Проектування і розрахунок систем вентиляції

Для вибору устаткування для системи вентиляції необхідно розрахувати наступні параметри: 

– продуктивність за повітрям;

– потужність калорифера;

– робочий тиск, створюваний вентилятором; 

– швидкість потоку повітря і площа перетину повітроводів; 

– допустимий рівень шуму. 

Нижче наводиться спрощена методика підбору основних елементів системи приливної вентиляції, що використовується в побутових умовах. 

Продуктивність за повітрям. Проектування системи вентиляції починається з  розрахунку необхідної продуктивності за повітрям або “прокачування”, що вимірюється в м3/год. Розрахунок починається з визначення необхідної кратності повітрообміну, що показує скільки разів протягом  однієї години відбувається повна зміна повітря в приміщенні. Наприклад, для приміщення площею 50 м2 з висотою стель 3 м (об’єм 150 м3) дворазовий повітрообмін відповідає 300 м3/год. Необхідна кратність повітрообміну залежить від призначення приміщення, кількості  людей, що знаходяться в ньому, потужності тепловиділяючого устаткування і визначається СниП 2.04.05-95 “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха”. Так, для більшості житлових приміщень досить однократного повітрообміну, для офісних приміщень потрібно 2– 3-х кратний повітрообмін. 

Для визначення необхідної продуктивності необхідно розрахувати два значення повітрообміну: за кратністю і за кількістю людей, після чого вибрати більше з цих двох значень. 

Розрахунок повітрообміну за кратністю:

Розрахунок повітрообміну за кількістю людей:

Розрахувавши необхідний повітрообмін, вибирають вентилятор або приливну установку відповідної продуктивності. Необхідно також враховувати, що через опір повітропровідної мережі відбувається падіння продуктивності вентилятора. Залежність продуктивності від повного тиску можна знайти за вентиляційними характеристиками, що наводяться в технічних характеристиках устаткування.

Типові значення продуктивності систем вентиляції: 

– для офісів – від 1000 до 10000 м3/год;

– для квартир – від 100 до 500 м3/год; 

– для котеджів – від 1000 до 2000 м3/год.

Потужність калорифера. Калорифер використовується в приливній системі вентиляції для підігріву зовнішнього повітря в холодний час року. Потужність калорифера розраховується виходячи з продуктивності системи вентиляції, необхідної температури повітря на виході системи і мінімальної температури зовнішнього повітря. Два останніх параметри визначаються СНиП. Температура повітря, що надходить у житлове приміщення, повинна бути не нижче +18°С. Мінімальна температура зовнішнього повітря залежить від кліматичної зони. Наприклад, якщо мінімальна температура зовнішнього повітря становить -22°С (розраховується як середня температура самої холодної п'ятиденки самого холодного місяця в 13 годин), то при включенні калорифера на повну потужність він повинен нагрівати потік повітря на 40°С. У випадку короткої тривалості сильних морозів в даній кліматичній зоні у приливних системах можна встановлювати калорифери, що мають потужність менше розрахункової. При цьому приливна система повинна мати регулятор продуктивності для зменшення швидкості вентилятора в холодний час року. 

Під час розрахунку потужності калорифера необхідно враховувати наступні обмеження: можливість використання однофазної (220 В) чи трифазної (380 В) напруги живлення. За потужності калорифера понад 5 кВт необхідно 3-х фазне підключення, але в будь-якому випадку необхідно надавати перевагу 3-х фазному живленню, тому що робочий струм у цьому випадку є меншим.

Максимально допустимий струм живлення. Силу струму, для живлення калорифера, можна знайти за формулою:

Температуру, до якої калорифер заданої потужності зможе нагріти приливне повітря, можна розрахувати за формулою: 

Типові значення розрахункової потужності калорифера:

– для квартир – від 1 до 5 кВт ;

– для офісів – від 5 до 50 кВт .

Якщо використання електричного калорифера з розрахованою потужністю є неможливим, варто установити водяний калорифер, що використовує як джерело тепла воду із системи центрального або автономного опалення. 

Робочий тиск, швидкість потоку повітря у повітроводах і допустимий рівень шуму. Після розрахунку продуктивності за повітрям і за потужністю калорифера приступають до проектування повітророзподільної мережі. Розрахунок повітророзподільної мережі починають зі складання схеми повітроводів. Далі за цією схемою розраховують три взаємозалежних параметри – робочий тиск, створюваний вентилятором, швидкість потоку повітря і рівень шуму. 

Необхідний робочий тиск визначається технічними характеристиками вентилятора і розраховується виходячи з діаметра і типу повітроводів, числа поворотів і переходів з одного діаметра на іншій, типу розподільників повітря. Чим довше траса і чим більше на ній поворотів і переходів, тим більший повинен бути тиск, створюваний вентилятором. Від діаметра повітроводів залежить швидкість потоку повітря. Зазвичай цю швидкість обмежують значенням від 2,5 до 4 м/с. За великих швидкостей зростають втрати тиску і збільшується рівень шуму. У той же час, використання “тихих” повітроводів великого діаметру не завжди є можливим, оскільки їх важко розмістити в міжстельовому просторі. Тому при проектуванні вентиляції часто доводиться шукати компроміс між рівнем шуму, необхідною продуктивністю вентилятора і діаметром повітроводів. Для побутових систем приливної вентиляції зазвичай використовуються гнучкі повітроводи перетином 160 – 250 мм і розподільні ґратки розміром 200×200 мм — 200×300 мм.