Мікроклімат, забезпечений системами вентиляції в житловому або виробничому приміщенні, впливає на самопочуття і працездатність людей. Для створення комфортних умов життєдіяльності розроблені норми, що визначають склад повітря. Погодьтеся, регулярний повітрообмін життєво необхідний.
Ми розповімо, якою має бути швидкість повітря в повітроводі. Порадимо, що потрібно робити, щоб повітряний потік завжди залишався свіжим і відповідав гігієнічним нормам. У нас ви знайдете докладний опис розрахункових методик і перерахування правил підбору оптимального воздуховода.
Запропонована до ознайомлення інформація спирається на дані нормативних довідників. Для практичного освоєння способів розрахунку наведені приклади. Текстовий матеріал доповнений наочними ілюстраціями і відео, які полегшують сприйняття непростої теми.
Важливість повітрообміну для людини
За будівельним і гігієнічним нормам, кожен житловий або виробничий об'єкт необхідно забезпечити системою вентиляції.
Головне її призначення - збереження повітряного балансу, створення сприятливого для роботи і відпочинку мікроклімату. Це означає, що в атмосфері, якою дихають люди, не повинно спостерігатися надлишок тепла, вологи, забруднень різного роду.
Порушення в організації системи вентиляції призводять до розвитку інфекційних хвороб і захворювань дихальної системи, до зниження імунітету, до передчасного псування продуктів харчування.
У надмірно вологому і теплому середовищі швидко розвиваються хвороботворні мікроорганізми, на стінах, стелях і навіть на меблях з'являються осередки цвілі і грибка.
Схема вентиляції в двоповерховому приватному будинку. Вентиляційна система обладнана припливно-витяжної енергозберігаючої установкою з рекуператором теплоти, який дозволяє повторно використовувати тепло виводиться з будівлі повітря
Однією з умов збереження здорового повітряного балансу є правильне проектування системи вентиляції. Кожна частина повітрообміном мережі повинна бути підібрана, виходячи з обсягів приміщення і характеристик повітря в ньому.
Припустимо, в невеликій квартирі досить добре налагодженою припливно-витяжної вентиляції, тоді як в виробничих цехах обов'язкове встановлення обладнання для примусового повітрообміну.
При будівництві будинків, громадських установ, цехів підприємств керуються такими принципами:
- кожне приміщення потрібно забезпечити системою вентиляції;
- необхідно дотримуватися гігієнічні параметри повітря;
- на підприємствах слід встановити пристрої, що збільшують і регулюють швидкість повітрообміну; в житлових приміщеннях - кондиціонери або вентилятори за умови недостатньої вентиляції;
- в приміщеннях різного призначення (наприклад, в палатах для хворих і операційної або в офісі і в кімнаті для куріння) необхідно обладнати різні системи.
Щоб вентиляція відповідала перерахованим умовам, потрібно зробити розрахунки і підібрати обладнання - прилади подачі повітря і повітроводи.
Також при влаштуванні вентиляційної системи необхідно правильно вибирати місця забору повітря, щоб не допустити надходження забруднених потоків назад в приміщення.
У процесі складання проекту вентиляції для приватного будинку, багатоповерхового житлового будинку або виробничого приміщення розраховують обсяг повітря і намічають місця монтажу вентиляційного обладнання: водухообменних установок, кондиціонерів і вентиляційних систем
Від розмірів повітропроводів (в тому числі будинкових шахт) залежить ефективність повітрообміну. З'ясуємо, які норми швидкості потоку повітря в вентиляції, зазначені в санітарної документації.
Швидкість переміщення повітря по воздуховодам розраховується для канальних систем, в яких повітря поставляється або відводиться по спорудженим з труб шляхах 
На швидкість повітряного потоку в більшій мірі впливає потужність обладнання, використаного в спорудженні механічної вентиляційної системи 
У розрахунках потрібно врахувати матеріал, з якого виконані повітроводи, форму і розмір їх перетину 
В обчисленнях обов'язково повинні враховуватися місцеві опори, в числі яких кутові відводи, хрестовини, вбудовані в канал фільтри трійники і повітророзподільні пристрої
Правила визначення швидкості повітря
Швидкість руху повітря тісно взаємопов'язана з такими поняттями, як рівень шуму і рівень вібрації у вентиляційній системі. Проходить по каналах повітря створює певний шум і тиск, які зростають зі збільшенням кількості поворотів і вигинів.
Чим більше опір в трубах, тим нижче швидкість повітря і тим вища продуктивність вентилятора. Розглянемо норми супутніх чинників.
№1 - санітарні норми рівня шуму
Нормативи, зазначені в СНиП, стосуються приміщень житлового (приватних і багатоквартирних будинків), громадського і виробничого типу.
У таблиці, наведеній нижче, ви можете порівняти норми для приміщень різного типу, а також територій, прилеглих до будівель.
Частина таблиці з №1 СНиП-2-77 з параграфа «Захист від шуму». Максимально допустимі норми, які стосуються нічного часу, нижче денних значень, а норми для прилеглих територій вище, ніж для житлових приміщень
Однією з причин збільшення прийнятих норм якраз може бути неправильно спроектована система повітроводів.
Рівні звукового тиску представлені в іншій таблиці:
При введенні в експлуатацію вентиляційного або іншого обладнання, пов'язаного із забезпеченням сприятливого, здорового мікроклімату в приміщенні, допускається лише короткочасне перевищення зазначених параметрів шуму
№2 - рівень вібрації
Потужність роботи вентиляторів безпосередньо пов'язана з рівнем вібрації.
Максимальний поріг вібрації залежить від декількох факторів:
- розмірів воздуховода;
- якості прокладок, що забезпечують зниження рівня вібрації;
- матеріалу виготовлення труб;
- швидкості потоку повітря, що проходить по каналах.
Норми, яких варто дотримуватися при виборі вентиляційних пристроїв і при розрахунках, що стосуються повітроводів, представлені в наступній таблиці:
Гранично допустимі значення локальної вібрації. Якщо при перевірці реальні показники вище норм, значить, система повітроводів спроектована з технічними недоліками, які необхідно виправити, або потужність вентилятора занадто велика
Швидкість повітря в шахтах і каналах не повинна впливати на збільшення показників вібрації, як і на пов'язані з ними параметри звукових коливань.
№3 - кратність повітрообміну
Очищення повітря відбувається завдяки процесу повітрообміну, який поділяється на природний або примусовий.
У першому випадку він здійснюється при відкриванні дверей, фрамуг, кватирок, вікон (і називається аерацією) або просто шляхом інфільтрації через щілини на стиках стін, дверей і вікон, в другому - за допомогою кондиціонерів і вентиляційного устаткування.
Зміна повітря в кімнаті, підсобному приміщенні або цеху повинна відбуватися кілька разів на годину, щоб ступінь забруднення повітряних мас була допустимої. Кількість змін - це кратність, величина, також необхідна для визначення швидкості повітря в вентканалах.
Кратність обчислюють за такою формулою:
N = V / W,
де:
- N - кратність повітрообміну, раз в 1 годину;
- V - об'єм чистого повітря, що заповнює приміщення за 1 год, м³ / год;
- W - обсяг приміщення, м³.
Щоб не виконувати додаткові розрахунки, середні показники кратності зібрані в таблиці.
Наприклад, для житлових приміщень підходить наступна таблиця кратності повітрообміну:
Судячи з таблиці, часта зміна повітряних мас в приміщенні необхідна, якщо йому характерна висока вологість або температура повітря - наприклад, в кухні або санвузлі. Відповідно, при недостатній природної вентиляції в даних приміщеннях встановлюють прилади примусової циркуляції
Що трапиться, якщо нормативи кратності повітрообміну не будуть дотримуватися або будуть, але в недостатній мірі?
Відбудеться одна з двох:
- Кратність нижче норми. Свіже повітря припиняє заміщати забруднене, внаслідок чого в приміщенні збільшується концентрація шкідливих речовин: бактерій, хвороботворних мікроорганізмів, небезпечних газів. Кількість кисню, важливого для дихальної системи людини, зменшується, а вуглекислого газу, навпаки, збільшується. Вологість підвищується до максимуму, що зумовлює появу цвілі.
- Кратність вище норми. Виникає, якщо швидкість переміщення повітря в каналах перевищує норму. Це негативно впливає на температурний режим: приміщення просто не встигає нагріватися. Зайве сухе повітря провокує хвороби шкіри і дихального апарату.
Щоб кратність обміну повітря відповідала санітарним нормам, слід встановити, прибрати або відрегулювати вентиляційні прилади, а при необхідності і замінити повітроводи.
Алгоритм обчислення швидкості повітря
З огляду на вищевикладені умови і технічні параметри конкретно взятого приміщення, можна визначити характеристики вентиляційної системи, а також розрахувати швидкість повітря в трубах.
Спиратися слід на кратність повітрообміну, яка для даних розрахунків є визначальним значенням.
Для уточнення параметрів витрати знадобиться таблиця:
У таблиці представлені розміри повітропроводів з прямокутним перетином, тобто вказані їх довжина і ширина. Наприклад, при використанні каналів 200 мм х 200 мм при швидкості 5 м / с витрата повітря складе 720 м³ / год
Щоб самостійно провести розрахунки, потрібно знати обсяг приміщення і норму кратності повітрообміну для кімнати або залу заданого типу.
Наприклад, необхідно дізнатися параметри для студії з кухнею загальним обсягом 20 м³. Візьмемо мінімальне значення кратності для кухні - 6. Виходить, що протягом 1 години повітряні канали повинні перемістити близько L = 20 м³ * 6 = 120 м³.
Також необхідно дізнатися площа перетину повітроводів, встановлених в систему вентиляції. Вона обчислюється за такою формулою:
S = πr 2 = π / 4 * D 2,
де:
- S - площа перетину воздуховода;
- π - число «пі», математична константа, яка дорівнює 3, 14;
- r - радіус перерізу воздуховода;
- D - діаметр перетину воздуховода.
Припустимо, що діаметр воздуховода круглої форми дорівнює 400 мм, підставляємо його в формулу і отримуємо:
S = (3, 14 * 0, 4²) / 4 = 0, 1256 м²
Знаючи площу перетину і витрата, можемо обчислити швидкість. Формула розрахунку швидкості повітряного потоку:
V = L / 3600 * S,
де:
- V - швидкість повітряного потоку, (м / с);
- L - витрата повітря, (м³ / год);
- S - площа перетину повітряних каналів (повітроводів), (м²).
Підставляємо відомі значення, отримуємо: V = 120 / (3600 * 0, 1256) = 0, 265 м / с
Отже, щоб забезпечити необхідну кратність повітрообміну (120 м 3 / ч) при використанні круглого воздуховода з діаметром 400 мм, буде потрібно встановити обладнання, що дозволяє збільшити швидкість повітряного потоку до 0, 265 м / с.
Слід пам'ятати, що описані раніше фактори - параметри рівня вібрації і рівня шуму - безпосередньо залежать від швидкості руху повітря.
Якщо шум буде перевищувати показники норми, доведеться знижувати швидкість, отже, збільшувати перетин повітроводів. У деяких випадках достатньо встановити труби з іншого матеріалу або замінити вигнутий фрагмент каналу на прямій.
Рекомендовані норми швидкості повітрообміну
Під час складання проекту будівлі виконують розрахунок кожної окремої ділянки. На виробництві це цеху, в житлових будинках - квартири, в приватному будинку - поверхові блоки або окремі кімнати.
Перед установкою системи вентиляції відомо, які маршрути і розміри головних магістралей, який геометрії необхідні вентиляційні канали, який розмір труб є оптимальним.
Не варто дивуватися габаритним розмірам повітропроводів в закладах громадського харчування або інших установах - вони розраховані на висновок великої кількості використаного повітря
Розрахунки, пов'язані з пересуванням повітряних потоків всередині житлових і виробничих будівель, відносять до розряду найбільш складних, тому займатися ними повинні досвідчені кваліфіковані фахівці.
Рекомендована швидкість повітря в повітроводах позначена в СНиП - нормативної державної документації, і при проектуванні або здачі об'єктів орієнтуються саме на неї.
У таблиці вказані параметри, яких слід дотримуватися при влаштуванні вентиляційної системи. Числами вказана швидкість переміщення повітряних мас по місцях установки каналів і решіток в загальноприйнятих одиницях - м / с
Вважається, що всередині приміщень швидкість повітря не повинна перевищувати показник 0, 3 м / с.
Винятки становлять тимчасові технічні обставини (наприклад, ремонтні роботи, установка будівельної техніки та ін.), Під час яких параметри можу перевищувати нормативи максимум на 30%.
У великих за об'ємом приміщеннях (гаражах, виробничих цехах, складах, ангарах) часто замість однієї вентиляційної системи діють дві.
Навантаження ділиться навпіл, отже, і швидкість повітря підбирають так, щоб вона забезпечувала по 50% загального розрахункового обсягу переміщення повітря (видалення забрудненого або подачі чистого).
При виникненні форс-мажорних обставин виникає необхідність в різкій зміні швидкості повітря або повне припинення роботи вентиляційної системи.
Наприклад, за вимогами пожежної безпеки швидкість руху повітря знижують до мінімуму з метою запобігання поширенню по сусідніх приміщеннях вогню і диму під час пожежі.
З цією метою в повітроводах і на перехідних ділянках монтують відсікачі і клапани.
Тонкощі вибору воздуховода
Знаючи результати аеродинамічних розрахунків, можна правильно підібрати параметри повітроводів, а точніше - діаметр круглих і габарити прямокутних перетинів. Крім того, паралельно можна вибрати прилад примусової подачі повітря (вентилятор) і визначити втрати тиску в процесі пересування повітря по каналу.
Знаючи величину витрати повітря і значення швидкості його руху, можна визначити, якого перетину повітроводи будуть потрібні.
Для цього береться формула, зворотна формулою для підрахунку витрати повітря:
S = L / 3600 * V.
Використовуючи результат, можна порахувати діаметр:
D = 1000 * √ (4 * S / π),
де:
- D - діаметр перетину воздуховода;
- S - площа перетину повітряних каналів (повітроводів), (м²);
- π - число «пі», математична константа, яка дорівнює 3, 14 ;.
Отримане число зіставляють із заводськими стандартами, допущеними по ГОСТ, і вибирають найбільш близькі по діаметру вироби.
Якщо необхідно вибрати прямокутні, а не круглі повітроводи, то слід замість діаметра визначити довжину / ширину виробів.
При виборі орієнтуються на зразкову перетин, використовуючи принцип a * b ≈ S і таблиці типорозмірів, надані заводами-виробниками. Нагадуємо, що за нормами відношення ширини (b) і довжини (a) не повинно перевищувати 1 до 3.
Повітроводи з прямокутним або квадратним перетином мають ергономічну форму, що дозволяє встановлювати їх впритул до стін. Цим користуються, облаштовуючи домашні витяжки та маскуючи труби над стельовими навісними конструкціями або над кухонними шафами (антресолями)
Загальноприйняті стандарти прямокутних каналів: мінімальні розміри - 100 мм х 150 мм, максимальні - 2000 мм х 2000 мм. Круглі повітроводи хороші тим, що володіють меншим опором, відповідно, мають мінімальні показники рівня шуму.
Останнім часом спеціально для внутрішньо квартирного застосування випускають зручні, безпечні і легкі пластикові короба.
Висновки і корисне відео по темі
Корисні відеоролики навчать вас працювати з фізичними величинами і допоможуть краще уявити, як діє вентиляційна система.
Відео # 1. Розрахунок параметрів природної вентиляції за допомогою комп'ютерної програми:
Відео # 2. Корисна інформація про пристрій вентиляційної системи в споруджуваному приватному будинку:
Інформацію статті можна використовувати в ознайомлювальних цілях і для того, щоб краще уявити собі роботу вентиляційної системи.
Для більш точних розрахунків швидкості руху повітря при проектуванні домашніх комунікацій рекомендуємо звернутися до інженерів, які знають нюанси пристрою вентиляції і допоможуть правильно вибрати розміри повітропроводів.
Охочі поділитися особистим досвідом, отриманим при влаштуванні повітропроводів, цікавими фактами і специфічними відомостями, пишіть, будь ласка, коментарі в розташованому нижче блоці. Задавайте питання щодо спірних моментів. Ми або відвідувачі сайту з задоволенням візьмемо участь в обговоренні.