Вентиляция

Системами вентиляции должны быть оборудованы абсолютно все жилые и офисные здания. Значение этих систем играет настолько важную роль, что их технические характеристики взяты под государственный контроль и регулируются Строительными Нормами и Правилами (СНиП).

Необходимость жестко регламентировать параметры вентиляционных систем связана с тем, что в закрытых невентилируемых помещениях со временем скапливается большое количество углекислого газа и других токсичных веществ. Это приводит к постепенному отравлению человека: появляется головная боль, снижается работоспособность и общий тонус. Проблема может быть решена регулярными проветриваниями, но воздух с улицы насеет с собой огромное количество пыли, запахов, становится слышен уличный шум, в зимнее время резко понижается влажность воздуха. Занимает время и сам процесс открывания и закрывания окна.

Решить подобные проблемы, как раз и призваны системы вентиляции помещений. Расчет параметров вентиляционных систем для зданий является весьма сложным процессом, поэтому в данной статье будут рассмотрены только основные понятия и термины, связанные с расчетными работами при обустройстве вентиляционных систем.

Вентиляция

Системами вентиляции должны быть оборудованы абсолютно все жилые и офисные здания. Значение этих систем играет настолько важную роль, что их технические характеристики взяты под государственный контроль и регулируются Строительными Нормами и Правилами (СНиП).

Необходимость жестко регламентировать параметры вентиляционных систем связана с тем, что в закрытых невентилируемых помещениях со временем скапливается большое количество углекислого газа и других токсичных веществ. Это приводит к постепенному отравлению человека: появляется головная боль, снижается работоспособность и общий тонус. Проблема может быть решена регулярными проветриваниями, но воздух с улицы насеет с собой огромное количество пыли, запахов, становится слышен уличный шум, в зимнее время резко понижается влажность воздуха. Занимает время и сам процесс открывания и закрывания окна.

Решить подобные проблемы, как раз и призваны системы вентиляции помещений. Расчет параметров вентиляционных систем для зданий является весьма сложным процессом, поэтому в данной статье будут рассмотрены только основные понятия и термины, связанные с расчетными работами при обустройстве вентиляционных систем.

Типы вентиляционных систем

          Разработка систем вентиляции начинается с определения ее типа. Основой для подразделения на базовые типы могут служить следующие признаки: естественная или искусственная, в зависимости от способа перемещения воздуха; приточная или вытяжная, определяется целевым назначением; в зависимости от места обслуживания: для общего обмена или  локальная; по конструктивным особенностям: составная или моноблочная вентиляция.

Естественная и искусственная вентиляционная системы

Естественная вентиляция может быть организована без использования электрического оборудования (нагнетателей, электромоторов). Работает такой тип вентиляционной системы за счет естественных условий: различной температуры воздуха, его давления на разных уровнях системы. Отличается естественная вентиляционная система невысокой стоимостью, высокой надежностью и легкостью создания. За счет этих признаков такие системы получили широкое распространение при возведении жилищных объектов в виде вентиляционных коробов, проходящих рядом с кухнями и санузлами.

Недостатком естественных систем вентиляции является тот факт, что эффективность их работы во многом зависит от внешних факторов: ветра, температуры и т.п. Также отсутствует возможность управлять работой вентиляционной системы.

Система искусственной (или механической) вентиляции создается на тех объектах, где недостаточно производительности естественной системы вентиляции. Искусственная вентиляционная система имеет в своем составе электрические вентиляторы, воздухонагревающее оборудование, фильтры и т.п. Преимущества этой системы проявляются в возможности управлять режимом ее работы: на удаление воздуха из помещения или наоборот. Применение искусственной вентиляции способно обеспечить максимальный комфорт в жилых помещениях или офисах.

Приточная и вытяжная вентиляционная система

Приточная система вентиляции предназначена для нагнетания свежего воздуха внутрь здания. В состав приточной вентиляционной системы, зачастую входят фильтры и нагреватели воздуха. Вытяжная вентиляционная система выполняет обратную функцию – она удаляет загрязненный воздух из здания.

На практике обычно применяется сочетание вытяжной и приточной вентиляционных систем. Стоит отметить, что в таком случае необходимо устанавливать системы с одинаковой производительностью. Это позволит избежать разницы давлений внутри помещения и снаружи.

Местная и общеобменная вентиляционная система

Местная вентиляция обеспечивает приток свежего воздуха в определенный участок помещения (местная приточная вентиляция), или, наоборот, удаляет нагретый или загрязненный воздух от источника загрязнения, если таковые имею постоянную локализацию. Последний вид вентиляции именуется местной вытяжной системой вентиляции. Наибольшее распространение местные вентиляционные установки получили в производственных помещениях.

Общеобменная вентиляция осуществляет обмен воздуха по всему объему помещения. Работать такие системы могут как на вытяжку, так для нагнетания свежего воздуха внутрь помещения. Приточные общеобменные вентиляционные системы, в основной свой массе, бывают искусственные, что обусловлено применением подогрева входящего воздуха и его очисткой. Вытяжная общеобменная вентиляционная система может не иметь в своем составе фильтров и нагревателей. Выполняется она, как правило, в виде оконных вентиляторов, вентиляторов, встроенных в индивидуальные вытяжные канала, либо в проемы в стенах. Если требуется осуществлять обмен небольшого объема воздуха, то возможно применение не дорогой естественной системы вентиляции.

Наборная и моноблочная вентиляционная система

Наборная вентиляционная система состоит из отдельных элементов – вентилятора, фильтрующих элементов, системы управления и т.п.

Располагается наборная вентиляционная система либо над панелями подвесного потолка, либо под ее установку выделяется отельное помещение (для систем большой производительности). Преимущества наборной вентиляции заключаются в хорошей масштабируемости, от небольшой комнаты до целого здания, а также в легкой заменимости отдельных узлов системы. Отрицательные стороны: необходимость проведения сложных расчетов при проектировании и значительные размеры наборного комплекта оборудования.

Моноблочная вентиляционная система подразумевает компоновку всех рабочих элементов в одном корпусе, оснащенном системой шумоизоляции. Если система работает в приточно-вытяжном режиме, то она может оборудоваться устройствами рекуперации (пластинчатыми, либо роторными), позволяющими сократить потребление электроэнергии.

По сравнению с наборными, моноблочные системы вентиляции обладают множеством преимуществ.  Благодаря наличию шумоизолированного корпуса, моноблочная вентиляционная система может быть расположена непосредственно в помещении, против необходимости выделять отдельное помещение для наборной вентиляции. Для моноблочных установок характерна более высокая эффективность, т.к. все составные элементы подбираются в процессе проектирования с учетом их совместной работы, а также небольшие внешние размеры. Монтаж моноблоков не сложен, больших материальных затрат не требуется, за исключением необходимости в разводке воздуховодов и установки воздухораспределительных элементов (диффузоров, решеток).

Составные компоненты системы вентиляции

Элементы, из которых собирается вентиляционная система, зависят от ее вида. Самое сложное устройство имеют приточные искусственные вентиляционные системы. Если рассматривать состав системы по ходу перемещения воздуха, то можно выделить следующие компоненты:

Воздухозаборная решетка

Наружный воздух поступает в систему через вентиляционную решетку, имеющую вид круга или прямоугольника. Воздухозаборная решетка играет не только декоративную роль, они служат, прежде всего, защитным устройством для предотвращения попадания в систему инородных предметов и влаги (защитные жалюзи расположены под углом в 45^о).

Воздушный клапан

Воздушный клапан не позволяет наружному воздуху проникать внутрь помещения при не работающей системе вентиляции. Чаще всего применяются обратные клапаны с пружиной или электрическим приводом. Также можно установить не дорогой воздушный клапан с ручной регулировкой.

Фильтр

Фильтр защищает от проникновения внутрь здания и в узлы системы вентиляции пыли, сажи, пуха деревьев, летающих насекомых. Различаются фильтры грубой (размер ячейки 10 мкм), тонкой (1 мкм) и особо тонкой очистки (до 0.1 мкм). В качестве фильтрующего материала применяется синтетическая ткань. Фильтры необходимо регулярно очищать от скопившегося мусора и грязи. Контролировать количество загрязнений можно при помощи специальных датчиков, регистрирующих давление воздуха до и после прохождения фильтра.

Калорифер

Калорифер, или нагреватель воздуха, осуществляет нагрев поступающего в вентиляционную систему воздуха. Нагрев происходит за счет горячей воды из системы центрального отопления (водяной калорифер) или за счет электронагревателя. Небольшие приточные вентиляционные установки рекомендуется оснащать электронагревателями, т.к. в этом случае монтаж будет менее сложным и менее дорогим. Большие помещения экономически выгоднее вентилировать установками с водяными калориферами. Сэкономить электроэнергию можно путем установки рекуператора, устройства, нагревающего входящий поток воздуха за счет тепла удаляемого на улицу воздуха. Сами потоки воздуха при этом не перемешиваются.

Вентилятор

В основе любой механической вентиляционной системы лежит вентилятор. Выбор вентилятора должен происходить с учетом предполагаемого объема проходящего через систему воздуха и создаваемого давления. Конструктивно вентилятор может быть осевым или центробежным. Центробежные вентиляторы рекомендуется применять в вентиляционных системах, требующих создания повышенного давления: если воздушные каналы имеют большое количество изгибов и применяется система фильтрации воздуха. Осевые же модели вентиляторов способны обеспечить большую скорость воздушного потока, проигрывая центробежным по создаваемому давлению. Также необходимо учитывать физические размеры вентилятора и уровень создаваемого им в процессе работы шума.

Шумоглушитель

Так как процесс работы вентилятора неизбежно сопровождается шумом, то сразу за ним в вентиляционной системе должен располагаться шумоглушитель. Шумоглушитель не позволяет распространиться звукам от работающего вентилятора дальше по воздуховоду, в значительной степени устраняя этот шум. В состав шумоглушителей входят звукопоглощающие материалы, как правило, стекловолокно или минеральная вата, которыми заполнены стенки шумоглушителя.

Воздуховоды

Поступающий в систему вентиляции воздушный поток, после прохождения шумоглушителя, распределяется далее по помещениям в здании. Воздухопроводная магистраль состоит из воздуховодов и фасонных изделий, устанавливаемых в местах распределения воздушного потока. Характеризуются воздуховоды диаметром, формой и жесткостью. Различаются гибкие, полугибкие и жесткие воздуховоды.

Для того, чтобы воздуховод не стал источником шума, необходимо учитывать объем проходящего через него воздуха и скорость его движения, т.е. подбирать оптимальный диаметр.

Материалом для изготовления жестких воздуховодов служит оцинкованная сталь. Форма может быть прямоугольная или круглая. Гибкие и полугибкие воздуховоды изготовляются из многослойной алюминиевой фольги с полихлорвиниловыми вкладками, армированной стальной проволокой для прочности и поддержания круглой формы, и имеют круглое сечение. Удобство транспортировки гибких воздуховодов состоит в возможности сложить их в гармошку, что во много раз уменьшает занимаемый объем. Однако воздухопроводы из фольги имеют значительно большее аэродинамическое сопротивление воздуха, нежели жесткие воздуховоды, и могут быть применены лишь на коротких участках воздухопровода.

Распределители воздуха

Воздухораспределители пропускают воздушный поток из воздухопровода непосредственно в помещение. Чаще всего в их качестве применяются различные решетки и диффузоры (анемостаты). Форма воздухораспределителей может быть круглой или прямоугольной. Функциональная нагрузка воздухораспределителей заключается в равномерном распределении потока воздух по вентилируемому помещению. С их помощью возможна также индивидуальная регулировка выходящего потока воздуха.

Системы регулировки вентиляцией и автоматики управления

Заключительной и очень важной конструктивной частью системы вентиляции служит электрический щит с размещенной на нем системой управления. Самая не сложная система управления состоит из одного лишь выключателя вентилятора. Существуют и управляющие системы, использующие автоматику для регулировки температуры воздуха, контроля над состоянием фильтров и т.п. Датчиками для автоматической управляющей системы служат термостаты и датчики воздушного давления и температуры. В составе таких блоков управления основным ядром является контроллер, на который поступают, обрабатываются и преобразуются в управляющие команды сигналы всех датчиков. В соответствии с заданной программой, контроллер открывает и закрывает воздушные заслонки с помощью электроприводов, регулирует скорость вентилятора и температуру нагрева воздуха путем снижения-увеличения мощности электронагревателя, либо изменением количества теплоносителя в водяном калорифере.

Примерный расчет вентиляционных систем

Выбор оборудования для обустройства вентиляционной системы зависит от нескольких параметров: объем воздуха (производительность системы); мощность нагревателя воздуха; требуемое воздушное давление;  скорость движения воздушного потока и площадь поперечного сечения воздухопроводов; показатели шума.

Производительность вентиляции по воздуху

Определение необходимой производительности по воздуху (кубометры в час), является первоначальным этапом при обустройстве системы вентиляции. В расчет должны приниматься площадь помещений и их количество. Также необходимо вычислить кратность воздухообмена, т.е. сколько раз полностью сменится объем воздуха в помещении на протяжении одного часа. Регулируется кратность воздухообмена нормами СНиП (в настоящее время применяются «ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ» СНиП 41-01-2003, приняты и введены в действие с 01.01.2004 г. постановлением Госстроя России от 26 июня 2003 г. № 115).), с учетом целевого назначения помещения, количества людей внутри него, мощности калорифера и т.п.

При расчете производительности по воздуху учитываются два параметра воздухообмена: по количеству люде и по кратности. Определяющим будет наибольший из полученных результатов.

Воздухообмен по кратности рассчитывается по следующей формуле: 

L = n * S * H, где

L — необходимая производительность вентиляционной системы, м³/ч;

n —кратность воздухообмена, определяемая СНиП (в жилье  n = 1, в офисах n = 2,5);

S — площадь комнаты, м²;

H — высота комнаты, м;

Воздухообмен по количеству людей:

L = N * Lнорм, где

L — необходимая производительность вентиляционной системы, м³/ч;

N — количество человек;

Lнорм — норматив расходования воздуха на одного человека: в покое (20 м³/ч); офисная работа (40 м³/ч); физическая работа (60 м³/ч).

Исходя из полученных результатов, подбирается вентилятор или приточная установка, имеющая требуемую производительность. Кроме того, необходимо учитывать аэродинамическое сопротивление сети воздухопроводов, снижающее производительность вентилятора.

Стандартные уровни производительности вентиляционных систем:

• Для жилых квартир (от 100 до 500 м³/ч);
• Для коттеджей и загородных домов (от 1000 до 2000 м³/ч);
• Для офисных помещений (от 1000 до 10000 м³/ч).

Мощность нагревателя воздуха

Калорифер (нагреватель воздуха) применяется в приточных вентиляционных системах с целью увеличения температуры поступающего воздуха в зимний период времени. Требуемая мощность калорифера должна соотноситься с производительностью вентиляционной системы, необходимой температурой воздуха в помещении и температурой окружающей среды. Последние значения регулируются нормами СНиП и очень существенно различаются в различных регионах нашей большей страны (так, например, в Тюмени для расчетов принимается минимальная температура зимнего наружного воздуха -38^оС, в европейской части России только -26°С. Ее расчет производится на основании средней температуры воздуха, на протяжении пяти самых холодных дней самого холодного месяца).

В помещении температура воздуха не должна быть менее +18°С. Опираясь на эти значения, можно рассчитать, что при работе калорифера на максимальной мощности, температура воздуха на его выходе должна составлять, например, +44°С.

В обязательном порядке система вентиляции должна иметь устройства регулирования производительности, позволяющие путем уменьшения оборотов электровентилятора увеличить температуру воздуха на выходе калорифера.

Расчет мощности калорифера производится с учетом следующих параметров: тип электропитания: однофазное (220 В) или трехфазное (380 В). Если мощность калорифера превышает 5 кВт, то он должен подключаться к 3-х фазному питанию. 3-х фазному питанию отдается предпочтение в любом случае, так как при таком подключении рабочий ток значительно меньше.

Максимально допустимый ток потребления, рассчитываемый по следующей формуле:

I = P / U, где

I — максимальный потребляемый ток, А;

Р — мощность нагревателя воздуха, Вт;

U — напряжение сети электропитания, составляющее 220 В в случае однофазного питания и 60В (3×220В) для трехфазного питания.

Если электрическая сеть не допускает подключения требуемой нагрузки, необходимо устанавливать менее мощный калорифер.

Температура воздуха на выходе из калорифера рассчитывается следующим образом:

ΔT = 2,98 * P / L, где

ΔT — разность между температурами воздуха на входе и выходе приточной вентиляционной системы, °С;

Р — мощность нагревателя воздуха, Вт;

L — производительность вентиляционной системы, м3/ч.

В квартирах применяются калориферы с мощностью от 1 до 5 кВт, в офисных помещениях — от 5 до 50 кВт. Если нет возможности применить электрический калорифер требуемой мощности, то следует установить водяной калорифер, работающий за счет тепла от воды системы центрального отопления.

Рабочее давление воздуха, скорость потока в воздушной системе и предельный уровень шума.

Заключительным этапом будет создание проекта системы воздухораспределения. В ее состав входят воздуховоды, переходники, повороты, тройники, а также распределители воздуха в виде решеток и диффузоров.

Первоначально составляется схема воздуховодов. На ее основе схемы производится расчет системы параметров, включающей в себя рабочее давление вентилятора, скорость воздушного потока и уровень создаваемого при работе вентиляционной системы шума.

Необходимое рабочее давление вычисляется исходя из технических параметров вентилятора и учитывая диаметр и вид воздушных магистралей, количества поворотов и переходов от одного диаметра воздуховода к другому, конструкции воздушных распределителей. Чем больше длина и сложность воздухопровода, тем большее должно создаваться вентилятором воздушное давление. Диаметр воздуховодов влияет на скорость движения воздуха. Среднее значение — от 2,5 до 4 м/с. При увеличении скорости увеличиваются потери давления и создаваемый шум. Поэтому при создании проекта системы вентиляции необходим компромисс между шумом, производительностью и диаметром воздухопровода. В бытовых приточных вентиляционных системах чаще всего применяются жесткие воздуховоды сечением 100-150*200 мм или гибкие воздуховоды диметром 127—250 мм, также воздушные распределители размером 150-200*200-300 мм.

         Создание рациональной системы вентиляции в местах Вашего обитания, трудовой деятельности и отдыха чрезвычайно положительно скажется на Вашем самочувствии, иммунитете и общем состоянии.

При желании заказчика мы сделаем не только вентиляцию, но и пожарную, охранную, периметральную сигнализацию, пожаротушение, контроль доступа, огнезащиту,  видеонаблюдение, обслуживание систем безопасности и весь спектр ремонтных и отделочных работ.