Výpočet parametrů domácí výměny vzduchu – Quantum-V
Pohodlné vnitřní mikroklima je nezbytnou podmínkou pro správný odpočinek a práci člověka. Proto má velký význam organizace efektivní výměny vzduchu v místech pobytu a výrobních činností. Zvažme, jak správně vypočítat větrání obytného domu a na co si dát pozor.
Proč je potřeba větrání?
Výzkum prokázal, že člověk tráví asi 80 % svého života uvnitř. Dýchá, produkuje teplo, potí se, využívá různé látky a tekutiny. Mnoho odpadních produktů končí v životním prostředí.
Situaci ztěžují utěsněné plastové designy moderních oken. Nemají jemné mezery typické pro staré dřevěné rámy. Do domu se dostává málo čerstvého vzduchu, zejména v zimě je nutné dodatečně zajistit jeho proudění.
Nedostatek větrání vede ke stagnaci, zvýšené vlhkosti, přehřívání a hromadění pachů. Nedostatečná výměna vzduchu negativně ovlivňuje stavební konstrukce domu: objevují se plísně, ničí dřevěné části a dokončovací materiály, dochází ke korozi kovových prvků.
Člověk v dusné místnosti pociťuje nepohodlí, klesá produktivita, objevují se bolesti hlavy a zhoršují se chronické nemoci. Úkolem větrání je proto zajistit dostatečnou výměnu vzduchu při optimálních teplotách a vlhkosti. Je důležité správně vypočítat ventilační systém, protože jeho nedostatečný nebo nadměrný tah vede k nepohodlí.
Typy ventilačních zařízení
K pohybu vzduchových hmot dochází, když se tlak na různých místech liší. Čím vyšší je tato hodnota, tím rychlejší je pohyb. V místnostech, kde lidé zůstávají po dlouhou dobu, se používají následující typy větrání:
- přírodní;
- vynucený;
- kombinované.
Pohyb proudění ve ventilaci s přirozeným impulsem nastává bez použití mechanických zařízení založených na fyzikálních zákonech. Lehčí, teplé plyny mají tendenci stoupat ventilačními kanály a jsou vypouštěny ven a jejich místo zaujímají chladné těžké plyny z ulice přes mikrotrhliny, trhliny, otevřené větrací otvory, okenní křídla a speciální otvory.
Při nuceném (mechanickém) větrání je pohyb a směr proudění vzduchu vytvářen elektrickými ventilátory. Podle účelu se rozlišují:
- Odsávací systém, který pouze odvádí znečištěný vzduch z místnosti ven.
- Přívod přiváděného vzduchu, který dodává čerstvý vzduch do místnosti.
- Napájení a výfuk, kombinující obě funkce.
Nucené větrání je kromě vzduchovodů složitější, zahrnuje elektrické ventilátory, prachové filtry, ohřívače vzduchu, zvuková izolační zařízení a elektronické automatizační jednotky.
Někdy se používá kombinovaná metoda, kdy se kombinuje několik ventilačních schémat najednou. V normálním režimu probíhá normální výměna vzduchu přirozeně a v případě zvýšeného znečištění vzduchu se zapnou nucené ventilátory.
Požadavky na organizaci výměny vzduchu
Výpočet větrání místnosti se provádí na základě přijatých regulačních dokumentů: SNiP 13330.2012, 41-01-2003, 2.08.01-89. Druhá z nich popisuje hygienické a hygienické normy pro vnitřní větrání obytných budov. Pro usnadnění se výpočet provádí na základě objemu průtoku vzduchu za určité časové období (m³/h) nebo hodinové frekvence. Druhý rozměr ukazuje, kolikrát se celý objem vzduchu kompletně vymění v daném uzavřeném prostoru za 1 hodinu.
Pro různé místnosti jsou stanoveny nestejné průtoky vzduchu nebo poměry vzduchu:
- pokoje pro děti, spaní, přijímání hostů – výměna 1x za hodinu;
- kuchyně s elektrickým sporákem – 60 m³/h;
- sanitární zařízení (sprcha, WC, vana) – 25 m³/h;
- kuchyně s nainstalovaným plynovým sporákem – výměna 1x za hodinu (při provozu sporáku navíc 100 m³/h);
- knihovna, studovna – frekvence 0,5x za hodinu;
- technické místnosti, chodba, šatna – 0,2 krát za hodinu.
Výkon ventilace může být v nepřítomnosti osob snížen. Standardy výměny vzduchu v SP 60.13330.2012 závisí na počtu osob přítomných po dobu dvou hodin nebo déle:
- Objem přítoku 30 m³/h na osobu je zajištěn, pokud se jedná o minimálně 20 m² plochy bytu.
- 3 m³/h na 1 m² plochy se dodává, pokud jeden nájemník získá méně než 20 m² bytu.
- Pro každou osobu musí být zajištěn přístup k čerstvému vzduchu o objemu 60 m³/h bez ventilačních zařízení (okna, příčky, otevírací okenní křídla).
Výpočet přirozeného větrání
Úkolem výpočtu parametrů větrání místnosti je určit potřebné objemy přiváděného a odváděného vzduchu. Výpočty se provádějí jak pro jednu místnost, tak pro celý byt nebo jednotlivou obytnou budovu.
S přihlédnutím k požadavkům regulačních dokumentů, typu vytápění a charakteristikám prostor, počtu a velikosti vzduchových potrubí, výšky ventilačních potrubí, výkonu ventilátoru, parametrů filtru atd. se provádějí takové výpočty vyškolení inženýři.
Majitelé bytů nebo vývojáři mohou nezávisle vypočítat hlavní parametry domácího ventilačního systému pomocí kterékoli ze tří možností:
- podle četnosti výměny vzduchu;
- s ohledem na hygienické a hygienické normy;
- v závislosti na ploše areálu.
Metody výpočtu jsou jednoduché a pro středoškolského člověka nedělají žádné potíže, je důležité porozumět podstatě a umět provádět aritmetické operace.
Výpočet objemu průtoku vzduchu násobkem
Výpočet zohledňuje účel prostor a stanovené normy pro frekvenci výměny vzduchu. Požadovaný objem vzduchu se vypočítá pomocí jednoduchého vzorce: L = S xhxn, kde S je plocha místnosti, m2; h – výška od podlahy ke stropu, m; n – kurz výměny vzduchu. Vyberte odpovídající hodnoty posledního parametru z Přílohy 4 k SNiP 2.08.01-89* Obytné budovy. Celková spotřeba pro jednotlivý dům nebo byt se získá sečtením výsledků za všechny místnosti.
Tímto způsobem se určuje objem větrání, to znamená, kolik vzduchu je třeba dodat za jednotku času stejné nebo o něco více. Příliv mas čerstvého vzduchu je uvažován pro obývací pokoj, školku, kancelář, ložnici – ty místnosti, kde nejsou velké znečišťující emise. Digestoře se instalují do koupelen (vana, sprchový kout, WC), kuchyní, aby se nepříjemné pachy a vlhké výpary nešířily po celém bytě (domě).
Při výpočtech posledních dvou z uvedených prostor je nutné vzít v úvahu výkon mechanických odsávacích jednotek (ventilátorů), pokud existují. Tyto údaje jsou převzaty z technického popisu zařízení. V kuchyni provede přirozené větrání jednorázovou výměnu a při provozu sporáku se navíc používá domácí digestoř.
Příklad výpočtu
Plocha ložnice s výškou stropu 2,7 m je 14 m². Podle SNiP 31-01-2003 je pro něj hodnota násobnosti n rovna jedné. V tomto případě bude průtok za hodinu L = 14 x 2,7 x 1 = 37,8 m³/h.
Stanovení výměny vzduchu podle počtu obyvatel
Je třeba poznamenat, že tento výpočet se používá, pokud má jeden obyvatel 20 m² nebo více z celkové plochy všech prostor bytu nebo jednotlivého domu. Výpočet se provádí pomocí vzorce: L = nx V, kde n je počet žijících osob; V – požadovaný objem dodávky na 1 osobu v m/h³.
Příklad výpočtu
Číselnou hodnotu přiváděného vzduchu přebíráme z SP 60.13330.2012 (uvedeno výše). Předpokládejme, že v bytě žijí 3 lidé. Obývací pokoj mohou trvale obývat všichni obyvatelé a 4 dočasní návštěvníci. V této místnosti nejsou žádná okna, otevírací dveře ani příčky jako ventilační zařízení. Potom bude celkový požadovaný objem přiváděného vzduchu roven: L = 3 x 60 + 4 x 20 = 260 m³/h.
U ložnice se výpočet provádí s přihlédnutím k lidem, kteří jsou tam neustále. V místnostech, kde je větrání okny a balkónovými dveřmi, se předpokládá množství čerstvého vzduchu přiváděného větráním 30 m³/h na osobu.
Výpočet podle plochy místnosti
Toto je nejjednodušší způsob výpočtu přívodního větrání, používá se pouze tehdy, když je v bytě méně než 1 m² plochy na osobu. V tomto případě by podle norem měly být dodávány 20 m³ čerstvého vzduchu za hodinu na 1 m² místnosti. Najděte celkovou hodnotu pomocí vzorce: L = S x Vn, kde S je plocha místnosti v m²; Vn – standardní přítok v m³/h. Pokud má ložnice rozlohu 3 m², pak bude celkový objem přiváděného vzduchu roven: L = 12 x 12 = 3 m³/h.
Vypočítáme parametry vzduchotechnického potrubí
Tento výpočet je nutné provést při navrhování vašeho domova tak, aby přirozené větrání fungovalo správně. Při znalosti celkového objemu přítoku za hodinu je snadné najít parametry kanálů pro odvod odpadního vzduchu. Plocha průřezu ventilačního potrubí je určena vzorcem: F = L/3600 x Vс, kde L je specifický průtok výfukových plynů, m³/h; Vс – rychlost proudění v potrubí, m/s.
Bylo zjištěno, že rychlost přirozeného pohybu vzduchu v kanálech je omezena na rozsah 0,5-1,5 m/s. Pro usnadnění výpočtu bereme hodnotu 1 m/s. Předpokládejme, že s přihlédnutím k provozu elektrických digestoří vybavených v sanitární jednotce a kuchyni zbývá přirozeným způsobem odstranit 200 m³ za hodinu. Posloupnost výpočtu je uvedena níže:
- Stanovíme požadovaný průřez ventilačního potrubí F = 200/3600 x 1 ≈ 0,0556 m².
- Pomocí vzorce pro plochu kruhu (S = πR 2 ) vypočítáme průměr kanálu, pokud je válcový, D = 0,266 m.
- Pro obdélníkový řez je třeba vybrat rozměry na základě hodnoty F.
Hlavní parametry kanálů pro nucené odsávání lze vypočítat obdobným způsobem, pouze rychlost proudění je brána 3 m/s a hodinová rychlost proudění vzduchu je převzata z technického popisu zařízení.
Stanovení výšky ventilačního potrubí
Výška ventilačních trubek je taková, aby uvnitř vytvářela dostatečnou tažnou sílu. Parametr je určen metodou výběru. Nejprve odhadnou, jak moc lze trubku co nejvíce zvednout. Tažná síla se vypočítá podle vzorce: p = 9,81 x H(1.27 – ρvzduch), kde p je gravitační tlak uvnitř ventilační šachty, Pa; H – vzdálenost mezi vstupní mřížkou digestoře a horním bodem potrubí nad střechou, m; ρvzduch – hustota směsi vzduchu, při t = +20 °C je tato hodnota 1,2 kg/m³. Při H = 3,5 m určíme tah: p = 9,81 x 3,5(1,27 – 1,2) ≈ 2,4 Pa.
Ztráty v potrubí
Dále provedeme aerodynamický výpočet potrubí odpadního vzduchu, abychom určili odpor proti pohybu proudění. Pokud se ukáže, že je větší než vypočítaný tlak (2,4 Pa), budete muset změnit výšku potrubí nebo příčné rozměry.
Vzorec pro výpočet aerodynamického odporu ve vzduchových kanálech: Δp = R x H + ∑ξ x Pv, kde Δp je tlaková ztráta od překážek během pohybu; R – specifický třecí odpor vzduchu, Pa/m; H – výškový rozdíl výstupního potrubí, m; ∑ξ – součet všech lokálních součinitelů odporu; Pv – dynamický tlak, Pa.
Nejprve pomocí vzorce zjistíme hodnotu Pv = ρvzduch x Vc 2 /2. Pv = 1,2 x 1 2 /2 = 0,6 Pa. Dále z tabulky určíme R s přihlédnutím k velikosti dynamického tlaku (0,6 Pa), rychlosti proudění (1 m/s) a parametrům vzduchovodu (266 mm). R = 0,059 Pa/m.
Výpočet kruhového kovového vzduchového potrubí*
Průměr vzduchového potrubí, mm
