Проектирование и расчет систем вентиляции и кондиционирования
Вентиляционная система необходима для нормальной циркуляции воздушных масс внутри закрытого помещения. Она обеспечивает приток свежего воздуха, способствует удалению неприятных запахов, пыли и вредных веществ.
На предприятиях и в организациях с большими служебными помещениями естественной вентиляции не всегда бывает достаточно. Для хорошего воздухообмена приходится устраивать систему с принудительной циркуляцией, дополнительно монтировать вентиляторы, фильтры, теплообменники. Чтобы оборудование функционировало слаженно и эффективно, производят тщательное проектирование и расчет системы.
Нормы проектирования вентиляции
Проектные работы ведутся в соответствии с положениями СНиП
- Самостоятельные вентиляционные системы необходимо устанавливать в таких помещениях как холл, комната для курения, общий коридор и т. д.
- Для закрытых помещений, не имеющих окон, нормы проектирования вентиляции предусматривают монтаж приточных систем.
- Температуры для расчета определяются по таблицам, приведенным в СНиП.
- В рабочее время необходимо обеспечить точное поддержание расчетных температур. Существенные отклонения от принятых норм не допускаются.
Этапы проектирования
Проектирование вентиляционных систем проводится в два этапа:
- Сначала специалист разрабатывает технико-экономическое обоснование проекта, доказывает оптимальность выбора того или иного типа вентиляции. На этом этапе определяются площадки для монтажа основного оборудования, вычисляются основные параметры работы системы: объем воздухообмена, производительность, температура подаваемого воздуха и т. д. На основании предварительных данных составляется схема, которую утверждает заказчик.
- На втором этапе приступают собственно к разработке проекта с учетом теплотехнических характеристик строительных конструкций и технологического задания. Проектировщик производит расчет оборудования, составляет подробные планы расположения воздуховодов.
По готовому проекту определяется уровень шума, составляются спецификации. Пакет документов подается на согласование в надзорные органы.
Выбор оборудования
Чтобы вложить средства в оборудование, которое будет оптимальным для конкретного проекта, проводится расчет нескольких параметров:
- производительность системы по воздуху;
- рабочее давление, которое потребуется создавать вентилятором;
- мощность калорифера;
- скорость движения воздушных масс;
- площадь сечения воздуховода;
- уровень шума.
Можно самостоятельно рассчитать эти характеристики только в грубом приближении.
Производительность по воздуху
Для определения расхода воздуха необходимо поэтажный план объекта с указанием назначения каждого помещения и требуемой кратности обмена. Проектировщик должен знать, сколько раз в течение часа сменяется воздух в комнате. Например, для небольшого производственного помещения площадью в 100 м2 и высотой потолков 3 м при однократном обмене потребуется производительность 300 м3/ч, при двухкратном объеме — 600 м3/ч. Частота смены воздуха зависит от типа выполняемых работ, количества людей, характеристик технологического оборудования.
Расчет производительности вентиляционной системы проводится по двум параметрам: кратность обмена и количество людей в помещении. За основу для дальнейших вычислений принимают самое большое значение.
- Производительность по кратности обмена:
L=n*S*H, м3/ч
- n — это кратность воздухообмена, которая нормируется СНиП. Для жилых комнат она принимается равной 1, а для офисов — 2,5;
- S — площадь помещения, для которого рассчитывается система, м2;
- H — высота потолков, м.
- Производительность по количеству людей:
L=N*Lнорм, м3/ч
- N — среднее количество людей, работающих в помещении;
- Lнорм — нормированный объем потребления воздуха одним человеком. Для людей в состоянии покоя принимают 20 м3/ч, при физических нагрузках — 60 м3/ч, для офисных служащих — 40 м3/ч.
Для жилых помещений получают значения порядка 100-600 м3/ч, для частных домов — 1000-3000 м3/ч, для офисов — 1000-20000 м3/ч.
На основании этих расчетов подбирают вентилятор или приточную установку с учетом потерь мощности на сопротивление воздуховодов. Обычно в паспорте оборудования приведены таблицы или графики зависимости производительности от давления, по которым можно сориентироваться.
Мощность калорифера
Калорифер необходим для подогрева подаваемого воздуха до нужной температуры. Основные параметры для расчета:
- производительность системы;
- минимальная температура наружного воздуха (определяется по таблицам СНиП для конкретного региона);
- требуемая температура подаваемого воздуха (определяется по таблицам СНиП, для жилых помещений — не ниже 18 °С).
Для выбора калорифера рассчитывают максимальный ток потребления:
I=P/U, А
- P — мощность калорифера, Вт;
- U — напряжение, В. Для однофазного питания принимают 220 В, для трехфазного — 660 В.
При установке калориферов мощностью более 5 кВт необходимо трехфазное подключение. Если допустимая нагрузка получается меньше требуемой, можно выбрать менее мощное оборудование.
Еще один ванный параметр — температура, на которую прибор может нагреть воздух. Например, при минимальной температуре наружного воздуха −22 °С калорифер должен будет нагреть воздушный поток на 40 градусов, чтобы обеспечить в помещении комфортные +18 °С.
Формула для расчета:
ΔT=2,98*P/L, где
- P — мощность устройства, Вт;
- L — производительность системы, м3/ч;
- ΔT — требуемая разность температур.
Для жилых помещений обычно хватает моделей мощностью до 5 кВт, для офисов — 5-50 кВт. Когда электрические калориферы оказываются слишком затратными, устанавливают водяное оборудование, которое в качестве горячего теплоносителя использует воду из центральной системы отопления.
Расчет давления, скорости потока, уровня шума
Расчет воздухораспределительной системы начинают с проектирования воздуховодов. По готовой схеме вычисляют такие параметры:
- Давление. Оно определяется техническими возможностями вентилятора. При расчете учитывают количество поворотов в воздуховоде, места переходов с одного диаметра на другой. Чем больше таких участков в системе, тем выше должно быть давление в сети.
- Диаметр воздуховодов. Этот параметр влияет на скорость движения воздушных масс, которая обычно находится в пределах 2,5-4 м/с. При уменьшении диаметра увеличивается скорость, требуется не такой мощный вентилятор, но и уровень шума возрастает. Широкие воздуховоды работают тише, но их сложнее разместить в межпотолочном пространстве.
Задача проектировщика — найти оптимальное решение, баланс между двумя характеристиками.
Для жилых помещений обычно используют гибкие воздуховоды с площадью поперечного сечения до 250 мм2 и распределительные решетки с максимальным размером 200*300 мм.
Программы для расчета вентиляции
Выше приведены достаточно грубые расчеты. Уточнение характеристик — это сложные математические вычисления. Чтобы упростить задачу проектировщиков, созданы компьютерные программы:
- VentCalc V.2. Программа создает образ вентиляционной сети и вычисляет ее аэродинамическое сопротивление по нескольким начальным параметрам. Проект потребует только небольших доработок.
- «Поток». Программа используется для гидравлического расчета систем с калориферами.
- VSV. Программа поможет произвести аэродинамический расчет вентиляции, аспирации и пневмотранспорта.
- RTI. Алгоритм для расчета теплопотерь с учетом инфильтрации.
- KALOR. Программа используется для расчета теплообменников, типовых приточных камер.
- BOLER. Программа предназначена для расчета бойлеров различного типа.
- STOL. Система поможет определить необходимый воздухообмен на предприятиях общепита и выбрать режим работы кондиционера.
Грамотно выполнить расчет и проектирование системы вентиляции самостоятельно очень сложно. Даже проект для небольшого частного дома требует определенных знаний и практических навыков. Чтобы условия пребывания в помещении были комфортными, разработку схемы и ее монтаж лучше доверить специалистам.
Также советуем почитать:
