Розрахунок повітрообміну у приміщеннях

Повітрообміном називається часткова або повна заміна повітря, що містить шкідливість, чистим атмосферним повітрям. Розрахунок повітрообміну включає вибір схеми його організації, способу подачі та видалення повітря, визначення витрати припливного повітря.

Повітрообміни поділяють за видом шкідливостей, для розведення яких вони призначені: повітрообмін за надлишками явної теплоти, за надлишками вологи, боротьби зі шкідливими речовинами. Розрахунковий повітрообмін повинен забезпечити нормовані параметри та чистоту повітря в робочій зоні приміщення у теплий, холодний періоди року та за перехідних умов.

Витрата припливного повітря, м3/год, в приміщеннях будівель, де відсутні місцеві відсмоктування, визначається для теплого, холодного періодів та перехідних умов:

При розрахунку необхідно прагнути до мінімального значення повітрообміну, що призводить до зниження капітальних витрат на обладнання систем вентиляції (фільтри, калорифери, вентилятори, димарі, розподільники повітря), а також до зменшення експлуатаційних витрат на теплову та електричну енергію для роботи систем вентиляції. Це досягається при максимальній робочій різниці температур, а значить при мінімальному значенні температури припливного повітря. Однак мінімальна температура припливного повітря повинна бути перевірена розрахунком розподілу повітря на відповідність нормованим параметрам повітря в робочій зоні приміщення.

Температура повітря, що йде в приміщеннях висотою понад 4 м, визначається

Температура повітря припливу в теплий період приймаються рівною розрахунковій температурі зовнішнього повітря для проектування вентиляції.

Температура припливного повітря для перехідних умов з урахуванням нагрівання його у вентиляторі та повітроводах – розрахункова температура зовнішнього повітря для перехідних умов, f-=8°С. У системах припливної вентиляції застосовуються переважно вентилятори низького тиску, тому з достатнім для інженерних розрахунків наближенням, вважатимуться, що у перехідних умов.

Досвід проектування вентиляції громадських будівель показує, що при температурі повітря припливу tnp=9°C неможливо забезпечити нормовані параметри повітря в робочій зоні приміщення.

Орієнтовно (при виконанні курсового проекту) для приміщень громадських будівель можна приймати температуру повітря для перехідних умов.

У холодний період tnp для громадських будівель приймається як і перехідного періоду.

Якщо приміщення поступає теплота і волога одночасно, розрахунок витрати повітря L, м3/ч, що подається в приміщення, проводиться за допомогою I-d діаграми.

Після розрахунку повітрообміну необхідно провести аналіз одержаної продуктивності загальнообмінної системи припливної вентиляції у різні періоди року.

1. Відкриття вікон та провітрювання приміщення не допускається (чисті приміщення, будинок розташований у забрудненому районі) або вікна відсутні.

У цьому випадку за розрахунковий повітрообмін приймається більший з отриманих розрахунків для холодного, теплого періодів року та перехідних умов.

2. У приміщенні можливе провітрювання у теплий період року.

За розрахунковий повітрообмін приймається більший із отриманих розрахунком для холодного періоду року чи перехідних умов.

ПРИКЛАД 2.9.Визначити повітрообмін для розведення надмірної явної теплоти, вологи та вуглекислого газу в залі засідань на 50 місць, що знаходиться в адміністративно-побутовому корпусі. Будівля знаходиться у м. Мінську. Надходження надлишкової теплоти, вологи та вуглекислого газу прийняти на підставі прикладів 2.3-2.8.

Параметри зовнішнього повітря Мінська (наведено у прикладі 2.1):

• теплий період 21,2 ° С; 47,2 кДж/кг;

• холодний період -24 ° С; 27,7 кДж/кг;

• перехідні умови 8 ° С; 22,5 кДж/кг.

Параметри внутрішнього повітря для залу засідань (визначені у прикладі 2.2):

• теплий період: fe = 24,2 ° C і срв = 65%;

• холодний період та перехідні умови: і = 18 ° С і срв = 60%.

Розрахунок повітрообміну проводимо для теплого, холодного періодів та

Відповідно до формули (2.20) повітрообмін L, м3/год, для розведення надлишкової теплоти:

Допустима концентрація вуглекислого газу в приміщеннях з короткочасним перебуванням людей; концентрація вуглекислого газу зовнішньому повітрі великих міст 0,91 г/м3.

Результати розрахунку повітрообмінів зводимо до таблиці 2.14.

Аналіз даної таблиці показує, що найбільший повітрообмін виходить для розведення надлишкової теплоти у теплий період року – 3860 м3/год.

За наявності у приміщенні вікон допустимо за розрахунковий повітрообмін прийняти найбільший повітрообмін для холодного періоду та перехідних умов L = 3470 м3/год. У теплий період недостатню кількість припливного повітря можна подати за рахунок неорганізованого повітрообміну через відкриті вікна та фрамуги.

Розрахунок повітрообміну в приміщенні

Повітрообмін по нормативній кратності та питомій витраті

Для більшості приміщень громадських будівель повітрообмін L, м3/год; визначають за його нормативною кратністю:

ПРИКЛАД 2.10.Визначити повітрообмін для приміщень лікарні кабінету лікаря, перев'язувальної, процедурного кабінету, палати на 2 особи, кабінету теплолікування, кабінету фізіотерапії, ванної кімнати, санвузла на 2 унітази

Повітрообмін для перелічених приміщень визначається на підставі вимог СНіП 9 щодо нормативної кратності повітрообміну (формула 2 26) та нормованої питомої витрати на 1 чол, одиницю обладнання (формула 2 27)

Результати розрахунку зводимо до табл 2 15

Будівництво приватного будинку або будівлі для свого підприємства пов'язане з багатьма стандартами. Якщо не хочете упустити важливі питання безпеки здоров'я при проектуванні штучної вентиляції, необхідно ретельно вивчити таблиці кратності повітрообміну, в яких наведені всі норми. Якщо приділити належну увагу цьому питанню на початковому етапі, то обов'язково зможете досягти якісного результату.

Що таке кратність повітрообміну

Кратність повітрообміну – це насиченість заміщення повітряної маси за одиницю часу в закритому приміщенні, яка закладається на стадії проектування будівлі та її системи вентиляції. Значення такої величини покаже вам скільки разів повітря в приміщенні змінюється протягом години.

Щоб правильно визначити показник кратності, необхідно розібратися з правилами та методами розрахунку. Адже безпека у приміщенні безпосередньо залежатиме від цього санітарного показника. Інженер та спеціаліст у галузі вентиляції Тагаєв Саркіс підготував корисний довідковий матеріал.

Два типи повітрообміну:

1. Природний. Полягає в повітряній конвекції за рахунок різниці тиску.
2. Штучний. Має на увазі роботу кондиціонера, вентилятора або іншого пристрою.

Природна циркуляція повітря обмежена трьох чи чотирьох кратним показником, тому її посилюють механічною вентиляцією.

2 схеми роботи вентиляційних систем:

1. Витиснення старого повітря новим
2. Перемішування двох цих мас

Не забувайте, що в об'єм, що видаляється, необхідно включити теплові виділення і шкідливі-летючі речовини. Також окремі показники кратності розраховують для припливної та витяжної вентиляцій.
Норми кратності повітрообміну для приміщень

До зменшення кратності повітрозаміщення призводять утеплення та герметичність конструкцій будинку. Як результат – розмноження шкідливих мікроорганізмів відбувається інтенсивніше, що псує загальну гігієну в приміщенні.

Додаткові фактори, які необхідно враховувати для визначення кратності повітрообміну, наприклад, для виробничих приміщень:

• Метраж приміщення. Важливо враховувати як кубатуру, а й напрями повітряних потоків.
• Фізична робота. Необхідно розуміти, що бухгалтер споживає значно менше кисню, ніж, наприклад, оператор конвеєра на заводі.
• Кількість працівників. Враховуйте не весь штат, а кількість одиниць, що постійно знаходяться в приміщенні.
• Зашлакованість повітря. При наповненні приміщення хімічними випарами або пилом слід враховувати норми СанПІН за допустимістю концентрації шкідливих компонентів.
• клімат. Обчислюємо норми при надмірному виділенні тепла обладнанням.

В результаті обчислень готується оптимальне комплексне пристрій вентиляції для конкретного приміщення з урахуванням ККД, мінімальної шумності, екологічності та багатьох інших показників.

За результатами обчислень розробляється комплексне рішення щодо влаштування системи вентиляції.До нього, своєю чергою, також висувається низка вимог. Це екологічність, ККД, оптимальне енергоспоживання, мінімальна шумність у робочому режимі та багато інших технічних моментів.

Конверсія повітря є невід'ємним гігієнічним показником мікроклімату в кімнаті нарівні з температурою та вологістю. Кратність повітрообміну показує відношення об'єму повітря, що надходить у приміщення або видаляється з нього за 1 годину (м3/год), до загальної кубатур. Повітря змінюється природним способом через щілини прорізів або методом організованої припливно-витяжної вентиляції.

Що таке кратність повітрообміну

Зовні атмосфера завжди чистіша, ніж усередині приміщення. Ендогенний простір отримує повітря з вулиці з пилом та додає до нього домішки від життєдіяльності людини. Мешканці проводять у будинку близько 80% часу, тому обміну повітря з довкіллям надається велике значення.

Кратність повітрообміну у житлових приміщеннях показує інтенсивність конвекції повітряних потоків та визначається кількістю обмінів за одиницю часу. Його можна розрахувати за формулою, що виражає відношення обсягу, що подається за 1 годину до кубатури приміщення, куди він надходить. Іншими словами, кратність говорить про те, скільки разів на годину змінюється мікроклімат у кімнаті.

Нормативні показники повітрообміну прописуються в документах СНіП, склепіння правил. У Росії її величина вимірюється в кубічних метрах за годину. Для більш точного визначення використовується розрахунок кубатури на людину, за обсягом та площею кімнати, регламентується кількість чистого та величина повітря, що видаляється.

Витяжка унормується залежно від функціональності приміщення.Надходження та видалення потоків співвідноситься між собою, виходячи зі стандартного принципу вентилювання — в чистих кімнатах переважає приплив, а в проблемних видаляється більше забрудненого повітря.

Методи розрахунку

Показник означає, скільки разів потрібно змінити повітря в ендогенному мікрокліматі за 1 годину, щоб очистити його до граничного ГДК (показника концентрації, що допускається) домішок.

Кратність повітрообміну можна вважати за формулою N = V / W, де:

• N – кратність обміну повітря (раз);
• V – кубатура зовнішнього повітря, що надходить до кімнати за 1 годину (м3/год);
• W – Об'єм приміщення, що цікавить (м3).

Методом природної конвекції зазвичай мікроклімат змінюється до 3 – 4 разів. Для більшого значення роблять механічну вентиляцію.

Обсяг вхідних потоків, який призначається для розведення шкідливих домішок і газів до максимальної концентрації, що допускається, розраховується за формулою V = B / (pb – po), де:

• V – Кубатура повітряного потоку (м3);
• B – кількість патогенної речовини, що надходить за 1 годину (мг/год);
• pb – ГДК небажаного компонента в атмосфері робочого цеху (мг/м3);
• po – Концентрація того ж компонента в потоці, що поступає (мг/м3).

У виробництві використовується зварювання, лазерне або плазмове різання, паяння металів з виділенням шкідливих газів. Для зменшення концентрації робиться якісна витяжка та вентиляція місцевих зон біля робочого місця. Кількість газів вимірюється на одиницю об'єму за допомогою газоаналізатора.

Масштаб шкідливого компонента вираховується за формулою B = a · b · W, де:

• B – Обсяг шкідливих домішок (м3);
• а – Коефіцієнт просочування (для цехів – 1, для гаражів – 2);
• b – Співвідношення газу в атмосфері (мг/м3);
• W – Кубатура цеху (м3).

Забруднені потоки повинні очищатися перед виведенням назовні за допомогою системи фільтрації.

Інші розрахунки повітряного обміну

Показник повітряного обміну тепловиділенням розраховується, якщо в приміщенні є велика кількість тепла, яке потрібно вивести з кімнати.

Індекс розраховується за формулою L = 3.6 · Q / (p · c · (t – k)), де:

• L – Повітрообмін (м3/год);
• Q – Теплота, що виділяється в кімнаті (Вт);
• p – Щільність внутрішнього повітря (кг/м3);
• c – Повітряна теплоємність;
• t — температура потоку, що видаляється (°С);
• k — температура потоку, що надходить (°С).

Показник повітряного обміну з виділення води визначається, якщо в кімнаті в результаті життєдіяльності або технологічних процесів виділяється велика кількість вологи.

Розрахунок проводиться за формулою L = W / (p · (d – do)), де:

• L – Повітрообмін по вологості (м3/год);
• W – Концентрація вологи (%);
• p – Щільність внутрішньої атмосфери (кг/м3);
• d – вміст вологи в потоці, що видаляється (г/кг);
• do — вміст вологи в повітрі, що подається (г/кг).

Розрахунок повітрообміну по газовиділенням виконується, якщо в цеху передбачається накопичення повітряних домішок, які потрібно своєчасно виводити за межі приміщення.

Застосовується формула L = K / (K0 – K1), де:

• L – Необхідна кратність повітрообміну (м3/год);
• K – Вага газів, що виділяються (м/м3);
• K₀ – ГДК газів (з довідника для конкретного приміщення);
• K₁ — концентрація газу в потоці, що надходить.

Норми повітрообміну за нормами санітарії (кількість людей) визначаються за умови постачання людей необхідним обсягом свіжого кисню. Для громадських будівель передбачається 20 м3/год при короткочасному відвідуванні.Для тривалого перебування розраховується по 40 м3/год, спортивні зали вимагають повітрообміну 80 м3/год.

Значення кратності повітрообміну

У квартирі з газовою плитою та котлом має бути найвищий показник кратності повітрообміну

Підсобні приміщення у квартирі відносяться до підвищених джерел забруднення мікроклімату. По СНиП в кімнати подається зовнішнє повітря, а з туалету, кухні та ванної проводиться витяжка вологого та загазованого повітря.

Величини повітря, яке потрібно виводити з приміщень:

• кухня з газовою пічкою – 90 м3/год;
• кухня з електропічкою – 60 м3/год;
• ванна кімната та туалет – 25 м3/год.

Якщо розрахункові показники повітрообміну необхідної подачі та відведення не збігаються, потужність приладів приймається за максимальним значенням. Врівноваженим вважається баланс, якщо показники є аналогічними. Припливно-витяжна система, яка використовує менше вхідних потоків порівняно з відвідними, має негативний баланс і навпаки.

Економічною вважається система з рециркуляцією, при цьому потоки, що виводяться, частково використовуються вдруге після обробки зволожувачами, фільтрами, очищувачами. Так скорочуються витрати, але співвідношення шкідливих домішок має перевищувати 30% ГДК.

Рециркуляція не використовується у приміщеннях:

• із виділенням повітряних домішок 1 – 2 категорії небезпеки;
• в атмосфері яких присутні хвороботворні організми у перевищеній концентрації або є різкі запахи;
• де є шкідливі гази, які виганяються під час проходження нагрівачів, якщо перед ТЕНами немає відповідних фільтрів.

У лабораторіях, де виділяється шкідлива пара і повітряні домішки, вентиляція робиться так, щоб повітря після очищення не проникало до сусідніх кімнат.Для цехів, де у атмосфері є концентрація вибухонебезпечних добавок, повітря видаляється із зони 3 м навколо джерела.

Норма повітрообміну

Індекси обміну повітря розрізняються для промислових цехів, громадських місць та житлових приміщень. Сучасні вікна з герметичними склопакетами забезпечують лише 10 – 20% від необхідного повітрообміну. У нормативах та положеннях зустрічаються індекси, прив'язані до площі, обсягу кімнати, кількості людей. У різних країнах необхідні значення відрізняються, хоча людина дихає однаково.

Норми кратності обміну наводяться у документах:

• житлові приміщення – СНиП 2.08.01 – 1989, ГОСТ 30.494 – 1996;
• медичні організації – СП 158.133.30 – 2014;
• дитячі садки, школи, інститути, училища – СанПіН 2.4.1.3049 – 13, СНиП31 – 06 – 2009, СНиП II – Л.6 – 67, СНиП 2.04.05 – 1986;
• адміністративні будівлі – СП 44.13331 – 2011, БНіП 2.08.02 – 1989;
• лазні, сауни – СНіП II – Л.13 – 1962;
• аеропорти, авто та залізничні вокзали – ВНТП 3 – 81, СНиП 2.04.05 – 1991.

Нормативні значення не враховують, що житлові приміщення порожні вдень, а офісні та робітники – у нічний час. На місцях проводиться координація роботи вентиляції чи природного провітрювання задля економії витрат.

Нормативні показники

При проектуванні системи припливу та очищення враховують призначення будівлі, технічні приміщення окремої квартири, офісу чи санвузла. У житло багатоквартирного сектора приймається мінімальний обсяг повітря, що подається 30 м3/чол.

Таблиця повітрообмінів за приміщеннями ГОСТ, СНиП

Правила створення повітрообміну у приміщенні

Природна вентиляція працює за принципом перепаду температури вхідного та вихідного повітря

У міських квартирах використовується схема природної та припливно-витяжної вентиляції. Відпрацьовані потоки виводяться внутрішніми каналами в будівлі через витяжки. Для роботи системи потрібно заповнення атмосфери такою ж кубатурою свіжого повітря. Зовнішні потоки надходять через нещільність віконних та дверних прорізів або при відкриванні фрамуг та кватирок.

Система природного повітрообміну працює за рахунок різної питомої маси холодного та теплого повітря. Має значення вітер надвір для створення тяги у внутрішніх вентканалах. У теплу погоду тяга стає меншою, тому багато мешканців ставлять електричні вентилятори в отворі витяжки на кухні та в санвузлі.

Норми повітрообміну в офісних приміщеннях передбачають, що міжкімнатні двері повинні мати просвіт між полотном та підлогою близько 1,5 – 2,0 см для природної конвекції чи нижні переточні грати. Вікна розглядаються в єдиній системі як припливні пристрої.

Конструктивне рішення

Будова каналів у багатоповерховому секторі змінюється залежно від розвитку нових технологій будівництва. Раніше індивідуальні протоки йшли від кожної витяжки до спільного стовпа. Перехід до підвищеної поверховості викликав необхідність зв'язування вертикальних труб на 4 – 5 поверхів горизонтальними проходами, а від них йдуть канали до загальної шахти.

Компактна вертикаль об'єднує 1 – 2 збірні канали, відпрацьований потік не надходить відразу у вертикаль, що виводить, а наводиться туди тільки над наступним поверхом або вище.

Сучасні оздоблювальні матеріали в квартирах виділяють шкідливі речовини для організму, ущільнені вікна не пропускають достатньої кількості кисню.

У приватній будові

У приватному будинку вентиляція ставлять примусову припливно-витяжну систему, тому що необхідна подача свіжого повітря в котельню, кухню, інші кімнати. подача повітря без примусового витягування. розбавляється свіжими потоками, але запахи та шкідливі компоненти залишаються в будинку.

Штучна вентиляція не пропускає забруднене зовнішнє повітря, т.к. в системі передбачені фільтри, які позбавляють потоки від алергенів, бактерій та мікробів. електронними приладами. Вартість примусової системи вища, ніж пристрій внутрішніх або навісних каналів. Для економії підбираються ті функціональні компоненти системи, які необхідні конкретному будинку.

Вплив пластикових вікон на швидкість повітрообміну

У будинку створюється розрідженість атмосфери через щільну ізоляцію віконних металопластикових отворів і сучасних герметичних дверей. У цих умовах тяга в каналізаційному каналі може перекинутися, якщо такий отвір розташований вище за інші, в одній з кімнат температура вища за інші, або діє різниця тиску вітру.

Сучасні вікна стають некомфортними, що не дихають і доставляють неприємності у вигляді поганого вентилювання. Багато хто видаляє прокладки і робить додаткові щілини в рамі. Таке рішення дає результат у вигляді протягів, втрат тепла та зледеніння фрамуг. Існує спеціальне рішення у вигляді конструктивних елементів заводського виготовлення, які вставляються в раму для організованого контролю проходу повітря.