Нормы кратности воздухообмена в различных помещениях. Расчет.

1. Расчет по кратностям

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

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

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

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

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

Для общих комнат и спален кратность составляет единицу на приток.

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

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

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

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

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

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

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

Формула для расчета вентиляции:

L = n · V,

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

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

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

Вычисление сечения воздуховодов

Теперь стоит задача распределить потоки. Вытяжка будет состоять из четырех каналов: два в кухне и по одному в ванной и санузле.

Можно считать по двум формулам:

а) F = L/3600×V , где

F – площадь сечения воздуховода м2;

L — расход вытяжной смеси м 3 /час;

V – скорость потока воздуха м/сек.

б) F = 2,778 × L/V , где

2,778 – коэффициент перехода от значений в метрах к сантиметрам.

В каналах с естественной вытяжкой темп перемещения воздушной массы ограничивается диапазоном от 0,5 до 1,5 м/сек. Принимают для выбранного дома — 0,8 м/сек.

100 куб.м. воздуха в кухне будут уходить по каналу с вытяжным вентилятором во время готовки пищи на кухонной плите. Для естественного воздухообмена на кухне остается 180 куб.м. Обсчитывают круглое сечение воздуховода для кухонного канала с естественной тягой.

F = 2,778 × 180/0,8 = 625 см 2 .

Площадь круга = п×R 2 , где п = 3,14.

625 = 3,14×R 2 , R = 14,1 см, рассчитанный диаметр вытяжки в частном доме — 282 мм.

Аналогично каналы для ванной и санузла будут сечением 163 мм каждый.

F = 2,778 × 60/0,8 = 208 см 2 .

Площадь круга = п×R 2 .

208 = 3,14×R 2 , R = 8,13 см, определено значение сечения вентканала в частном доме с диаметром 163 мм.

Можно подбирать воздуховоды по специальным диаграммам с двумя осями координат: расхода воздушной смеси и скорости транспортировки воздуха. На пересечении перпендикуляров из этих величин по конкретному воздуховоду находят величины его диаметра.

В пределах серии вентиляционных труб, соединителей, уголков, отводов и т.д. выпускаются элементы типовых размеров. Их приобретение существенно повышает темпы сборки системы

Подбор стандартного размера вентканалов производится по ГОСТ с учетом выполненного расчета. Например, на воздуховоды из оцинкованной стали применяется ГОСТ 14918-80, из железобетона — ГОСТ 17079-88.

Проектировщики для расчета вентиляционных систем и их воплощения в чертежах и трехмерных изображениях пользуются справочниками и компьютерными программами, разработанными на основе строительных норм и правил: алгоритм расчета вентиляции Vent — Calc , подбора воздуховодов – Ducter 2.5, рисования вентиляции SVENT , CADvent .

Нормативы вентиляции разработаны не только для облегчения работы проектировщикам. Знать их полезно заказчикам строительства и собственникам жилья, не обеспеченного достаточной поставкой свежего воздуха. Если хозяева самостоятельно выявят нарушения в проекте, то смогут добиться исправления ошибок или хотя бы получить компенсацию.

Другие расчеты воздушного обмена

Показатель воздушного обмена по тепловыделениям рассчитывается, если в помещении есть большое количество тепла, которое нужно вывести из комнаты.

Индекс рассчитывается по формуле L = 3.6 · Q / (p · c · (t – k)), где:

• L — воздухообмен (м3/ч);
• Q — теплота, выделяемая в комнате (Вт);
• p — плотность внутреннего воздуха (кг/м3);
• c — воздушная теплоемкость;
• t — температура удаляемого потока (°С);
• k — температура поступающего потока (°С).

Показатель воздушного обмена по влаговыделению определяется, если в комнате в результате жизнедеятельности или технологических процессов выделяется большое количество влаги.

Расчет проводится по формуле L = W / (p · (d — do)), где:

• L — воздухообмен по влажности (м3/ч);
• W — концентрация влаги (%);
• p — плотность внутренней атмосферы (кг/м3);
• d — содержание влаги в удаляемом потоке (г/кг);
• do — содержание влаги в подаваемом воздухе (г/кг).

Расчет воздухообмена по газовыделениям выполняется, если в цеху предполагается скопление воздушных примесей, которые требуется своевременно выводить за пределы помещения.

Применяется формула L = K / (K0 – K1), где:

• L — требуемая кратность воздухообмена (м3/ч);
• K — вес выделяемых газов (м/м3);
• K — ПДК газов (из справочника для конкретного помещения);
• K₁ — концентрация газа в поступающем потоке.

Нормы воздухообмена по нормам санитарии (число людей) определяются из условия снабжения людей необходимым объемом свежего кислорода. Для общественных построек предусматривается 20 м3/ч·чел при кратковременном посещении. Для длительного нахождения рассчитывается по 40 м3/ч·чел, спортивные залы требуют воздухообмена 80 м3/ч·чел.

Значение кратности воздухообмена

Подсобные помещения в квартире относятся к повышенным источникам загрязнения микроклимата. По СНиП в комнаты подается наружный воздух, а из туалета, кухни и ванной производится вытяжка влажного и загазованного воздуха.

Величины воздуха, который нужно выводить из помещений:

• кухня с газовой печкой — 90 м3/ч;
• кухня с электропечкой — 60 м3/ч;
• ванная комната и туалет — 25 м3/ч.

Если расчетные показатели воздухообмена требующейся подачи и отвода не совпадают, мощность приборов принимается по максимальному значению. Уравновешенным считается баланс, если показатели аналогичны. Приточно-вытяжная система, которая использует меньше входящих потоков по сравнению с отводящими, имеет отрицательный баланс, и наоборот.

Экономичной считается система с рециркуляцией, при этом выводящиеся потоки частично используются вторично после обработки увлажнителями, фильтрами, очистителями. Так сокращаются расходы, но соотношение вредных примесей не должно превышать 30% ПДК.

Рециркуляция не используется в помещениях:

• с выделением воздушных примесей 1 – 2 категории опасности;
• в атмосфере которых присутствуют болезнетворные организмы в превышенной концентрации или есть резкие запахи;
• где есть вредные газы, которые возгоняются при прохождении нагревателей, если перед ТЭНами нет соответствующих фильтров.

В лабораториях, где выделяется вредный пар и воздушные примеси, вентиляция делается так, чтобы воздух после очистки не проникал в соседние комнаты. Для цехов, где в атмосфере есть концентрация взрывоопасных добавок, воздух удаляется из зоны 3 м вокруг источника.

Методы расчета

Показатель означает, сколько раз нужно сменить воздух в эндогенном микроклимате за 1 час, чтобы очистить его до предельного ПДК (показателя допускаемой концентрации) примесей.

Кратность воздухообмена можно посчитать по формуле N = V / W, где:

• N — кратность обмена воздуха (раз);
• V — кубатура наружного воздуха, поступающая в комнату за 1 час (м3/ч);
• W — объем интересующего помещения (м3).

Методом естественной конвекции обычно микроклимат меняется до 3 – 4 раз. Для большего значения делают механическую вентиляцию.

Объем входящих потоков, который предназначается для разбавления вредных примесей и газов до максимальной допускаемой концентрации, рассчитывается по формуле V = B / (pb – po), где:

• V — кубатура воздушного потока (м3);
• B — количество патогенного вещества, поступающего за 1 час (мг/ч);
• pb — ПДК нежелательного компонента в атмосфере рабочего цеха (мг/м3);
• po — концентрация того-же компонента в поступающем потоке (мг/м3).

В производстве используется сварка, лазерная или плазменная резка, пайка металлов с выделением вредных газов. Для уменьшения концентрации делается качественная вытяжка и вентиляция местных зон около рабочего места. Количество газов измеряется на единицу объема с помощью прибора газоанализатора.

Масштаб вредного компонента высчитывается по формуле B = a · b · W, где:

• B — объем вредных примесей (м3);
• а — коэффициент просачивания (для цехов — 1, для гаражей — 2);
• b — соотношение газа в атмосфере (мг/м3);
• W — кубатура цеха (м3).

Загрязненные потоки должны очищаться перед выведением наружу с помощью системы фильтрации.

Норма воздухообмена

Индексы обмена воздуха различаются для промышленных цехов, общественных мест и жилых помещений. Современные окна с герметичными стеклопакетами обеспечивают только 10 – 20% от необходимого воздухообмена. В нормативах и положениях встречаются индексы, привязанные к площади, объему комнаты, числу людей. В разных странах требуемые значения отличаются, хотя человек дышит одинаково.

Нормы кратности обмена приводятся в документах:

• жилые помещения — СНиП 2.08.01 – 1989, ГОСТ 30.494 – 1996;
• медицинские организации — СП 158.133.30 – 2022;
• детские сады, школы, институты, училища — СанПиН 2.4.1.3049 – 13, СНиП31 – 06 – 2009, СНиП II – Л.6 – 67, СНиП 2.04.05 – 1986;
• административные здания — СП 44.13331 – 2022, СНиП 2.08.02 – 1989;
• бани, сауны — СНиП II – Л.13 – 1962;
• аэропорты, авто и железнодорожные вокзалы — ВНТП 3 – 81, СНиП 2.04.05 – 1991.

Нормативные значения не учитывают, что жилые помещения пустуют днем, а офисные и рабочие – в ночное время. На местах проводится координация работы вентиляции или естественного проветривания для экономии затрат.

Общие санитарные требования в гост 30494-2022

Сборник утвержденных государством стандартов по созданию комфортной среды обитания в жилых объектах.

Показатели для воздуха в жилых апартаментах:

• температура;
• скорость перемещения;
• доля влажности воздуха;
• суммарная температура.

В зависимости от заявленных требований при расчетах применяют допустимые или оптимальные величины. Ознакомиться их полным составом можно в Таблице № 1 вышеуказанного норматива. Сжатый вариант для примера приводится ниже.

Для жилой комнаты допустимы:

• температура – 18 о -24 о ;
• процент влажности – 60 %;
• скорость перемещения воздуха – 0,2 м/сек.

Для кухни:

• температура — 18-26 градусов;
• относительная влажность – не нормируется;
• быстрота продвижения воздушной смеси – 0,2 м/сек.

Для ванной, туалета:

• температура — 18- 26 градусов;
• относительная влажность – не нормируется;
• темп движения воздушной среды – 0,2 м/сек.

В теплый сезон показатели микроклимата не нормируются.

Оценка температурной среды внутри комнат производится по обычной t о воздуха и результирующей. Последняя величина является собирательным показателем t о воздуха и радиационной t о помещения. Ее можно рассчитать по формуле в Приложении А, замерив нагрев всех поверхностей в комнате. Более простой способ — измерить шаровым термометром.

Для правильного измерения температурных данных и отбора проб на определение органолептических показателей воздушной массы следует участь направление потоков приточной и вытяжной части системы

Загрязнение  воздуха внутри жилища определяется содержанием двуокиси углерода – продукта выдыхаемого людьми во время дыхания. Вредные выделения от мебели, линолеума приравниваются к эквивалентному количеству СО 2 .

По содержанию данного вещества классифицируют внутренний воздух и его качество:

• 1 класс — высокое – допуск двуокиси углерода 400 и ниже см 3 в 1 м 3 ;
• 2 класс – среднее — допуск углекислого газа 400 — 600 см 3 в 1 м 3 ;
• 3 класс – допустимое — допуск СО ₂ — 1000 см 3 /м 3 ;
• 2 класс – низкое — допуск диоксида углерода 1000 и выше см 3 в 1 м 3 .

Нужный объем наружного воздуха для системы вентиляции определяют расчетом по формуле:

L = k×L s , где

k — коэффициент эффективности распределения воздуха, приводится в таблице 6 ГОСТа;

L s – расчетное, минимальное количество наружного воздуха.

Для системы без принудительного вытяжения  k = 1.

Рассмотрим расчеты на примере.

Дом площадью 146м2.

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

Например, в доме имеются следующие помещения:

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

Высота потолков равна 3,5 м. 

Узнаем объем каждой комнаты: 

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

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

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

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

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

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

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

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

Для удобства записываем данные в таблицу:

Теперь следует сравнить полученные суммы. 

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

∑ Lпр = ∑ Lвыт:280<165 м3/час,

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

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

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

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

После правок результаты расчета будут выглядеть следующим образом:

Теперь уравнение воздушных балансов ∑ Lпр = ∑ Lвыт выполняется.  

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

Расчёт системы вентиляции