Каква трябва да бъде скоростта на въздуха във въздуховода на вентилацията според техническите норми

Микроклиматът, осигурен от вентилационните системи в жилищно или производствено помещение, влияе върху самочувствието и работоспособността на хората. За създаване на комфортни условия за живот са разработени норми, определящи състава на въздуха. Съгласете се, редовният въздухообмен е жизнено необходим.

Ще ви разкажем каква трябва да бъде скоростта на въздуха във въздуховода. Ще ви посъветваме какво трябва да направите, така че въздушният поток винаги да остава свеж и да отговаря на хигиенните норми. При нас ще намерите подробно описание на изчислителните методи и изброяване на правилата за избор на оптимален въздуховод.

Предложената за запознаване информация се основава на данни от нормативни справочници. За практическото усвояване на начините за изчисление са дадени примери. Текстовият материал е допълнен с нагледни илюстрации и видео, улесняващи възприемането на непростата тема.

Значението на въздухообмена за човека

Според строителните и хигиенните норми, всеки жилищен или производствен обект трябва да бъде осигурен с вентилационна система.

Основното ѝ предназначение е запазване на въздушния баланс, създаване на благоприятен за работа и почивка микроклимат. Това означава, че в атмосферата, с която дишат хората, не трябва да има излишък на топлина, влага, замърсявания от различен вид.

Нарушенията в организацията на вентилационната система водят до развитие на инфекциозни болести и заболявания на дихателната система, до намаляване на имунитета, до преждевременно разваляне на хранителните продукти.

В прекалено влажна и топла среда бързо се развиват болестотворни микроорганизми, по стените, таваните и дори по мебелите се появяват огнища на плесен и гъбички.

Схема на вентилация в двуетажна частна къща. Вентилационната система е оборудвана с приточно-смукателна енергоспестяваща инсталация с рекуператор на топлина, който позволява повторно използване на топлината на извеждания от сградата въздух.

Едно от условията за запазване на здравословен въздушен баланс е правилното проектиране на вентилационната система. Всяка част от въздухообменната мрежа трябва да бъде подбрана въз основа на обемите на помещението и характеристиките на въздуха в него.

Да предположим, че в малък апартамент е достатъчна добре настроена приточно-смукателна вентилация, докато в производствените цехове е задължително инсталирането на оборудване за принудителен въздухообмен.

При строежа на къщи, обществени учреждения, цехове на предприятия се ръководят от следните принципи:

• всяко помещение трябва да бъде оборудвано с вентилационна система;
• необходимо е да се спазват хигиенните параметри на въздуха;
• в предприятията трябва да се монтират устройства, които увеличават и регулират скоростта на въздухообмена; в жилищните помещения – климатици или вентилатори при условие на недостатъчна вентилация;
• в помещения с различно предназначение (например, в болнични стаи и операционна зала или в офис и стая за пушене) е необходимо да се оборудват различни системи.

За да отговаря вентилацията на изброените условия, трябва да се направят изчисления и да се подбере оборудване – уреди за подаване на въздух и въздуховоди.

Също така при изграждане на вентилационна система е необходимо правилно да се избират местата за засмукване на въздух, за да не се допусне постъпване на замърсени потоци обратно в помещенията.

В процеса на изготвяне на проект за вентилация на частен дом, многоетажна жилищна сграда или производствено помещение се изчислява обемът на въздуха и се набелязват местата за монтаж на вентилационно оборудване: въздухообменни инсталации, климатици и въздуховоди

От размерите на въздуховодите (включително на домашните шахти) зависи ефективността на въздухообмена. Ще разберем какви са нормите за скорост на въздушния поток във вентилацията, посочени в санитарната документация.

Правила за определяне на скоростта на въздуха

Скоростта на движение на въздуха е тясно свързана с понятия като ниво на шум и ниво на вибрация във вентилационната система. Преминаващият през каналите въздух създава определен шум и налягане, които нарастват с увеличаване на броя на завоите и извивките.

Колкото по-голямо е съпротивлението в тръбите, толкова по-ниска е скоростта на въздуха и толкова по-висока е производителността на вентилатора. Нека разгледаме нормите на съпътстващите фактори.

№1 – санитарни норми за нивото на шум

Нормите, посочени в СНиП, се отнасят за помещения от жилищен (частни и многофамилни къщи), обществен и производствен тип.

В таблицата, представена по-долу, можете да сравните нормите за помещения от различен тип, както и за териториите, прилежащи към сградите.

Част от таблица от №1 СНиП-2-77 от параграф „Защита от шум“. Максимално допустимите норми, отнасящи се до нощното време, са по-ниски от дневните стойности, а нормите за прилежащите територии са по-високи от тези за жилищните помещения.

Една от причините за увеличаване на приетите норми може да бъде неправилно проектирана система от въздуховоди.

Нивата на звуковото налягане са представени в друга таблица:

При въвеждане в експлоатация на вентилационно или друго оборудване, свързано с осигуряване на благоприятен, здравословен микроклимат в помещението, се допуска само краткотрайно превишаване на посочените параметри на шума.

№2 – ниво на вибрации

Мощността на работа на вентилаторите е пряко свързана с нивото на вибрация.

Максималният праг на вибрация зависи от няколко фактора:

• размерите на въздуховода;
• качеството на уплътненията, осигуряващи намаляване на нивото на вибрация;
• материала на изработка на тръбите;
• скоростта на въздушния поток, преминаващ през каналите.

Нормите, които трябва да се спазват при избора на вентилационни устройства и при изчисленията, свързани с въздуховодите, са представени в следващата таблица:

Пределно допустими стойности на локална вибрация. Ако при проверка реалните показатели са над нормите, това означава, че системата от въздуховоди е проектирана с технически недостатъци, които трябва да се отстранят, или мощността на вентилатора е прекалено голяма.

Скоростта на въздуха в шахтите и каналите не трябва да влияе на увеличаването на показателите на вибрация, както и на свързаните с тях параметри на звуковите колебания.

№3 – кратност на въздухообмена

Пречистването на въздуха става благодарение на процеса на въздухообмен, който се подразделя на естествен или принудителен.

В първия случай той се осъществява при отваряне на врати, фрамуги, прозорци (и се нарича аерация) или просто чрез инфилтрация през цепнатини по стените, вратите и прозорците, а във втория – с помощта на климатици и вентилационно оборудване.

Смяната на въздуха в стая, помощно помещение или цех трябва да се извършва няколко пъти на час, така че степента на замърсяване на въздушните маси да бъде допустима. Броят на смените е кратността, величина, необходима също за определяне на скоростта на въздуха във вентилационните канали.

Кратността се изчислява по следната формула:

N=V/W,

където:

• N – кратност на въздухообмена, пъти на 1 час;
• V – обем на чистия въздух, запълващ помещението за 1 ч, м³/ч;
• W – обем на помещението, м³.

За да не се извършват допълнителни изчисления, средните показатели на кратността са събрани в таблици.

Например, за жилищни помещения е подходяща следната таблица на кратността на въздухообмена:

Съдейки по таблицата, честата смяна на въздушните маси в помещението е необходима, ако то се характеризира с висока влажност или температура на въздуха – например в кухня или санитарен възел. Съответно, при недостатъчна естествена вентилация в тези помещения се монтират устройства за принудителна циркулация.

Какво ще се случи, ако нормативите за кратност на въздухообмена не се спазват или се спазват, но в недостатъчна степен?

Ще се случи едно от двете:

• Кратност под нормата. Пресният въздух престава да замества замърсения, в резултат на което в помещението се увеличава концентрацията на вредни вещества: бактерии, болестотворни микроорганизми, опасни газове. Количеството на кислорода, важен за дихателната система на човека, намалява, а на въглеродния диоксид, напротив, се увеличава. Влажността се повишава до максимум, което води до поява на плесен.
• Кратност над нормата. Възниква, ако скоростта на движение на въздуха в каналите надвишава нормата. Това влияе негативно на температурния режим: помещението просто не успява да се нагрее. Прекалено сухият въздух провокира заболявания на кожата и дихателния апарат.

За да може кратността на въздухообмена да съответства на санитарните норми, трябва да се монтират, премахнат или регулират вентилационните устройства, а при необходимост и да се сменят въздуховодите.

Алгоритъм за изчисляване на скоростта на въздуха

Като се вземат предвид горепосочените условия и техническите параметри на конкретно помещение, могат да се определят характеристиките на вентилационната система, както и да се изчисли скоростта на въздуха в тръбите.

Следва да се опрем на кратността на въздухообмена, която за тези изчисления е определяща стойност.

За уточняване на параметрите на разхода ще е полезна таблицата:

В таблицата са представени размерите на въздуховоди с правоъгълно сечение, тоест са посочени тяхната дължина и ширина. Например, при използване на канали 200 mm x 200 mm със скорост 5 m/s, разходът на въздух ще бъде 720 m³/h.

За да направите сами изчисленията, трябва да знаете обема на помещението и нормата за кратност на въздухообмена за стая или зала от даден тип.

Например, трябва да разберем параметрите за студио с кухня с общ обем 20 m³. Да вземем минималната стойност на кратността за кухня – 6. Оказва се, че в рамките на 1 час въздушните канали трябва да преместят около L = 20 m³ * 6 = 120 m³.

Също така е необходимо да се узнае площта на сечението на въздуховодите, инсталирани във вентилационната система. Тя се изчислява по следната формула:

S = πr² = π/4*D²,

където:

• S — площ на сечението на въздуховода;
• π — числото «пи», математическа константа, равна на 3,14;
• r — радиус на сечението на въздуховода;
• D — диаметър на сечението на въздуховода.

Да предположим, че диаметърът на кръгъл въздуховод е 400 мм, заместваме го във формулата и получаваме:

S = (3,14*0,4²)/4 = 0,1256 м²

Знаейки площта на напречното сечение и дебита, можем да изчислим скоростта. Формула за изчисляване на скоростта на въздушния поток:

V = L/3600*S,

където:

• V — скорост на въздушния поток, (м/с);
• L — дебит на въздуха, (м³/ч);
• S — площ на напречното сечение на въздушните канали (въздуховоди), (м²).

Заместваме известните стойности, получаваме: V = 120/(3600*0,1256) = 0,265 м/с

Следователно, за да се осигури необходимата кратност на въздухообмена (120 м³/ч) при използване на кръгъл въздуховод с диаметър 400 мм, ще е необходимо да се монтира оборудване, което позволява да се увеличи скоростта на въздушния поток до 0,265 м/с.

Трябва да се помни, че описаните по-горе фактори – параметри на нивото на вибрации и нивото на шум – пряко зависят от скоростта на движение на въздуха.

Ако шумът надвишава показателите на нормата, ще се наложи да се намали скоростта, следователно да се увеличи сечението на въздуховодите. В някои случаи е достатъчно да се монтират тръби от друг материал или да се замени извития фрагмент на канала с прав.

Препоръчителни норми за скорост на въздухообмена

По време на съставянето на проекта на сградата се извършва изчисление за всяка отделна част. В производството това са цехове, в жилищните сгради – апартаменти, в частната къща – поетажни блокове или отделни стаи.

Преди инсталирането на вентилационната система е известно какви са маршрутите и размерите на главните магистрали, каква геометрия са необходими вентилационни канали, кой размер на тръбите е оптимален.

Не си струва да се учудваме на габаритните размери на въздуховодите в заведенията за обществено хранене или други учреждения – те са проектирани за отвеждане на голямо количество използван въздух.

Изчисленията, свързани с движението на въздушни потоци вътре в жилищни и производствени сгради, се отнасят към категорията на най-сложните, поради което с тях трябва да се занимават опитни квалифицирани специалисти.

Препоръчителната скорост на въздуха във въздуховодите е посочена в СНиП — нормативна държавна документация, и при проектиране или предаване на обекти се ориентират именно по нея.

В таблицата са посочени параметрите, които трябва да се спазват при изграждане на вентилационната система. Числата показват скоростта на движение на въздушните маси по местата за монтаж на канали и решетки в общоприети единици – м/с

Счита се, че в помещенията скоростта на въздуха не трябва да надвишава 0,3 м/с.

Изключение правят временни технически обстоятелства (например, ремонтни работи, монтиране на строителна техника и др.), по време на които параметрите могат да надвишават нормативите с максимум 30 %.

В големи по обем помещения (гаражи, производствени цехове, складове, хангари) често вместо една вентилационна система функционират две.

Натоварването се разделя наполовина, следователно скоростта на въздуха се избира така, че да осигурява по 50% от общия изчислен обем на движение на въздуха (отстраняване на замърсения или подаване на чист).

При възникване на форсмажорни обстоятелства възниква необходимост от рязка промяна на скоростта на въздуха или пълно спиране на работата на вентилационната система.

Например, според изискванията за пожарна безопасност скоростта на движение на въздуха се намалява до минимум с цел предотвратяване на разпространението на огън и дим в съседни помещения по време на запалване.

За тази цел във въздуховодите и на преходните участъци се монтират прекъсвачи и клапани.

Тънкости при избора на въздуховод

Познавайки резултатите от аеродинамичните изчисления, можем правилно да подберем параметрите на въздуховодите, а по-точно – диаметъра на кръглите и размерите на правоъгълните сечения. Освен това, едновременно може да се избере уред за принудително подаване на въздух (вентилатор) и да се определят загубите на налягане в процеса на движение на въздуха по канала.

Познавайки стойността на въздушния поток и стойността на скоростта на неговото движение, може да се определи какво сечение на въздуховодите ще е необходимо.

За това се взема формула, обратна на формулата за изчисляване на въздушния поток:

S = L/3600*V.

Използвайки резултата, може да се изчисли диаметърът:

D = 1000*√(4*S/π),

където:

• D — диаметър на сечението на въздуховода;
• S  — площ на сечението на въздушните канали (въздуховоди), (м²);
• π — числото «пи», математическа константа, равна на 3,14;

Полученото число се сравнява с фабричните стандарти, допуснати по ГОСТ, и се избират най-близките по диаметър изделия.

Ако е необходимо да се изберат правоъгълни, а не кръгли въздуховоди, то трябва вместо диаметър да се определят дължината/ширината на изделията.

При избора се ориентираме по приблизителното сечение, използвайки принципа a*b ≈ S и таблиците с типоразмери, предоставени от производителите. Напомняме, че според нормите отношението на ширината (b) към дължината (a) не трябва да надвишава 1 към 3.

Въздуховодите с правоъгълно или квадратно сечение имат ергономична форма, която позволява да се монтират плътно до стените. Това се използва при оборудване на домакински аспиратори и скриване на тръбите над таванните окачени конструкции или над кухненските шкафове (мецанини).

Общоприетите стандарти за правоъгълни канали: минимални размери – 100 mm x 150 mm, максимални – 2000 mm x 2000 mm. Кръглите въздуховоди са добри с това, че имат по-малко съпротивление, съответно имат минимални показатели на шумово ниво.

Напоследък, специално за използване в апартаменти, се произвеждат удобни, безопасни и леки пластмасови канали.

Изводи и полезно видео по темата

Полезните видеоклипове ще ви научат да работите с физическите величини и ще ви помогнат по-добре да си представите как работи вентилационната система.

Видео #1. Изчисляване на параметрите на естествената вентилация с помощта на компютърна програма:

Видео #2. Полезна информация за устройството на вентилационната система в строяща се частна къща:

Информацията от статията може да се използва за ознакомителни цели и за да си представите по-добре работата на вентилационната система.

За по-точни изчисления на скоростта на движение на въздуха при проектиране на домашните комуникации препоръчваме да се обърнете към инженери, които познават нюансите на устройството на вентилацията и ще помогнат правилно да изберете размерите на въздуховодите.

Желаещите да споделят личен опит, получен при устройството на въздуховоди, интересни факти и специфични сведения, моля, пишете коментари в разположения по-долу блок. Задавайте въпроси по спорните моменти. Ние или посетителите на сайта с удоволствие ще участваме в обсъждането.