещений, расчеты для них выполняются индивидуально.

Вентиляционные системы проектируют не только для комнат, но и для отдельных конструктивных элементов здания. Например, вентиляция чердака помогает выводить конденсат, образующийся под крышей.

Обязательно оборудуются вентиляцией подвалы и цокольные помещения, что способствует продлению срока службы конструкций, находящихся в контакте с грунтом, и, соответственно, увеличивает долговечность здания.

Отсутствие характерных зазоров в пластиковых окнах и дверях может стать источником проблем, так как в дом не поступает достаточно свежего воздуха, и необходимо создать условия для его притока.

Засоры и разгерметизация воздуховодов могут значительно усложнить процесс удаления загрязненного воздуха, насыщенного неприятными запахами и избыточной влажностью.

Это может привести к распространению плесени в служебных помещениях, что негативно сказывается на здоровье и может стать причиной различных заболеваний.

Появление запотевших окон, грибка в ванной и духоты в помещениях — прямые указания на неправильную вентиляцию.

Но порой даже работающая система не решает перечисленных проблем, что может говорить о неверных расчетах вентиляции для конкретного помещения.

Изменения в интерьере, перепланировка, установка новых пластиковых окон могут существенно сказаться на эффективности вентиляции. В таких случаях целесообразно вновь произвести необходимые расчеты и модернизировать систему.

Один из простых способов проверки вентиляции — испытание тяги. Для этого к решетке вытяжки подносят зажженную спичку или лист бумаги. Не рекомендуется использовать открытый огонь, если имеется газовое оборудование.

Слишком плотные двери могут нарушить циркуляцию воздуха в доме, и эту проблему помогают решить специальные решетки и отверстия.

Если пламя или бумага отклоняются в сторону вытяжного отверстия, значит, тяга налицо, в противном случае, если отклонение слабое или отсутствует, то это сигнал о проблемах с дымооборотом, которые могут возникнуть от засоров или повредившихся воздуховодов.

Не всегда имеется возможность устранить неисправность, в большинстве случаев выходом может стать установка дополнительных вытяжных вентиляторов, и перед их установкой рекомендуется выполнить все необходимые расчеты.

На наличие тяги в вытяжной системе можно проверить с помощью пламени или листа бумаги.

Как произвести расчет воздухообмена?

Все расчеты, связанные с вентиляцией, сводятся к вычислению объемов воздуха в помещениях. Это могут быть как отдельные комнаты, так и несколько помещений в одном доме или квартире.

На основе этих данных и информации из действующих норм определяются ключевые параметры вентиляционной системы, такие как количество воздуховодов и их сечение, мощность вентиляторов и т.п.

Существуют специальные методики расчета, позволяющие учесть не только обновление воздушных масс, но также удаление тепла, изменение влажности, вывод загрязняющих веществ и др. Такие расчеты обычно проводят для промышленных или специализированных зданий.

Если вы хотите произвести такие подробные вычисления, рекомендуется обратиться к инженеру, владеющему соответствующими методиками.

Для более простых расчетов в жилых помещениях можно использовать следующие методы:

• по кратностям;
• по санитарно-гигиеническим нормам;
• по площади.

Все эти методы достаточно просты, и даже неподготовленное лицо может произвести основные расчеты для своей вентиляции. Наиболее интуитивным является расчет по площади. В этом случае применяется норма: на 1 м² площади необходимо обеспечивать 3 м³ свежего воздуха в час.

При этом количество проживающих в доме людей не учитывается.

В жилых зданиях воздух должен поступать в спальни и гостиные, а извлекаться из кухни и санузлов.

Расчет по санитарно-гигиеническим нормам также достаточно прост. Здесь для вычислений используются не площадь, а информация о постоянных и временных жильцах.

На каждого постоянного жильца требуется гарантировать приток 60 м³ свежего воздуха в час. В случае, если в помещении находятся временные гости, на каждого из них добавляется по 20 м³ воздуха в час.

Расчет по кратности воздухообмена немного сложнее. Он требует учета назначения каждой комнаты и нормативов воздухообмена для них.

Кратность воздухообмена — это коэффициент, который показывает, сколько раз воздух в помещении заменяется полностью в течение часа. Эту информацию можно найти в специальной нормативной таблице (СНиП 2.08.01-89* Жилые здания, прил. 4).

С помощью этой таблицы можно произвести расчет вентиляции по кратностям. Значения коэффициентов отражают кратность воздухообмена в зависимости от типа помещения.

Объем воздуха, который необходимо обновить в течение часа, рассчитывается по формуле:

L=N*V,

• N — кратность воздухообмена за 1 час, берущаяся из таблицы;
• V – объем помещения в кубических метрах.

Определить объем каждого помещения легко — достаточно умножить его площадь на высоту. Затем для каждой комнаты вычисляют часовой объем воздухообмена по приведенной формуле.

Полученные данные L для всех комнат суммируются, что дает общее представление о количестве свежего воздуха, необходимого для поступления в помещение за единицу времени.

Разумеется, такое же количество отработанного воздуха должно выведено через вытяжные каналы. В одной комнате не должно быть одновременно приточной и вытяжной вентиляции. Обычно приток осуществляется через «сухие» помещения: спальню, детскую, гостиную, кабинет и т.п.

Вытяжная система в ванной или туалете устанавливается в верхней части стены, а встроенный вентилятор работает автоматически.

Удаление воздуха производится из вспомогательных помещений: кухни, ванной, туалета и пр. Это целесообразно, так как нежелательные запахи, присущие таким пространствам, не распространяются по всей квартире, а выводятся на улицу, что делает пребывание в доме более комфортным.

Таким образом, для расчета используются нормы только для приточной или вытяжной вентиляции, как указано в соответствующей нормативной таблице.

Если необходимость подачи воздуха в зону или его удаления из нее отсутствует, соответствующая ячейка остается пустой. Для некоторых типов помещений предусмотрено минимальное значение кратности воздухообмена. Если расчетный параметр меньше этого минимума, следует применять значение из таблицы.

Если проблемы с вентиляцией стали заметны уже после завершения ремонта, возможно установить приточные или вытяжные клапаны в стенах.

Конечно, в здании могут встречаться помещения, не обозначенные в таблице. В таких случаях применяются нормы, установленные для жилых помещений, то есть 3 кубометра на каждый квадратный метр площади. Следует просто умножить площадь комнаты на 3, принимая полученное число за нормативную кратность воздухообмена.

Все значения кратности воздуха, обозначенные как L, должны быть округлены в большую сторону до ближайшего числа, кратного пяти. Затем необходимо сложить кратности воздухообмена L в помещениях, где осуществляется приток воздуха. Для комнат, с которых производится вытяжка, расчеты проводятся отдельно.

Если итоговые значения не соответствуют санитарным нормам, то производится установка приточного клапана, бризера или вытяжной системы через стену, модернизация действующей системы или ее очистка.

Холодный внешний воздух может негативно повлиять на отопление в доме, и в таких случаях рекомендуется использовать вентиляционные системы с рекуперацией тепла.

Далее важно провести сравнение этих двух показателей. Если L для притока превышает L для вытяжки, нужно увеличить значения для тех комнат, в которых были использованы минимальные значения в расчетах.

Примеры вычисления объема воздухообмена

Для выполнения расчетов вентиляционной системы по кратностям необходимо первым делом сделать список всех помещений в доме, указать их высоту потолков и площадь.

Предположим, в условном доме есть следующие комнаты:

• Спальня — 27 кв.м;
• Гостиная — 38 кв.м;
• Кабинет — 18 кв.м;
• Детская — 12 кв.м;
• Кухня — 20 кв.м;
• Санузел — 3 кв.м;
• Ванная — 4 кв.м;
• Коридор — 8 кв.м.

Учитывая, что высота потолков во всех помещениях составляет 3 метра, вычисляем объемы воздуха:

• Спальня — 81 куб.м;
• Гостиная — 114 куб.м;
• Кабинет — 54 куб.м;
• Детская — 36 куб.м;
• Кухня — 60 куб.м;
• Санузел — 9 куб.м;
• Ванная — 12 куб.м;
• Коридор — 24 куб.м.

Теперь, следуя таблице, следует произвести расчеты для вентиляции каждого помещения с учетом кратности воздухообмена, округляя все значения до кратных пяти:

• Спальня — 81 куб.м.*1 = 85 куб.м;
• Гостиная — 38 кв.м.*3 = 115 куб.м;
• Кабинет — 54 куб.м.*1 = 55 куб.м;
• Детская — 36 куб.м.*1 = 40 куб.м;
• Кухня — 60 куб.м. — не менее 90 куб.м;
• Санузел — 9 куб.м. — не менее 50 куб.м;
• Ванная — 12 куб.м. — не менее 25 куб.м.

Информация о нормативах для коридора отсутствует, поэтому в расчетах данные этого небольшого помещения не учитываются. Для гостиной расчет был проведен на основании площади с нормой три кубометра на каждый квадратный метр.

Правильная организация вентиляционного процесса гарантирует необходимый воздухообмен в гостиной. При проектировании важно учитывать требования и нормы СНиП.

Теперь нужно отдельно сложить данные по помещениям, где происходит приток воздуха, и отдельно по комнатам с вытяжными устройствами.

Объем воздухообмена по притоку:

• Спальня — 81 куб.м.*1 = 85 куб.м/ч;
• Гостиная — 38 кв.м.*3 = 115 куб.м/ч;
• Кабинет — 54 куб.м.*1 = 55 куб.м/ч;
• Детская — 36 куб.м.*1 = 40 куб.м/ч;

Всего: 295 куб.м/ч.

Объем воздухообмена по вытяжке:

• Кухня — 60 куб.м. — не менее 90 куб.м/ч;
• Санузел — 9 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч;
• Ванная — 12 куб.м. — не менее 25 куб.м/ч.

Всего: 165 куб.м/ч.

Теперь стоит сравнить полученные суммы. Очевидно, что приток воздуха превышает вытяжку на 130 куб.м/ч (295 куб.м/ч — 165 куб.м/ч).

Чтобы устранить этот дисбаланс, необходимо увеличить объем воздухообмена по вытяжке, например, улучшив показатели для кухни. В реальной практике это может осуществляться, например, с помощью замены воздуховодов на более широкие.

Правила расчета площади воздуховодов для модернизации или замены вентиляционной системы можно найти здесь. Рекомендуем ознакомиться с полезной информацией.

После внесения корректировок результаты расчетов будут выглядеть следующим образом:

Объем воздухообмена по притоку:

• Спальня — 81 куб.м.*1 = 85 куб.м/ч;
• Гостиная — 38 кв.м.*3 = 115 куб.м/ч;
• Кабинет — 54 куб.м.*1 = 55 куб.м/ч;
• Детская — 36 куб.м.*1 = 40 куб.м/ч;

Всего: 295 куб.м/ч.

Объем воздухообмена по вытяжке:

• Кухня — 60 куб.м. — 220 куб.м/ч;
• Санузел — 9 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч;
• Ванная — 12 куб.м. — не менее 25 куб.м/ч.

Всего: 295 куб.м/ч.

Объемы притока и вытяжки совпадают, что соответствует требованиям при расчетах воздухообмена по кратностям.

Расчет системы вентиляции для кухни также является критически важным, особенно когда используется газовое оборудование для готовки.

Выполнить расчет воздухообмена согласно санитарным нормам намного проще. Предположим, в доме, упомянутом ранее, проживает два постоянных жильца и еще двое приходят в гости нерегулярно.

Расчет выполняется для каждого помещения отдельно, основываясь на норме 60 куб.м/ч на человека для постоянных жильцов и 20 куб.м/ч для временных:

• Спальня — 2 чел * 60 = 120 куб.м/ч;
• Кабинет — 1 чел * 60 = 60 куб.м/ч;
• Гостиная — 2 чел * 60 + 2 чел * 20 = 160 куб.м/ч;
• Детская — 1 чел * 60 = 60 куб.м/ч;

Всего по притоку — 400 куб.м/ч.

Количество постоянных и временных жильцов не подчиняется строгим правилам — эти цифры определяются исходя из реальной ситуации и здравого смысла.

Достаточный приток воздуха в ванную и его быстрая эвакуация позволяют избежать застоя и появления плесени.

Расчет вытяжки производится по нормам, указанным в ранее приведенной таблице, с увеличением до значения общего притока:

• Кухня — 60 куб.м. — 300 куб.м/ч;
• Санузел — 9 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч;
• Ванная — 12 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч.

Всего по вытяжке: 400 куб.м/ч.

Объем вытяжки для кухни и ванной комнаты был увеличен. Недостаточный объем вытяжки можно распределить между всеми помещениями с вытяжной вентиляцией или же увеличить показатель только для одной комнаты, как это делалось при расчетах по кратностям.

Согласно санитарным нормам, расчет воздухообмена осуществляется таким образом. Если площадь дома составляет 130 кв.м, тогда требуемый воздухообмен по притоку должен составлять 130 кв.м * 3 куб.м/ч = 390 куб.м/ч.

Затем этот объем распределяется на вытяжку следующим образом:

• Кухня — 60 куб.м. — 290 куб.м/ч;
• Санузел — 9 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч;
• Ванная — 12 куб.м. — не менее 50 куб.м/ч.

Всего по вытяжке: 390 куб.м/ч.

Баланс воздухообмена является одним из основных аспектов при проектировании вентиляционных систем. Дальнейшие расчеты основываются на этих данных.

Как выбрать сечение воздуховода?

Системы вентиляции могут быть как канальными, так и бесканальными. В первом варианте важно правильно выбрать сечение воздуховодов. Если выбрано прямоугольное сечение, то его длина и ширина должны соотноситься в пропорции 3:1.

Для прямоугольных воздуховодов длина должна быть в три раза больше ширины, чтобы снизить уровень шума.

Оптимальная скорость перемещения воздуха в основных каналах должна составлять около пяти метров в секунду, а на ответвлениях — не более трех метров в секунду. Это позволит использовать систему с минимальным уровнем звука. Скорость воздушного потока зависит от площади сечения воздуховода.

Чтобы правильно определить размеры воздуховодов, можно воспользоваться специальными таблицами. В таблице следует найти объем воздухообмена, например, 400 куб.м/ч, а затем выбрать скорость — 5 метров в секунду.

Далее нужно найти точку пересечения горизонтальной шкалы воздухообмена с вертикальной шкалой скорости.

С помощью данной диаграммы можно вычислить сечение воздуховодов для канальной системы вентиляции. Скорость в главном канале не должна превышать 5 м/с.

Из точки пересечения нужно провести линию вниз к кривой, по которой можно определить оптимальное сечение. Для прямоугольного канала это будет площадь, а для круглого — диаметр в миллиметрах. Сначала производятся расчеты для магистрального воздуховода, затем — для ответвлений.

Следовательно, расчеты выполняются в том случае, если в помещении планируется установить лишь один вытяжной канал. Если же планируется несколько каналов, то общий объём воздуховода для вытяжки необходимо разделить на количество таких каналов, а потом проводить расчёты согласно описанному принципу.

Данная таблица предоставляет возможность подобрать подходящее сечение для воздуховода, используемого в канальной вентиляции, с учётом объёмов и скорости потока воздуха.

Также доступны специализированные калькуляторы, которые позволяют производить аналогичные расчёты. Для квартир и жилых объектов такие приложения могут оказаться более удобными, поскольку они обеспечивают более точные результаты.

На полноценный воздухообмен влияет явление, известное как обратная тяга, с особенностями которой и методами борьбы с ней можно ознакомиться в рекомендуемой нами статье.

Итоги и полезные видеоматериалы по теме

Видеоролик #1. Ценные сведения о принципах функционирования вентиляционных систем:

Видеоролик #2. Вместе с удаляемым воздухом из жилища уходит и тепло. В этом ролике наглядно иллюстрируются расчёты тепловых потерь, связанных с работой системы вентиляции:

Корректное выполнение расчётов вентиляции является основополагающим требованием для её эффективной работы и залогом комфортного микроклимата в вашем доме или квартире. Знание ключевых параметров, на основе которых проводятся такие расчёты, поможет не только правильно спроектировать вентиляционную систему во время строительства, но и внести изменения в её работу, если ситуация потребует этого.

Хотите поделиться своим опытом в области расчёта и установки вентиляции? Появились вопросы при изучении информации? Обнаружили неточности в тексте? Пожалуйста, оставляйте комментарии в блоке внизу статьи.