Расчет естественной вентиляции: диаметр и объем воздуха, нормативы

Почему мощная вытяжка «не тянет»?

Вначале следует проверить состояние канала вентиляции в самом вытяжном устройстве, извлечь и промыть (либо заменить) фильтры — жировые и возможно угольные, что зависит от модели вытяжки. Лучшие методы очистики кухонной вытяжки от жира рассмотрены в этой статье.

Также нужно убедиться в исправности вентиляционной установки и наличии электропитания к ней.

Работе вытяжки могут также помешать сквозняки, препятствующие вертикальному движению конвекционного воздушного потока от плиты. Если проблема «слабой» вытяжки не выявляется – ее источник находится за пределами кухни.

Производительность вытяжного зонта зависит от сечения вентканала, куда уходят испарения от кухонной плиты. А домовладельцы нередко устанавливают излишне мощную вытяжку, либо назначают ей преувеличенный режим работы.

Владельцы жилой недвижимости следуют незатейливой логике – чем сильнее тянет вентилятор, тем лучше отводятся летучие загрязнения от плиты.

Это неверно. Производительность и работоспособность системы кухонной вытяжки прямо зависят от пропускных характеристик вентиляционного канала.

К примеру, вентканал приточно-вытяжного воздухообмена, имеющийся в стене дома – больше, чем 150 м3/ч воздуха он вывести не способен.

Во-первых, сечение таких вентканалов не превышает 130-140 мм, что недостаточно для механической вентиляции. Во-вторых, штатная канальная вентиляция в многоэтажках протяженная и содержит множественные неровности.

В инструкции к вентиляционной установке обычно указана диаграмма, отображающая взаимосвязь давления в вентканале и производительности. Рост давления вызывает спад производительности вытяжки.

Вентканалы в домах собраны топорно: неровные стенки; потеки раствора; сужения из-за смещенных блоков; множество поворотов. Или и вовсе — шахта вентиляции может оказаться забитой. В такой ситуации без чистки не обойтись.

Попытки задать повышенную производительность вентиляционному зонту, соединенному с домовым каналом вентиляции, дают обратный эффект.

Чем сильнее воздушный поток, тем более интенсивно ему препятствуют дефекты сечении вентканала. А если активно нагнетаемый воздух не может двигаться вперед, он движется назад.

Простой пример – футбольный мяч. Чем больше воздуха в такой мяч закачать, тем сложнее работать насосом. Препятствием становится давление – воздуха много, он стремится выйти по трубке обратно, выталкивая ручку насоса.

Аналогичная ситуация с вытяжкой повышенной мощности – чем интенсивнее подается воздух, тем больше блокируется ее работа.

Идеальный вентканал под кухонную вытяжку – короткий, с минимумом изгибов. Поэтому отводить воздух от плиты требуется не по приточно-вытяжному каналу, а по выполненному специально для вытяжного зонта.

Отверстие в фасадной стене, жесткий или гибкий воздуховод (в идеале круглого сечения), обратный клапан и решетчатый воздухозаборник на выходе канала. Так следует оборудовать кухонную вытяжку.

Подробнее обустройство вытяжного клапана через стену на улицу мы рассмотрели в другой нашей статье.

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.

Выписка из гост 30494-2022

 Таблица 1 — Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий и общежитий

Примечание — Значения в скобках относятся к домам для престарелых и инвалидов.

Измерение объемного расхода на воздухоприемной решетке вытяжной вентиляции

на вентиляционной решетке используют анемометр с крыльчаткой большого диаметра D=80-125 мм. У такого прибора диаметр крыльчатки будет сопоставим с размерами решетки.

Анемометр с крыльчаткой большого диаметра D=80-125 мм – наиболее подходящий прибор, так как с ним проводится минимальное количество измерений. Это дает более точный результат и минимум затраченного времени.

Для упрощения измерений на решетке и уменьшения погрешности вместе с  анемометром используют специальную насадку — воронку.

После установки воронки с анемометром на вентиляционную решетку (диффузор), как показано на рисунке, однородный поток воздуха будет устремлен прямо на чувствительный элемент прибора, благодаря чему будет измерена средняя скорость.

При использовании прибора с крыльчаткой в комплекте  с воронкой отпадает необходимость проведения множества замеров, что дает более точный результат измерений и экономит время. Проводится всего лишь один замер.

Измерять скорость воздуха на решетке с помощью термоанемометра или анемометра с крыльчаткой малого диаметра (16-25 мм) можно только с использованием специальной насадки — воронки. Без воронки точность измерений этими приборами не обеспечивается.

Для измерения на воздухоприемных решетках вытяжной вентиляции насадка может иметь форму прямоугольной коробки. Насадку индивидуального изготовления можно сделать из листовой стали или пластмассы.

При выполнении измерений насадка должна плотно примыкать к решетке.

Анемометры с функцией расчета объемного расхода отображают его автоматически. При этом надо учесть, что у каждой воронки есть свой коэффициент преобразования, который необходимо предварительно ввести в прибор.

В этом видео профессиональный наладчик покажет, как правильно проверить эффективность вентиляциии в доме или квартире.

Нормы кратности воздухообмена для помещений

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

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

Для многоквартирных домов, различных помещений и зданий вывели нормы кратности воздухообмена — в СП 54.13330.2022.

К отдельным комнатам есть следующие требования:

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

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

Для помещений разного назначения кратность подбирают по СП 60.13330.2022, СП 118.13330.2022 и СП 44.13330.2022.

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

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

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

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

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

Подбираем высоту труб

Следующий шаг – определение силы тяги, возникающей внутри вытяжного блока при заданном перепаде высот. Параметр зовется располагаемым гравитационным давлением и выражается в Паскалях (Па). Расчетная формула:

• p – гравитационное давление в канале, Па;
• Н – перепад высот между выходом вентиляционной решетки и срезом вентканала над крышей, м;
• ρвозд – плотность воздуха помещения, принимаем 1.2 кг/м³ при домашней температуре 20 °С.

Методика расчета основана на подборе требуемой высоты. Вначале определитесь, на сколько вы готовы поднять трубы вытяжки над кровлей без ущерба внешнему виду здания, затем подставьте значение высоты в формулу.

Пример. Берем перепад высот 4 м и получаем давление тяги p = 9.81 х 4 (1.27 — 1.2) = 2.75 Па.

Теперь грядет сложнейший этап – аэродинамический расчет отводных каналов. Задача – выяснить сопротивление воздуховода потоку газов и сопоставить результат с располагаемым напором (2.75 Па). Если потеря давления окажется больше, трубу придется наращивать либо увеличивать проходной диаметр.

Аэродинамическое сопротивление воздуховода вычисляется по формуле:

• Δp – общие потери давления в шахте;
• R – удельное сопротивление трению проходящего потока, Па/м;
• Н – высота канала, м;
• ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;
• Pv – давление динамическое, Па.

Покажем на примере, как считается величина сопротивления:

1. Находим значение динамического давления по формуле Pv = 1.2 х 1² / 2 = 0.6 Па.
2.  Сопротивление от трения R находим по таблице, ориентируясь на показатели динамического напора 0.6 Па, скорости потока 1 м/с и диаметра воздухопровода 225 мм. R = 0.078 Па/м (обозначено зеленым кружочком).
3. Местные сопротивления вытяжной шахты – это жалюзийная решетка, отвод кверху 90° и зонт на конце трубы. Коэффициенты ξ этих деталей – величины постоянные, равные 1.2, 0.4 и 1.3 соответственно. Сумма ξ = 1.2 0.4 1.3 = 2.9.
4. Окончательное вычисление: Δp = 0.078 Па/м х 4 м 2.9 х 0.6 Па = 2.05 Па.

Сравним расчетный напор, образующийся в воздухопроводе, и полученное сопротивление. Сила тяги p = 2.75 Па больше, чем потери давления (сопротивление) Δp = 2.05 Па, шахта высотой 4 метра слишком высока, строить такую бессмысленно.

Теперь укоротим вентканал до 3 м, снова произведем перерасчет:

1. Располагаемое давление p = 9.81 х 3 (1.27 — 1.2) = 2.06 Па.
2. Удельное сопротивление R и местные коэффициенты ξ остаются прежними.
3. Δp = 0.078 Па/м х 3 м 2.9 х 0.6 Па = 1.97 Па.

Напор природной тяги 2.06 Па превышает сопротивление системы Δp = 1.97 Па, значит, шахта трехметровой высоты станет исправно работать на естественную вытяжку и обеспечит нужный расход удаляемых газов.

Важное замечание. Разница между силой тяги и сопротивлением воздуховода составила всего 2.06 — 1.97 = 0.09 Па. Чтобы вытяжка устойчиво работала в любую погоду, высоту трубы в нашем примере лучше принять с запасом – 3.5 м.

Канал вентиляции Ø225 мм можно разделить на 2 меньших трубы, но не по диаметру, а по сечению. Получаем 2 круглых вентканала 150—160 мм, как сделано на фото. Высота обеих шахт остается неизменной — 3.5 м.

Причины проблем с вентиляцией

При правильных расчетах и грамотном монтаже вентилирование дома осуществляется в подходящем режиме. Это означает, что воздух в жилых помещениях будет свежий, с нормальной влажностью и без неприятных запахов.

Если же наблюдается обратная картина, например, постоянная духота, плесень и грибок в ванной комнате или другие негативные явления, то нужно проверить состояние вентиляционной системы.

Галерея изображений

Фото из

проектирование вентиляции выполняется на стадии проектирования строительства или перепланировки. Система нужна для обеспечения нормального микроклимата в помещениях






Вентиляция частного дома в стиле лофт
Вентканал в перекрытии каркасного дома
Компоненты приточной и вытяжной системы
Вентиляция в паре с кондиционированием
Вентиляционная решетка и вывод вытяжки
Вытяжной вентилятор в ванной комнате
Вентиляция подкровельного пространства
Приточная труба для подвала

Немало проблем доставляет отсутствие микрощелей, спровоцированное установкой герметичных пластиковых окон. В таком случае в дом поступает слишком мало свежего воздуха, нужно позаботиться о его притоке.

Засоры и разгерметизация воздуховодов могут стать причиной серьезных проблем с удалением отработанного воздуха, который насыщен неприятными запахами, а также избыточными водяными парами.

В результате в служебных помещениях может появиться плесень и грибок, что плохо отражается на здоровье людей и может спровоцировать ряд серьезных заболеваний.

Но бывает и так, что элементы вентиляционной системы работают прекрасно, однако описанные выше проблемы остаются нерешенными. Возможно, расчеты вентиляционной системы для конкретного дома или квартиры были проведены неправильно.

Негативно может отразиться на вентилировании помещений их переделка, перепланировка, появление пристроек, установка уже упомянутых ранее пластиковых окон и т.п.

При таких существенных изменениях не помещает повторно произвести расчеты и модернизировать имеющуюся вентиляционную систему в соответствии с новыми данными.

Один из простых способов обнаружить проблемы с вентилированием — проверка наличия тяги. К решетке вытяжного отверстия нужно поднести зажженную спичку или лист тонкой бумаги.

Не стоит использовать для такой проверки открытый огонь, если в помещении используется газовое нагревательное оборудование.

Если пламя или бумага уверенно отклоняется в сторону вытяжки, тяга имеется, если же этого не происходит или отклонение слабое, нерегулярное, проблема с отведением отработанного воздуха становится очевидной.

Причиной могут быть засоры или повреждение воздуховода в результате неумелого ремонта.

Не всегда есть возможность устранить поломку, решением проблемы часто становится монтаж дополнительных средств вытяжного вентилирования. Перед их установкой также не помешает провести необходимые расчеты.

Расчёт выбросов

Объём воздухообмена и интенсивность работы системы зависят от двух этих параметров:

• Нормы, требования и рекомендации, прописанные в СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», а также другой, более узкоспециализированной нормативной документации.
• Фактические выбросы. Рассчитываются по специальным формулам для каждого источника, и приведены в таблице:

Тепловыделения, Дж
Двигатель электрический		N – мощность двигателя по номиналу, Вт; K1 – загрузочный коэффициент 0,7-0,9 k2η – коэффициент работы в одно время 0,5-1.
Приборы освещения
Человек		n – расчётное число людей для этого помещения; q – количество теплоты, которое выделяет организм одного человека. Зависит от температуры воздуха и интенсивности работы.
Поверхность бассейна		V – скорость движение воздуха над водной поверхностью, м/с; Т – температура воды, 0С F – площадь водного зеркала, м2
Влаговыделение, кг/ч
Водная поверхность, например бассейн		Р – коэффициент массоотдачи; F-площадь поверхности испарения, м2; Рн1, Рн2 – парциальные давления насыщенного водяного пара при определенной температуре воды и воздуха в помещении, Па; РБ – давление барометрическое. Па.
Мокрый пол		F – площадь мокрой поверхности пола, м2; tс, tм – температуры воздушных масс, замеренные по сухому/мокрому термометру,0С.

Используя данные, полученные в результате вычисления вредных выделений, проектировщик продолжает рассчитывать параметры вентиляционной системы.