Расчет естественной вентиляции — все формулы и примеры расчетов

Канальная вентиляция

В системе естественного вентилирования давление, затрачиваемое на преодоление сопротивления передвижению воздушных потоков по воздуховодам, непостоянно и недостаточно. Потому сегодня редко используют канальную вентиляцию с естественным побуждением.

Естественное канальное вентилирование оборудуется, в основном, для тех помещений, в которых однократный воздухообмен достаточен. На производстве вытяжная естественная вентиляция допустима тогда, когда она может обеспечить норму воздухообмена.

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

Канальная вентиляция состоит из следующих элементов:

• вертикальные внутристенные или пристенные каналы с отверстиями;
• жалюзийные решетки, которые закрывают эти отверстия;
• сборные горизонтальные воздуховоды;
• вытяжная шахта.

Для активизации воздухообмена на вентиляционную шахту могут монтировать дефлектор.

Загрязненный воздух сквозь жалюзийную решетку поступает из помещения в канал. Теплый, он поднимается вверх, в сборные воздуховоды. Отсюда попадает в шахту и выходит в атмосферу.

Сегодня выпускаются готовые панели или блоки с вентиляционными каналами. Они бывают разных форм:

• круглыми,
• прямоугольными,
• овальными.

Самой функциональной считается круглая форма. В таком канале наименьшее сопротивление трению.

В крупнопанельных домах вентиляционный канал представляет собой специальную бетонную или железобетонную панель.

1. В зданиях с количеством этажей до пяти вентиляционные блоки имеют индивидуальные каналы на каждом этаже.

2. В зданиях с количеством этажей от пяти каналы ставят через один либо несколько этажей. Это необходимо для экономии площади, занимаемой вентиляционными блоками. Вертикальные каналы подключаются к сборному каналу большего сечения.

Самостоятельные для каждого помещения вентиляционные каналы соответствуют санитарно-гигиеническим нормам, отвечают требованиям пожарной безопасности вентиляции, обеспечивают звукоизоляцию.

1. Их устраивают в стенах или в бороздах, закрывают плитами.

2. Минимальный размер канала в стене – 0,5×0,5 кирпича. Толщина вентиляционного канала должна быть не менее 0,5 кирпича.

3. Каналы нельзя устраивать в наружных стенах.

4. Если кирпичные стены внутри помещений отсутствуют, монтируют приставные блочные или плитные воздуховоды. Их минимальные параметры — 10×15 сантиметров.

1. Если в помещениях нормальная влажность, приставные воздуховоды делают из гипсошлаковой или гипсоволокнистой плиты.

2. При высокой влажности подойдет шлакобетонная или бетонная плита. В некоторых случаях приходится использовать асбестоцемент, листовую сталь или пластмассу.

3. Толщина плиты для воздуховода – 3,5-4 сантиметра.

4. Приставные воздуховоды делают у внутренних конструкций (перегородок, колонн, рядом со встроенными шкафами и т.п.).

5. Если приходится устраивать канал у наружной стены, то нужно отступить от нее не менее пяти сантиметров либо утеплить стык.

Часть воздуховода, которая идет через чердак или неотапливаемое помещение, должна быть сделана из двойной шлакобетонной или гипсошлаковой плиты 4-5 сантиметра. Плюс воздушная прослойка 4 сантиметра.

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

Осуществляется преимущественно в производственных помещениях, где наблюдаются большие выделения тепла и необходим его постоянные отвод. Такой тип естественной вентиляции называют аэрация. В промышленных постройках в теплое время года приток свежего воздуха осуществляется через специальные проемы в нижней части здания.

• ρ_н – плотность воздуха снаружи здания, измеряется в кг/м³;
• ρ_вн  – плотность воздуха, находящегося внутри здания, кг/м³;
• h – вертикальное расстояние от центра приточного проема до центра вытяжного, м;
• g — ускорение свобoдного падения, равняется 9,81 м/с².

Оборудуется, в основном, в жилых зданиях. Система представляет собой набор каналов (шахт), расположенных вертикально, через которые осуществляется воздухоотвод. При проекте канальной естественной вентиляции стоит ограничить количество изгибов и поворотов вентканалов, чтоб обеспечить меньшее сопротивления движущемуся воздушному потоку.

• R – потеря давления из-за трения, измеряется в Па/м;
• L – длина измеряемого участка, м.
• Z – потеря давления на местных сопротивлениях, Па/м.

Аэрация промышленных комнат летом гарантирует поступление воздушных потоков сквозь просветы снизу ворот и входных дверей. В прохладные месяца поступление в нужных размерах совершается под средством верхних просветов, от 4 м и больше над уровнем пола. Вентиляция на протяжении целого года выполнялась при помощи шахт, дефлекторов и форточек.

Зимой фрамуги открывают только в участках над генераторами усиленных тепловых выделений. Во время генерации в комнатах здания лишней очевидной теплоты, то температурный режим воздуха в нем постоянно больше, чем температурный режим вне здания, и, в соответствии, плотность менее.

Данное явление и приводит к присутствию разницы давлений атмосферы вне и внутри комнат. В плоскости на конкретной высоте комнаты, которую именуют как плоскость одинаковых давлений, данная разница отсутствует, то есть, приравнивается к нулю.

Вычисление естественной системы проветривания канального вида сближается к установлению активного разреза воздуховодов, какие с целью доступа необходимого числа воздуха выражают противодействие, надлежащее вычисленному напряжению.

• где R — удельная потеря напряжения по длине участка от трения, Па/м;
• l — длина участка, м.

• где L — расход воздуха, м3/ч;
• v — скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с (равна 0,5… 1,0 м/с).

Задавая скорость движения воздуха по вентиляции, и прочитывают площадь его активного сечения и масштабы. При помощи специализированных номограмм либо табличных расчётов для округлой формы воздуховодов устанавливают издержки напряжения на трение.

Что необходимо учитывать при проектировании естественной вентиляции в здании

Каждое здание должно быть оборудовано вентиляцией. От этого зависит локальный климат в помещении, который оказывает влияние на здоровье человека и долговечность здания. Естественная вентиляция является простым и недорогим способом создания воздухообмена в сооружении.

• приток свежих воздушных масс в здание
• удаление пыли, грязи, газов из помещения
• снижение вероятности взрыва и пожара
• циркуляцию воздуха для образования комфортного микроклимата для человека
• контроль температуры, давления и влажности в целом здании и каждом помещении в отдельности

• площадь здания и необходимую производительность системы
• количество людей, которые будут находиться в здании
• климатические особенности региона, в котором планируется эксплуатация
• назначение здания, его взрыво- и пожароопасность

• Производительность. Нормой считается при площади помещения больше 20 м² на человека – объём поступаемого воздуха 30м³ в час.
• Кратность воздухообмена. Параметр отображает сколько раз в течении часа смениться воздух в помещении.
• Давление. Рассчитывают исходя из условия наличия или отсутствия вентиляторов.
• Скорость воздушного потока. Берется во внимание диаметр сечения, количество воздушных каналов, а также их протяжность.

Конструкция естественной вентиляции не требует больших финансовых затрат. В системе не используются механические и электрические приборы для управления воздушными потоками, что упрощает ее строительство и обслуживание.

• температуры воздуха внутри помещения и за его пределами,
• разность атмосферного давления, которая зависит от высоты сооружения,
• скорость перемещения воздушного потока.

Поступления свежего воздуха осуществляется через приточные каналы, которые размещают ближе к нижней части помещения. Для удаления загрязненного воздуха существуют вытяжные каналы, располагающиеся ближе верхней части здания, что позволяет создать большее давление и соответственно скорость перемещаемого воздуха.

Приток воздуха при данном типе вентилирования происходит методом просачивания через щели в конструкции сооружения, окон и дверей. Вытяжка функционирует за счет удаления воздуха по специальным вытяжным каналам, которые размещаются в определенных местах. В жилых помещениях вытяжка обязательно размещается в: кухне, ванной комнате, санузле, в промышленных – в местах с повышенной температурой, концентрацией пыли, газов и вредных веществ.

По типу устройства различают: канальную и бесканальную системы естественного вентилирования.

Существуют специальные нормы и правила (СНиП), от которых отталкиваются при строительстве и проектировании естественной вентиляции. Различаются 5 категорий зданий по уровню опасности взрыва и пожара:

1. С большой вероятностью взрыва и пожаров (А).
2. Взрывопожароопасные (Б).
3. Опасность возникновения пожаров (В).
4. Средней пожароопасности (Г).
5. Низкой опасностью возникновения пожаров (Д).

В зависимости от категории зданий, следует правильно подбирать материалы для строительства вентиляции.

Материалы для строительства воздушных каналов здания разделяют:

• несгораемые,
• сгораемые при определенных условиях (повышенные температуры горения, длительное воздействие огня и другие),
• сгораемые.

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

Кирпичные, стальные и шлакобетонные воздуховоды не поддаются влиянию огня, высоких температур, поэтому получили широкую популярность при монтаже в зданиях с повышенной взрывопожароопасностью. Системы из поликарбоната удобны в установке, имеют приемлемую цену и просты в обслуживании, но рекомендуется монтировать в помещениях с низкой вероятностью возгорания и воздействием повышенных температур.

Несмотря на всю простоту устройства, естественная вентиляция зданий должна отвечать строгим требованиям и нормам СНиП. Поэтому, проектирование, монтаж и обслуживание желательно доверить профессионалам. При правильных расчетах и строительстве естественная вентиляция может стать экономичным решением для создания подходящего микроклимата.

Удельная тепловая характеристика здания q, Вт/(м3 0C), определяется по формуле

q = Qзд / aVн(tв – tн), (3.9)

где Qзд – тепловая мощность системы отопления здания; Vн- строительный объем здания по наружному обмеру;

а – коэффициент учета района строительства: а=0,54 22/(tint – text).

Естественная вентиляция формула

• где н — плотность воздуха вне помещения, кг/м3;
• вн — плотность воздушных масс в помещении, кг/м3;
• h — расстояние между приточным проемом и центром вытяжного, м;
• g — ускорение свободного падения, 9,81 м/с2.

Метод проветривания (аэрации) построек с помощью раскрывающихся фрамуг считается довольно верным и результативным.

При вычислении природной вентиляции помещений учитываются установление участка нижних и верхних просветов. Сперва получают значение участка нижних просветов. Задается модель аэрации постройки.

Расчет естественной вытяжной вентиляции

• где ср– равна средней температуре плотности воздушных масс в помещении, кг/м3;
• h1– высoта oт плоскости одинаковых давлений до нижних просветов, м.

Скорость естественной вентиляции

• где L – необходимый обмен воздушными массами, м3/час;
• 1 – коэффициент расхода, зависящий от конструкции створок нижних просветов и угла их открытия (при 90 открытия, =0,6; 30 – =0,32);
• F1– площадь нижних просветов, м2

Приняв, что Ре = Р1 Р2 =h(н — ср), а температура удаляемого воздуха tуд=tрз (10 — 15oС), определяем плотности н и ср, которые соответствуют температурам tн и tср.

Периодическая естественная вентиляция

Происходит при открытии окон, ворот (цехов, производственных помещений), дверей, фрамуг на проветривание. К преимуществам такой вентиляции можно отнести отсутствие материальных вложений и простота конструкции. Отрицательными факторами является небольшой КПД и зависимость от погодных условий: силы ветра, времени года. Негативным последствием проветривания может стать сквозняк, который является причиной простудных заболеваний.

Для более эффективной работы естественная вентиляция совмещается с искусственной. Приточная естественная вентиляция оснащается вентиляторами. Устройства позволяют перемещать большее количества воздуха на любые расстояния вне зависимости от перепадов давления и погодных условий снаружи здания.

Существуют виды приточных вентиляторов:

• оконный
• форточный
• канальный
• умный вентилятор (бризер)

Они отличаются ценой, способом монтажа и функциональностью. Также с помощью вентиляторов можно подавать предварительно подогретый воздух, увлажнять или фильтровать воздушные потоки.

Естественная вентиляция расчет воздуховодов

• где, а и b — длина сторон прямоугольного воздуховода, м.

В случае использования воздуховодов сделанных не из метала, их удельные издержки давления по трению R, взятые с номограммы для стальных воздуховодов, изменяют, умножив на соответствующий коэффициент k:

• для шлакогипсовых — 1,1;
• для шлакобетонных — 1,15;
• для кирпичных — 1,3.

• где – сумма коэффициентов противодействий на участке;
• v2/2 — динамическое напряжение, Па, взятое с нормативов.

Для создания концепции непринужденной вентиляции предпочтительно остерегаться извилистых заворотов, множественного числа задвижек и клапанов, так как утраты на местные противодействия как правило в каналах воздуховодов достигают вплоть до 91% от всех затрат.

Естественная вентиляция содержит небольшой радиус воздействия и среднюю результативность для комнат излишками тепла в которых соввем малы, что возможно относить недостаткам, а достоинством — легкость системы, невысокая цена и простота в сервисном обслуживании.

Естественная вентиляция пример расчета

Общая площадь – 60 м2;ванная, кухня с газовой плитой, туалет;кладовая комната – 4,5 м2;высота потолков – 3 м.

Для оборудования воздуховодов будут применяться бетонные блоки.

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

Приток воздуха с улицы по нормативам: 60 *3 * 1 = 180 м3/час.

Вытяжка воздуха из помещения:кухни – 90 м3/час;ванной – 25 м3/час;туалета – 25 м3/час;90 25 25 = 140 м3/час

Частота обновления воздушных масс в кладовой – 0,2 в 1/час.4,5 * 3 * 0,2 = 2,7 м3/час

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

Нужный вывод воздуха: 140 2,7 = 142,7 м3/час.