Испытание вентиляции: проверка расхода воздуха, кратности воздухообмена, производительности

Порядок испытаний

1. На начальном этапе осуществляется проверка отопительного, кондиционирующего и вентилируемого оборудования на соответствие нормам. Также проверяются паспорта и сертификаты на все имеющиеся устройства.
2. На втором этапе определяется количество измерений, которые предстоит провести, разрабатывается техническое задание, определяется стоимость испытательных работ, и после этого составляется смета расходов.
3. Далее выполняются индивидуальные испытания систем вентиляции, включающие в себя документальное фиксирование температуры, влажности, давления, и скорости, с которой движутся потоки, а также определение динамического, статистического и полного давлений. Кроме того специалисты проверяют, правильно ли установлены решетки и все имеющиеся в вентсистеме клапаны. Кроме этого, проводятся вычисления, позволяющие определить, с какой скоростью удаляются продукты сгорания, и т. д.

Испытания должны завершаться оформлением всех необходимых документов — актов, протоколов, паспорта вентсистемы и отдельного оборудования.

Выбор приточной установки

Для выбора приточной установки нам потребуются значения трех параметров: общей производительности, мощности калорифера и сопротивления воздухопроводной сети. Производительность и мощность калорифера мы уже рассчитали. Сопротивление сети можно найти с помощью Калькулятора или, при ручном расчете, принять равным типовому значению (см. раздел ).

Для выбора подходящей модели нам нужно отобрать вентустановки, максимальная производительность которых несколько больше расчетного значения. После этого по вентиляционной характеристике мы определяем производительность системы при заданном сопротивлении сети. Если полученное значение будет несколько выше требуемой производительности вентиляционной системы, то выбранная модель нам подходит.

Для примера проверим, подойдет ли вентустановка с приведенной на рисунке вентхарактеристикой для коттеджа площадью 200 м².

Расчетное значение производительности — 450 м³/ч. Сопротивление сети примем равным 120 Па. Для определения фактической производительности мы должны провести горизонтальную линию от значения 120 Па, после чего от точки ее пересечения с графиком провести вниз вертикальную линию. Точка пересечения этой линии с осью «Производительность» и даст нам искомое значение — около 480 м³/ч, что немного больше расчетного значения. Таким образом, эта модель нам подходит.

Заметим, что многие современные вентиляторы имеют пологие вентхарактеристики. Это означает, что возможные ошибки в определении сопротивления сети почти не влияют на фактическую производительность системы вентиляции. Если бы мы в нашем примере ошиблись при определении сопротивления воздухопроводной сети на 50 Па (то есть фактическое сопротивление сети было бы не 120, а 180 Па), производительность системы упала бы всего на 20 м³/ч до 460 м³/ч, что не повлияло бы на результат нашего выбора.

После выбора приточной установки (или вентилятора, если используется наборная система) может оказаться, что ее фактическая производительность заметно больше расчетной, а предыдущая модель приточной установки не подходит, поскольку ее производительности недостаточно. В этом случае у нас есть несколько вариантов:

1. Оставить все как есть, при этом фактическая производительность вентиляции будет выше расчетной. Это приведет к повышенному расходу энергии, затрачиваемой на нагрев воздуха в холодное время года.
2. «Задушить» вентустановку с помощью балансировочных дроссель-клапанов, закрывая их до тех пор, пока расход воздуха в каждом помещении не снизится до расчетного уровня. Это также приведет к перерасходу энергии (хотя и не такому большому, как в первом варианте), поскольку вентилятор будет работать с избыточной нагрузкой, преодолевая повышенное сопротивление сети.
3. Не включать максимальную скорость. Это поможет в том случае, если вентустановка имеет 5–8 скоростей вентилятора (или плавную регулировку скорости). Однако большинство бюджетных вентустановок имеет только 3-х ступенчатую регулировку скорости, что, скорее всего, не позволит точно подобрать нужную производительность.
4. Снизить максимальную производительность приточной установки точно до заданного уровня. Это возможно в том случае, если автоматика вентустановки позволяет настраивать максимальную скорость вращения вентилятора.

Что учитывается при определении скорости движения воздуха

Для правильного выполнения расчетов проектировщики должны выполнять несколько регламентируемых условий, каждое из них имеет одинаково важное значение. Какие параметры зависят от скорости движения воздушного потока?

Уровень шума в помещении

В зависимости от конкретного использования помещений санитарные нормы устанавливают следующие показатели максимального звукового давления.

Таблица 1. Максимальные значения уровня шума.

Превышение параметров допускается только в кратковременном режиме во время пуска/остановки вентиляционной системы или дополнительного оборудования. Уровень вибрации в помещении Во время работы вентиляторов продуцируется вибрация. Показатели вибрации зависят от материала изготовления воздуховодов, способов и качества виброгасящих прокладок и скорости движения воздушного потока по воздуховодам. Общие показатели вибрации не могут превышать установленные государственными организациями предельные значения.

Таблица 2. Максимальные показатели допустимой вибрации.

При расчетах подбирается оптимальная скорость воздуха, не усиливающая вибрационные процессы и связанные с ними звуковые колебания. Система вентиляции должна поддерживать в помещениях определенный микроклимат.

Значения по скорости движения потока, влажности и температуре содержатся в таблице.

Таблица 3. Параметры микроклимата.

Еще один показатель, принимаемый во внимание во время расчета скорости потока – кратность обмена воздуха в системах вентиляции. С учетом их использования санитарные нормы устанавливают следующие требования по воздухообмену

Таблица 4. Кратность воздухообмена в различных помещениях.

Бытовые
Бытовые помещения	Кратность воздухообмена
Жилая комната (в квартире или в общежитии)	3м 3 /ч на 1м 2 жилых помещений
Кухня квартиры или общежития	6-8
Ванная комната	7-9
Душевая	7-9
Туалет	8-10
Прачечная (бытовая)	7
Гардеробная комната	1,5
Кладовая	1
Гараж	4-8
Погреб	4-6
Промышленные
Промышленные помещения и помещения большого объема	Кратность воздухообмена
Театр, кинозал, конференц-зал	20-40 м 3 на человека
Офисное помещение	5-7
Банк	2-4
Ресторан	8-10
Бар, Кафе, пивной зал, бильярдная	9-11
Кухонное помещение в кафе, ресторане	10-15
Универсальный магазин	1,5-3
Аптека (торговый зал)	3
Гараж и авторемонтная мастерская	6-8
Туалет (общественный)	10-12 (или 100 м 3 на один унитаз)
Танцевальный зал, дискотека	8-10
Комната для курения	10
Серверная	5-10
Спортивный зал	не менее 80 м 3 на 1 занимающегося и не менее 20 м 3 на 1 зрителя
Парикмахерская (до 5 рабочих мест)	2
Парикмахерская (более 5 рабочих мест)	3
Склад	1-2
Прачечная	10-13
Бассейн	10-20
Промышленный красильный цел	25-40
Механическая мастерская	3-5
Школьный класс	3-8

Алгоритм расчетов Скорость воздуха в воздуховоде определяется с учетом всех вышеперечисленных условий, технические данные указываются заказчиком в задании на проектирование и монтаж вентиляционных систем. Главный критерий при расчетах скорости потока – кратность обмена. Все дальнейшие согласования делаются за счет изменения формы и сечения воздуховодов. Расход в зависимости от скорости и диаметра воздуховода можно взять из таблицы.

По каким параметрам проверяют вентиляцию

Проверка систем естественной вентиляции в доме включает следующие работы (п.8.2.2 ГОСТ 34060-2017):

1. 1. Проверку соответствия фактического исполнения систем вентиляции проектной документации (при приемке в эксплуатацию) или паспорту вентиляции дома (при эксплуатации).
   2. Определение расхода воздуха (тяги) в каналах и воздуховодах устройств естественной вентиляции.
   3. Проверку герметичности (обособленности, плотности кладки) каналов и воздуховодов.
   4. Наладку (очистку) систем вентиляции с целью достижения параметров, указанных в проектной документации, по расходу воздуха в каналах, воздуховодах, воздухораспределительных и воздуховытяжных устройствах, а также по воздухообмену в помещениях (при необходимости).

Как сделать вентиляцию в доме экономной

Величина расхода воздуха в каналах естественной вентиляции очень сильно увеличивается при понижении температуры наружного воздуха и при росте скорости ветра. Вместе с воздухом по каналам вентиляции из дома уходит и тепло. В морозы, потери тепла с воздухом естественной вентиляции достигают 40%.

Энергетическую эффективность систем естественной вентиляции в доме следует обеспечивать за счет выбора энергоэффективных схемных и технических решений:

• • Обеспечение минимальных норм воздухообмена в помещениях
    квартир в режиме эксплуатации со снижением величины воздухообмена до дежурного значения (10 % от величины в режиме эксплуатации) в период отсутствия жильцов в квартире.
  • Регулирование воздухообмена в расчетном и дежурном (не менее
    20% от расчетного воздухообмена для периода, когда помещение не
    используют) режимах при пользовании туалетом, кухней.
  • Регулирование воздухообмена в ванных комнатах, постирочных и
    совмещенных санузлах по датчикам влажности.
  • Применение в системах естественной вентиляции приточных
    регулируемых клапанов.
  • Применение грунтовых теплообменников для подогрева воздуха в системе вентиляции.
  • Применение энергоэффективных вентиляторов, для систем с
    переменным расходом воздуха ‒ с частотным электроприводом.

Параметры испытаний

Испытания систем вентиляции проводятся с целью контроля характеристик воздушных масс, чтобы они соответствовали установленным нормам и требованиям.

В процессе испытаний проверяется, правильно ли были сделаны проектные расчеты и соответствуют ли они фактическим данным. Основными параметрами проверки являются:

• количество воздуха, расходуемое системой,
• кратность воздухообмена,
• показатели производительности вентсистемы.

Проверка оборудования позволяет устранить имеющие недостатки, настроить вентсистему на проектную мощность в каждой расчетной точке. Контрольные измерения, осуществляемые в ходе испытаний, показывают, соответствуют ли текущие показатели проектному коэффициенту.

При выявлении какого-либо монтажного дефекта (негерметично прилегающие детали, недостаточно прочно зафиксированные узлы, слабая защита от вибрации и шума) все недостатки устраняются. Это позволяет предотвратить возникновение неисправностей в работе системы в процессе её эксплуатации.

Как выполняется расчет

Если в производственном помещении находится один или несколько локальных источников выброса вредных веществ, то правильнее всего улавливать и удалять эти вещества непосредственно от места их выделения. Такими источниками чаще всего бывает разное технологическое оборудование либо емкости. Для улавливания вредных паров или газов от них обычно применяют местные отсосы в виде зонтов. Некоторые поставщики оборудования комплектуют свои изделия отсасывающими устройствами необходимых размеров, нужно только выполнить расчет воздуховодов и подвести их к технологической установке. В остальных случаях вытяжное устройство рассчитывают и изготавливают, пользуясь схемой.

Для расчета вентиляции производственного помещения нужны следующие исходные данные:

• габариты источника выброса (a x b) или его диаметр (d);
• скорость движения воздуха в зоне выделения (ϑв);
• скорость всасывания в створе зонта (ϑз);
• высота установки устройства над источником (z).

При конструировании зонта следует учитывать, что эффективность его работы зависит от высоты установки над источником (z), поэтому надо расположить отсос по возможности ниже. Габаритные размеры устройства рассчитываются по формулам:

A = a + 0.8z, B = b + 0.8z, для отсосов круглой формы D = d + 0.8z.

При этом угол раскрытия зонта не должен превышать 60º, иначе по его краям будут образовываться застойные зоны и эффективность работы значительно снизится. При скорости движения воздушных масс в цеху (ϑв) выше, чем 0.4 м/с, местный отсос снабжается с 3 сторон откидными фартуками, ограждающими восходящий поток вентиляционного воздуха от внешнего воздействия. Скорость всасывания (ϑз) принимается по таблице в зависимости от количества фартуков:

После того как разработана конструкция отсасывающего устройства и определены его габаритные размеры, производится расчет количества вытяжного воздуха, его результат должен учитываться при дальнейшей разработке вентиляции помещения.

L = 3600ϑ х Sз, где:

• ϑз – скорость потока в створе зонта, принимается по таблице;
• L – потребный расход воздуха, м3/ч;
• Sз – площадь рабочего проёма, определяется как А х В или 0.785D для круглой формы зонта, м2.

Алгоритм выполнения расчетов

При проектировании, настройке или модификации уже действующей вентиляционной системы обязательно выполняются расчеты воздуховода. Это необходимо для того, чтобы правильно определить его параметры с учетом оптимальных характеристик производительности и шума в актуальных условиях.

При выполнении расчетов большое значение имеют результаты замеров расхода и скорости движения воздуха в воздушном канале.

Расход воздуха – объем воздушной массы, поступающий в систему вентиляции за единицу времени. Как правило, этот показатель измеряется в м³/ч.

Скорость движения – величина, которая показывает, насколько быстро воздух перемещается в системе вентиляции. Этот показатель измеряется в м/с.

Если известны эти два показателя, можно рассчитать площадь круглых и прямоугольных сечений, а также давление, необходимое для преодоления локального сопротивления или трения.

Составляя схему, нужно выбрать угол зрения с того фасада здания, который расположен в нижней части планировки. Воздуховоды отображаются сплошными толстыми линиями

Чаще всего используется следующий алгоритм проведения вычислений:

1. Составление аксонометрической схемы, в которой перечисляются все элементы.
2. На базе этой схемы рассчитывается длина каждого канала.
3. Измеряется расход воздуха.
4. Определяется скорость потока и давление на каждом участке системы.
5. Выполняется расчет потерь на трение.
6. С использованием нужного коэффициента выполняется расчет потерь давления при преодолении локального сопротивления.

При выполнении расчетов на каждом участке сети воздухораспределения получаются разные результаты. Все данные нужно уравнять посредством диафрагм с веткой наибольшего сопротивления.

Вычисление площади сечения и диаметра

Правильный расчет площади круглых и прямоугольных сечений очень важен. Неподходящий размер сечения не позволит обеспечить нужный воздушный баланс.

Слишком большой воздуховод займет много места и уменьшит эффективную площадь помещения. Если выбрать слишком маленький размер каналов, будут появляться сквозняки, так как увеличится давление потока.

Для того, чтобы рассчитать необходимую площадь сечения (S), нужно знать значения расхода и скорости движения воздуха.

Для вычислений используется следующая формула:

S = L/3600*V,

при этом L – расход воздуха (м³/ч), а V – его скорость (м/с);

Используя следующую формулу, можно посчитать диаметр воздуховода (D):

D = 1000*√(4*S/π), где

S – площадь сечения (м²);

π – 3,14.

Если планируется установка прямоугольных, а не круглых воздуховодов, вместо диаметра определяют необходимую длину/ширину воздушного канала.

Все полученные значения сопоставляют со стандартами ГОСТ и выбирают изделия, наиболее близкие по диаметру или площади сечения

При выборе такого воздуховода в расчет берется примерное сечение. Используется принцип a*b ≈ S, где a – длина, b – ширина, а S – площадь сечения.

Согласно нормативам, соотношение ширины и длины не должно быть выше 1:3. Также следует пользоваться таблицей типовых размеров, предоставляемой заводом-изготовителем.

Чаще всего встречаются такие размеры прямоугольных каналов: минимальные габариты – 0,1 м х 0,15 м, максимальные – 2 м х 2 м. Преимущество круглых воздуховодов в том, что они отличаются меньшим сопротивлением и, соответственно, создают меньше шума при работе.

Расчет потери давления на сопротивление

По мере продвижения воздуха по магистрали создается сопротивление. Для его преодоления вентилятор приточной установки создает давление, которое измеряют в Паскалях (Па).

Потерю давления можно снизить, увеличив сечение воздуховода. При этом может быть обеспечена примерно одинаковая скорость потока в сети

Для того, чтобы подобрать подходящую приточную установку с вентилятором нужной производительности, необходимо рассчитать потерю давления на преодоление локального сопротивления.

Применяется эта формула:

P=R*L+Ei*V2*Y/2, где

R – удельная потеря давления на трение на определенном участке воздуховода;

L – длина участка (м);

Еi – суммарный коэффициент локальной потери;

V – скорость воздуха (м/с);

Y – плотность воздуха (кг/м3).

Значения R определяются по нормативам. Также этот показатель можно рассчитать.

Если сечение воздуховода круглое, потери давления на трение (R) рассчитываются следующим образом:

R = (X*D/В) * (V*V*Y)/2g, где

X – коэфф. сопротивления трения;

L – длина (м);

D – диаметр (м);

V – скорость воздуха (м/с), а Y – его плотность (кг/ м³);

g – 9,8 м/с².

Если же сечение не круглое, а прямоугольное, в формулу необходимо подставить альтернативный диаметр, равный D = 2АВ/(А + В), где А и В – стороны.

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.