Нормы кратности воздухообмена в производственных помещениях: описание и расчет

Чем вызвана необходимость воздухообмена

Воздухообмен в квартирах и частных домах позволяет поддерживать требуемое качество воздушной среды в помещениях. Под воздухообменом понимается расход наружного воздуха (м3/час), подаваемого в здание путём организации вентиляции.

Источниками загрязнения воздуха в жилых комнатах являются находящиеся в них материалы, а так же продукты жизнедеятельности человека. Воздух загрязняется путем перехода в газообразное или взвешенное состояние веществ, которые находятся в элементах конструкции, отделки помещения, в мебели, тканях, материалах бытовых изделий. К биологическим выделениям человека, влияющим на качество воздуха, относятся углекислый газ, ацетон, аммиак, амины, фенолы и другие. Содержание этих веществ в воздухе приблизительно пропорциональны объёму выдыхаемого человеком углекислого газа, вследствие чего комплексное воздействие человека на снижение качества воздуха в помещении в целях упрощения можно описать одним показателем- концентрацией углекислого газа СО₂.

Расчет кратности воздухообмена

При определении кратности воздухообмена для каждого конкретного помещения проектировщики учитывают нормативные показатели, зафиксированные в санитарно-гигиенических нормах, ГОСТах и строительные правила снип, например СНиП 2.08.01-89. Не принимая в учет содержания в воздухе вредных примесей, количество замещений для помещений определенного объема и назначения будет вычисляться по значениям нормативных показателей кратности. Объем здания определяется по формуле (1):

где a – длина помещения;
b – ширина комнаты;
h – высота помещения.

Зная объем помещения и количество поступающего в течение 1 часа кислорода, можно выполнить расчет кратности Кв, используя формулу (2):

Расчет кратности воздухообмена

где Кв – кратность воздухообмена;
Qвозд – подача чистого воздуха, поступающего в комнату в течение 1 часа.

Чаще всего формула (2) не используется для подсчета количества циклов полного замещения воздушных масс. Это связано с наличием для всех типовых сооружений различного назначения таблиц кратности воздухообмена. При такой постановке задачи для помещения, имеющего заданный объем с известным значением коэффициента воздухообмена необходимо подобрать оборудование или выбрать технологию, обеспечивающую поступление необходимого количества кислорода в единицу времени. В этом случае объем чистого воздуха, который должен поступить для обеспечения полной замены кислорода в помещении согласно требованиям СНиП, можно определить по формуле (3):

Согласно приведенным формулам, единицей измерения кратности воздухообмена является количество полных циклов замены кислорода в комнате в час или 1/ч.

Используя естественный тип воздухообмена можно добиться 3-4 кратной замены воздуха в помещении в течение 1 часа. При необходимости увеличения интенсивности воздухообмена рекомендуется прибегать к использованию механических систем, обеспечивающих принудительную подачу свежего или устранение загрязненного кислорода.

Как рассчитать приточно-вытяжную вентиляцию: устройство и проектирование системы

Приточно-вытяжная система вентиляции состоит из двух частей: приточная система вентиляции (обеспечивает доставку свежего воздуха с улицы, его нагрев, очистку, при необходимости охлаждение) и вытяжная система (в народе просто «вытяжка», то есть устройство, обеспечивающее отток воздуха из помещения). Вытяжная вентиляция имеет довольно простое устройство (воздуховод и механизм, обеспечивающий отток воздуха), она не требует установки фильтров, охладителей или обогревателей, единственное что необходимо, шумопоглатитель – если вытяжка довольно мощная, она будет создавать шум своей работой.

Важный вопрос, который интересует многих потребителей – как рассчитать вытяжную вентиляцию? Для вычисления мощности прибора, удаляющего воздух, нужно просчитать объем помещения в куб. м. а затем умножить на 12. Расчет вытяжной вентиляции, пример:

• кухня площадью 2 Х 3 м с высотой потолка 2, 5 м, объем помещения равен 15 куб. м.
• мощность вытяжки 15 Х 12 = 180 куб. м./ч

Для улучшения работы вытяжки рекомендуется открывать окно или форточку. Для экономичности вентиляционной системы применяют комплексные решения. Зимой, воздух, выводящийся наружу, обогревает воздух, поступающий в помещение, для этих целей используется специальный агрегат – рекуператор – своеобразный теплообменник, в котором прогревается воздух, прибывший с улицы. Устройство рекуператора таково, что уличный воздух прогревается, не смешиваясь с воздухом, выводимым на улицу.

Проектирование приточно-вытяжной вентиляции – этап, с которого начинается установка вентиляционной системы. Прежде чем произвести фактическую установку, необходимо на бумаге посчитать сколько требуется метров трубы для оттока воздуха, сколько требуется воздуховодов для притока воздуха, где будут стоять все узлы и детали системы, где будут установлены решетки и воздухозаборы. На этапе проектировании следует учитывать не только местонахождение, но и размеры воздуховодов (диаметр труб), чем больше диаметр – тем больший поток воздуха можно обеспечить, однако современное жилье редко отличается большой высотой потолков, поэтому установить довольно широкие трубы не получится. Минус узких воздуховодов – высокая шумность, поэтому при расчете приточной вентиляции обычно находят компромисс между показателями шума и размерами труб.

Что касается мощности притока воздуха, то обычно проводятся следующие расчеты:

• В жилые помещения необходимо подавать до 3 куб. м. в час на 1 кв. м жилья,
• В местах общественного пользования необходимо подавать 60 куб. м. /час на человека постоянно пребывающего в здании и до 20 куб. м. в час на одного временного посетителя.

11.3 Примечания к примеру расчета

11.3.1 При наличии общего зонта
над линией кухонного оборудования кухонные выделения и расход воздуха через
зонт следует определять отдельно по каждой единице по формуле (4), затем их
суммировать.

11.3.2 При заданном объеме
перетока воздуха из зала в горячий цех следует проверять скорость в раздаточном
проеме, которая должна быть около 0,2-0,3 м/с.

11.3.3 При выборе расчетной
температуры воздуха в летний период tн следует принимать во внимание, что в условиях плотной городской
застройки температура воздуха у воздухозабора приточной вентиляционной
установки может быть на 5 °С-10 °С выше tн

Проектирование и монтаж

Для обеспечения максимально качественной вентиляции, необходимо выполнять ее проектирование и монтаж уже на этапе строительства. Только так можно учесть все меры безопасности, правильно спроектировать вытяжные зоны.

Но случается и так, что необходим монтаж системы вентиляции в уже построенном здании. В этом случае следует учесть все условия, в которых будет эксплуатироваться система, а так же назначение самого помещения. Выбор оборудования всегда зависит от взрыво- и пожароопасности помещения.

Как известно для производственных помещений используют обще обменную и местную вентиляцию. Первая отвечает за воздухообмен и очистку воздуха всего помещения. А вот с помощью местных отсосов можно решить только локальные задачи в месте образования тех самых вредных веществ. Но удержать и нейтрализовать такие воздушные потоки полностью, препятствуя их распространению по всему помещению, не удается. Тут необходимы дополнительные элементы, такие как зонты.

На выбор оборудования при монтаже вентиляции производственных помещений оказывает влияние тип производства и количество выделяемых вредных веществ, параметры самого помещения, и расчетная температура для холодного и теплого времени года.

Подведя итог хочется сказать, что такая непростая задача, как расчет, проектирование и последующий монтаж вентиляции, должны выполнять квалифицированные специалисты, у которых за плечами багаж знаний и накопленный годами опыт.

11.2 Решение

Ниже приведен подробный расчет
расхода воздуха в конвективном потоке, восходящем над кухонной плитой.
Результаты расчета остального кухонного оборудования сведены в таблице 5.

11.2.1 Гидравлический диаметр
поверхности кухонного оборудования расчитываем по формуле ():

11.2.2 Долю конвективных тепловыделений
кухонного оборудования определяем по формуле ():

Q_к = 14,5·200·0,5·0,6 = 870 Вт.

11.2.3 Расход воздуха в конвективном потоке над
кухонным оборудованием на уровне местного отсоса определяем по формуле ():

L_кi = 0,005·8701/3·(1,1 + 1,7·0,747)5/3·1 = 0,201 м3/с

Расход воздуха, удаляемого
местным отсосом, определяем по формуле ():

L_o = (0,201·3 + 0,056·2 + 0,203·2)·(1,25/0,8) = 1,750 м3/с или 6300 м3/ч.

Кратность воздухообмена помещения
горячего цеха 6300/(6·8·3) = 44 1/ч превышает 20 1/ч. В соответствии с ,
общеобменная вытяжка не требуется, следовательно, L_в = 0 м3/ч.

Расход воздуха, поступающего из
смежных помещений, принят в размере 60 % от объемного расхода воздуха,
удаляемого местными отсосами, и составляет L_c = 3780 м3/ч.

Массовый расход воздуха,
подаваемого в помещение горячего цеха, определяем по формуле ():

G_п = L_oρ – L_сρ_с = 6300·1,165 — 3780·1,185 = 2861 кг/ч или 0,795 кг/с,

где ρ = 1,165 кг/м3 при t_о
= 30 °С;

ρ_с = 1,185 кг/м3 при t_c = 25 °С.

11.2.4 Если горячий цех и
торговый зал непосредственно сообщаются между собой, вентиляция помещения
горячего цеха и торгового зала решаются совместно.

При расчетах вентиляции
температура в горячем цехе принимается на 5 °С выше наружной (параметры А []),
но не более 27 °С; для торгового зала выше на 3 °С, но не более 25 °С.

Тепловыделения в залах следует
принимать 116 Вт на одного посетителя (включая 30 Вт скрытого тепла от пищи).

Минимальное количество наружного
воздуха на одного посетителя принимается 40 м3/ч в залах для
некурящих и 100 м3/ч в залах для курящих; для помещений горячих
цехов — 100 м3/ч на одного работающего [].

Расчет вентиляции отдельно
стоящих предприятий общественного питания следует выполнять для летнего,
переходного (t_нар = 10 °С) и зимнего периодов — с целью
выявления теплового баланса с учетом теплопотерь и необходимости регулирования
производительности вентиляционных установок.

Температуру приточного воздуха в
зимний период принимают от 16 °С до 18 °С.

В результате расчетов определяют:

— расход воздуха, удаляемого
местными отсосами, который в данном примере расчета составил 6300 м3/ч;

— массовый расход воздуха,
подаваемый для компенсации удаляемого воздуха по расчету (см. 11.2.3) равен
6300·1,165 = 7340
кг/ч.

Количество удаляемого местными
отсосами воздуха компенсируется:

— перетоком из торгового зала в
пределах до 60 %; в данном примере принимаем L_с = 6300·0,6 = 3780 м3/ч или G_с = 3780·1,185 = 4479 кг/ч (1,244 кг/с);

— подачей остального воздуха
отдельной приточной установкой G_пp = 7340 — 4479 = 2861 кг/ч
(0,795 кг/с).

Распределение количества перетока
и приточного воздуха уточняется на компенсацию явных тепловыделений в помещении
горячего цеха, Вт, которые поступают от оборудования Q_об, освещения Q_ocв людей Q_л.

Величину Q_об определяют аналогично Q_к по явным тепловыделениям от
установленной мощности оборудования () в
размере 50 % и коэффициента одновременности К_о = 0,6 ():

Q_об = (14,5·200·3 + 5·35·2 + 9·330·2)×0,5·0,6 = 4500 Вт;

Q_л (7 человек) = 7·100 = 700 Вт;

Q_ocв = 48·20 = 960 Вт.

Суммарные теплопоступления в
помещении горячего цеха:

ΣQ_явн = 6160 Вт.

Считается, что конвективная часть
тепловыделений кухонного оборудования улавливается местными отсосами, а
лучистая — поступает в помещение. Вследствие отсутствия более точных данных
явные тепловыделения кухонного оборудования делят на конвективные и лучистые в
пропорции 1:1.

Далее рассчитываем температуру
горячего цеха в летний период из расчета подачи воздуха приточной установкой с
температурой t_н = 22,6 °С. Для этого составим уравнение энергетического
баланса помещения:

Q_явн = G_прс_р(t_кух — t_н) + G_cc_р(t_кух — t_с);

Здесь G_пр, G_c
— соответственно массовый расход воздуха, подаваемого отдельной приточной
установкой, и переточного воздуха, кг/с;

с_р — удельная теплоемкость воздуха, равная 1005 Дж/(кг·°С).

Отсюда

что меньше 27 °С и на 26,4 — 22,6 = 3,8 °С < 5
°С выше температуры наружного воздуха. Расчет закончен.

При превышении температурой t_кух
допустимого значения необходимо увеличить расход воздуха, подаваемого отдельной
приточной установкой, и соответственно сократить расход переточного воздуха. В
случае если этого недостаточно, следует охладить воздух, подаваемый отдельной
приточной установкой, для поддержания заданной температуры воздуха в помещении.

Массовый баланс воздуха:

7340 = 4479 + 2861 кг/ч.

Нормы СНИП для жилых помещений

В процессе осуществления жизнедеятельности людей в жилых зонах наблюдается увеличение объема углекислого газа, повышается температура воздуха и возрастает влажность. Также часто ощущаются неприятные запахи, которые вызываются оседанием пыли на различных элементах жилых помещений.

В этом случае необходимо, чтобы весь воздушный объем, в котором содержатся вредные вещества полноценно выносился из помещения и замещался свежим воздухом. Так требование к вентиляции к жилым помещениям предполагают следующие параметры:

1. Процентная доля содержания в воздухе комнату углекислого газа должна находится в рамках от 0,07 до 0,1 %.
2. В жилое помещение следует подавать на одного взрослого человека 30-40 кубометров свежего воздуха в час, а на ребенка от 12 до 30 кубометров.
3. В комнате не допускается температурные скачки, поэтому отклонение от нормального значения не должно быть более чем на 3-5 %.
4. Влажность также необходимо, чтобы была в пределах нормы. Однако ее значения различаются для всех комнат в жилом строении.

1 Санитарные требования

Чтобы рассчитать объем воздуха для вентиляции, который она должна подавать в помещение и наоборот, удалять из него, нужно ознакомиться с требованиями СНиП 31−01−2003 и СП 60.13330.2012. Первым документом установлены санитарные требования к вентиляционным системам жилых зданий.

Для расчетов по СНиП берется два типа параметров: расход объема воздуха за единицу времени (куб. м/час) и часовая кратность (сколько раз на протяжении одного часа проходит полный цикл воздухообмена в комнате). Эти параметры зависят от предназначения помещения:

• 1 раз/час — спальня, детская гостиная;
• 25 куб. м./час — туалет, ванная комната;
• 60 куб. м./час — кухня с электроплитой;
• 1 раз/час + 100 куб. м./час — кухня с газовой плитой, топочная с котлом, работающим на твердом топливе;
• 90 куб. м./час — помещение для стирки и сушилки;
• 0,2 раза/час — подсобные помещения (гардеробная, кладовка и пр.);
• 0,5 раз/час — кабинет, библиотека;
• 3 раза/час + V воздуха на горение — котельные, оборудованные тепловым генератором на природном газе.

При выключенном оборудовании и отсутствии людей в помещении СНиП предусмотрено снижение нагрузки на вентиляцию. Например, часовая кратность снижается до коэффициента 0,2 в жилых комнатах и до 0,5 в технических помещениях. Исключением являются помещения, в которых установлено газовое оборудование. Согласно СНиП объем вытяжки должен быть равен объему притока.

Требования к вентиляции по СП 60.13330.2012 намного проще. Параметры необходимого воздухообмена зависят от количества человек, находящихся в помещении больше двух часов:

• Если в жилой квартире на одного члена семьи приходиться более 20 кв. м, вентиляционная система должна обеспечивать на каждого проживающего 30 куб. м/ч свежего воздуха.
• Когда на одного жильца приходится менее 20 квадратов площади квартиры, объем приточного воздуха можно посчитать по площади — 3 куб. м/ч на 1 кв. м.
• При отсутствии в квартире открывающихся окон и форточек вентиляция должна обеспечивать 60 куб. м/ч чистого воздуха на каждого человека независимо от общей площади жилья.

Несмотря на то что требования по нормативным документам несколько отличаются, они друг другу не противоречат. Предварительные расчеты выполняются согласно нормам СНиП. Полученные результаты сверяются с требованиями СП. При необходимости делается корректировка параметров.

Вентилирование ремонтного цеха

Особенностью является неравномерное, интенсивное выделение сварочных аэрозолей в определенных зонах. При ремонте крупногабаритного оборудования, машин невозможно организовать локальные вытяжки. Также могут быть ограничения по тепловому снабжению ремонтно-технического блока.

Чертеж вентиляции цеха составляется в соответствии со всеми сопутствующими факторами. Возможна организация локальных климатических зон определенной структуры. На высоте скопления сварочного дыма монтируются воздуховоды, через которые воздухопоток отводится и фильтруется. С другой стороны подается приток (очищенный с добавлением свежей воздушной массы) над рабочей зоной, создавая таким образом воздушную циркуляцию.

Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий

По правилам СНиП, выделяемые в промышленном помещении любые неблагоприятные элементы, такие как влага и тепло принимаются из расчетов технологической части проектной документации.

Если такие данные отсутствуют в технологических нормах проектирования, количество производственных вредных веществ, выделяемых в помещении, допускается принимать, исходя из натуральных собранных фактов исследования. Также искомое значение обозначено в паспортных бумагах приобретенной специализированной техники.

Выбросы токсичных веществ в пространство происходят через сосредоточенные и рассредоточенные устройства общеобменной вентиляционной системы.

Расчет выбрасываемых веществ, должен предусматривать их количество, не превышающее:

1. Максимального значения для города и населенных пунктов.
2. Показатели максимального количества в воздухе, которое проникает внутрь жилых построек сквозь окошки по принципу натуральной вентиляции, (30% от нормы установленного лимита количества концентрации вредных, токсичных веществ в рабочей зоне).

Определение коэффициента рассеивания в рабочее пространство токсичных элементов, находящихся на момент выброса в системе, входят в состав вентиляционного проекта предприятия. Так, согласно стандартам, в помещениях промышленного назначения, при условии объема воздуха на одного субъекта – 20 м3 необходимо учесть процесс подачи наружного воздуха. Так в общем количестве он должен составлять до 30 м3ч для каждого, находящегося в помещении субъекта. Если же, на одного человека приходятся более 20 м3, количество подаваемого снаружи воздуха должен составлять не меньше 20 м3ч для каждого субъекта.

При создании проекта рабочей зоны промышленного производственного назначения, в которых отсутствует естественное проветривание, при этом с подачей в них наружного воздуха только по средствам существующей механической вентиляции, общее количество воздуха должно составлять не менее 60 м3/ч на одного субъекта. Показатель может варьироваться в пределах табличных данных, но при этом составлять не менее одного кратного потока воздухообмена в час.

Если расчетный показатель кратности воздуха составляет меньше табличной, и при этом используется рециркуляция, объем подачи наружного потока может быть меньше 60 м3/ч для одного субъекта, но не менее 15-20 % общего потока воздухообмена в системе.

Что такое воздухообмен и как его рассчитывать вы уже знаете. Поэтому эта статья не несет никакой теоретической информации. В помощь проектировщику мы решили собрать все таблицы кратности воздухообмена из СНиПов и других нормативных документов в одном месте. 

РѰблица кратности воздухообмена РІ жилых зданиях

Метод удельных норм

Метод определения воздухообмена на основе удельных норм последовательно рассматривает санитарную нагрузку на воздушную среду дома, создаваемую материалами (1-й этап) и нагрузку создаваемую человеком (2-й этап). Следующим 3-м этапом рассматривается условие соблюдения  баланса между притоком и вытяжкой .  В качестве результата принимается наибольший воздухообмен из трёх рассчитанных величин.   см. в приложении.

1-й этап. Рассчитывается воздухообмен [м3/час],  исходя из общего объёма помещений дома (квартиры):

Qкратн=0.35 х V, 

Где V- общий объём дома (квартиры), м3;

0.35- кратность воздухообмена, 1/ч.

2-й этап. Рассчитывается воздухообмен исходя из нормы на одного человека.

При общей площади дома (квартиры) на одного человека менее 20 м2 (Sобщ/N 2/чел), воздухообмен равен:

Qнорм=3хSжил                              

Где 3- нормативный коэффициент, м3/м2;

Sжил- жилая площадь, м2.

При общей площади дома (квартиры) на одного человека более 20 м2 (Sобщ/N>20 м2/чел), воздухообмен равен:

Qнорм=Nх60,

Где N- количество проживающих человек, чел;

60- воздухообмен на одного человека, м3/чел.

Под общей площадью дома Sобщ подразумевается суммарная площадь помещений, включенных в схему общего воздухообмена. Жилая площадь Sжил- это суммарная площадь только жилых помещений, в неё не входят площади коридора, кухни, санузла и  других вспомогательных помещений.

В плотно заселённых домах (квартирах) при общей площади на одного человека значительно меньше 20 м2 воздухообмен, рассчитанный по формуле Qнорм=3хSжил получается заниженным, т.к. эта формула продиктованная стандартом , не учитывает количество проживающих человек

Поэтому следует принять во внимание классификацию качества воздуха для нежилых помещений (это помещения общественного назначения, офисы), см. таблицу 1, с помощью которой можно задать нижнюю границу расхода воздуха на одного человека. 3-й этап

Рассчитывается расход вытяжного воздуха;

3-й этап. Рассчитывается расход вытяжного воздуха;

Расчёт состоит в определении суммарного расхода вытяжки из вспомогательных помещений:

Qвыт=∑Qi

Где Qi- воздухообмен вспомогательного помещения оборудованного вытяжной вентиляцией, определяется по таблице 2.

Таблица 2- Нормы воздухообмена вспомогательных помещений

Примечание. Воздухообмен вспомогательных помещений указан в режиме использования помещения. Если  помещение не используется, кратность воздухообмена уменьшается до 0,2 ч-1.

4-й этап. В качестве результата принимается наибольшая из рассчитанных выше  величин воздухообмена:

Q=max{Qкратн;Qнорм;Qвыт} 

Таким образом,  результирующий воздухообмен обеспечивает соответствие всем трём составляющим требованиям.

Выводы

Согласно действующим нормативам, в домах, где на площадь большинства спален менее 20 квадратных метров, устройство принудительной вентиляции необходимо. Также ее настоятельно рекомендуется устраивать в больших коттеджах, площадью более 400 квадратных метров.

Но и в ряде других случаев «минимальный объем воздуха» не обеспечит комфортной жизни в загордном доме.

Андрей ВасильевКонсультант

Что касается естественной вентиляции, то она лучше, чем никакой, но при некоторых условиях крайне плохо работает, даже при отсутствии углов-поворотов-горизонтов и длинных участков труб. Так же сильно ее работоспособность зависит от места установки выходной трубы. Она обязательно должна быть выше конька, нужно правильно подобрать диаметр и обязательно обеспечить приток

На собраны важнейшие СНиПы и нормативные акты по строительству. В теме вентиляция в загородном доме можно найти любую полезную информацию и получить компетентный совет наших экспертов. Есть также специальная и очень популярная ветка, где можно задать вопрос на тему вентиляции. Посмотрите наше видео про креативный вентиляционный колпак с мозаикой, сделанный своими руками.

Источник