 |
Общие требования к системам вентиляции
|
|
|
|
Практическое занятие № 1
(Расчет мощности системы отопления)
Исходными данными расчета системы отопления, для жилых помещений служат общие тепловые потери помещения, которые определяются теплотехническими характеристиками помещения, внешними климатическими условиями, системой вентиляции и заданной температурой в помещении. Кроме того, учитываются теплопоступления от внутренних источников тепла. Разность этих величин определяет размер теплопоступлений, который должен обеспечиваться системой отопления. Но такова методика сложна и требует довольно высокой квалификации, более простой способ расчета подробно рассмотрен ниже.
Для большинства случаев в частном, коттеджном или ином строительстве требуется лишь рассчитать необходимую мощность отопительного оборудования для конкретного помещения, а оптимизацию расхода электрической энергии на поддержание заданной температуры автоматически выполнит термостат автоматической системы управления. В этом случае можно обойтись упрощенной методикой расчета, основанной на использовании величин и коэффициентов, полученных опытным путем. Ниже приведена упрощенная методика расчетов по определению установленной мощности обогревателей электрического отопления для типовых жилых помещений с высотой потолков 2,5 — 3 м. Методика верна для случая, когда температура в помещении принимается равной +20°С при максимальной внешней температуре —26°С.
Расчетное выражение имеет следующий вид:
Руст = Ро•S• Кст•Кнст•Кок•Кэт•Кдв, (кВт),
где:
Руст, (кВт) — максимальная электрическая мощность, потребляемая отопительными элементами;
Ро (кВт / м2) — расчетная удельная мощность, величина которой зависит от географической широты:
Рo=0,02 — для южных широт России;
Рo=0,03 — для средней полосы России;
Рo=0,04 — 0,05 — для северной части России.
S — площадь отапливаемого помещения, м2.
Кст — коэффициент, учитывающий теплопотери через стены:
Стены бетонные панельные, блочные — Кст = 1,25-1,5;
Стены бревенчатые, брусовые — Кст = 1,25;
Стены кирпичные в 1,5 кирпича — Кст = 1,5;
Стены кирпичные в 2,5 кирпича — Кст = 1,1;
Стены пенобетоннные с повышенной теплоизоляцией — Кст = 1.
Кнст — коэффициент, учитывающий количество наружных стен:
Кнст = 1, если одна наружная стена;
Кнст = 1,15, если две наружных стены;
|
|
|
Кнст = 1,22, если три наружных стены;
Кнст = 1,33, если четыре наружных стены;
Кнст = 0,1 — 0,3, если внутреннее помещение.
Кок — коэффициент, учитывающий теплопотери через окна:
Кок = 1 + ρ* Sок, где: Sок — площадь окна, м2;
ρ = 0,2 (1/ м2) — для обычного типового окна со спаренной рамой;
ρ = 0,1 (1/ м2) — для окна с однокамерным стеклопакетом;
ρ = 0,07 (1/ м2) — для окна с двухкамерным стеклопакетом.
ρ = 0,057 (1/ м2) — для окна с двухкамерным стеклопакетом из энергосберегающего стекла.
Кэт — коэффициент, учитывающий этажность помещения:
Кэт = 1,1 — 1,3 — для первого и последнего этажей;
Кэт = 1,0 — для средних этажей;
Кдв — коэффициент, учитывающий теплопотери через входную и балконную двери:
Кдв = 1 — если входная дверь граничит с отапливаемым помещением;
Кдв = 1,2 — 1,4 — Если входная (балконная) дверь выходит на улицу.
Пример 1
Для примера рассчитаем максимальную электрическую мощность отопительных панелей для автономного отопления жилой комнаты площадью 20 м2 в типовой квартире общей площадью 60 м2, расположенной в северной полосе России.
Дом панельный, комната расположена на 2-ом этаже и имеет две наружных стены и одно окно с однокамерным стеклопакетом, площадью 1,8м х 1,5м.
Таким образом, Ро = 0,03 кВт/м2; S = 20 м2; Кст = 1,25;
Кнст = 1,15; Кок = 1 + 0,1 • 1,5 • 1,8 = 1,27; Кэт = 1,0; Кдв = 1,0.
|
|
|
Руст = 0,03 • 20 • 1,25 • 1,15 • 1,27 • 1,0 • 1,0 = 1,10 (кВт)
Удельный расход тепла на отопление q.h. = 1100/20 = 55 Вт/м2.
Пример 2
Расчет отопления дома
Необходимая мощность системы отопления должна обеспечить дом нужным количеством тепла. Для определения мощности системы отопления необходимо провести расчет отопления дома.
Расчет отопления дома проводится по заданным параметрам с использованием специальных формул. Две основные величины, которые нужно определить при расчете отопления - это мощность (теплопроизводительность) котла и величина теплопотерь.
Мощность системы отопления напрямую зависит от величины теплопотерь здания и вычисляется по формуле:
Nk=1,2×Qt
где Nk- теплопроизводительность отопительной сситемы в кВт
Qt- теплопотери здания
1,2 - коэффициент запаса (20%).
Коэффициент запаса необходим для того, чтобы:
· учесть непредвиденные теплопотери
· учесть возможное падение давления газа (в холодный период года).
· иметь оптимальные возможности для регулирования температурного режима
Таким образом, для того, чтобы произвести расчет отопления дома, в частности узнать необходимую мощность системы отопления, нужно определить величину теплопотерь здания.
Теплопотери распределяются не равномерно.
Потери тепла происходят:
· через наружные стены (около 40 %)
· через окна (около 20 %)
· через крышу (5-10 %)
· через пол (около 10%).
· остальное (около 20 %) (двери, вентиляция и т.п.)
Таким образом, устройство и качество этих частей здания напрямую влияет на величину теплопотерь дома, а значит, их нужно учитывать при расчете отопления дома.
Исходя из этого, при расчете отопления здания необходимо принять во внимание такие критерии (коэффициенты):
· тип окон (К1)
· изоляцию стен (К2)
· соотношение площадей окон и пола (К3)
· минимальную температуру вне помещения (К4)
· число стен помещения, выходящих наружу (К5)
· тип помещения над тем, для которого производятся расчеты (К6)
· высоту помещения (К7)
Эти параметры будут определять соответствующие коэффициенты, необходимые для расчета отопления дома.
Окна с тройным стеклопакетом надежнее уберегут от потерь тепла, чем простое (даже двойное) стекло. Коэффициент потерь тепла для окон соответственно:
|
|
|
· тройной стеклопакет - 0,85
· двойной стеклопакет - 1
· обычное остекление - 1,27.
Изоляция стен - важный компонент, который нужно учитывать при расчете отопления дома. Хорошая изоляция даст коэффициент 0,85, плохая - 1,27. За единицу принимают коэффициент стен из двойного кирпича с утеплителем.
Чем больше процентное соотношение площадей окон и пола, тем больший коэффициент теплопотерь у дома. Например,
| Соотношение площадей окон и пола | Коэффициент |
| 10 % | 0,80 |
| 11-19 % | 0,90 |
| 20 % | 1,00 |
| 21-29 % | 1,10 |
| 30 % | 1,20 |
| 31-39 % | 1,30 |
| 40 % | 1,40 |
| 50 % | 1,50 |
При более низкой температуре снаружи теплопотери будут возрастать:
· при температурах выше -10° - коэффициент 0,70
· -10° - 0,80
· -15° - 0,90
· -20° - 1,00
· -25° - 1,10
· -30° - 1,20
· -35° - 1,30
Чем больше стен помещения выходит наружу, тем выше коэффициент теплопотерь. Например,
· одна стена - 1,00
· две стены - 1,11
· три стены - 1,22
· четыре стены - 1,33
Важно при расчете отопления помещения учитывать, какое помещение находится над тем, для которого производится расчет отопления. Если это холодный чердак - коэффициент 1,00, теплый чердак - 0,91, отапливаемое помещение - 0,82.
Также играет роль и высота помещения:
· высота 2,5 м - коэффициент 1,00
· 3,0 - 1,05
· 3,5 - 1,10
· 4,0 - 1,15
· 4,5 -1,20
При расчете отопления необходимо учесть также площадь помещения (в м2) и удельную величину тепловых потерь (приблизительно 100 ватт/ м2). Таким образом, формула для расчета теплопотерь выглядит так:
Qт = ватт/м2 × м2 × К1 × К2 × К3 × К4 × К5 × К6 × К7 = ватт
где Qт- теплопотери дома
ватт/м2- удельная величина тепловых потерь
м2- площадь помещения
К1, К2, К3, К4, К5, К6, К7 - соответствующие коэффициенты
Пример 2
Возьмем для расчета отопления максимально благоприятные условия:
· окна с тройным стеклопакетом - коэффициент 0,85
· стены с хорошей теплоизоляцией - 0,85
· соотношение площадей окон и пола 10 % - 0,80
· температура снаружи до -10° - 0,70
· одна стена выходит наружу - 1,00
· сверху находится отапливаемое помещение - 0,82
· высота помещения - 1,00
Условная площадь помещения - 100 м2. В таком случае теплопотери помещения составят:
|
|
|
Qт= 100×100×0,85×0,85×0,80×0,70×1,00×0,82×1,00 = 3317,72 ватт = 3,31772 кВт
Р асчет отопления дома напрямую зависит от этой цифры - чем большая величина теплопотерь в доме, тем мощнее нужно устанавливать котел. Мощность системы отопления в данном случае будет равняться:
Nk=1,2×Qt= 1,2 × 3,31772 кВт = 3,9881 кВт
Такой детальный расчет отопления не всегда возможен. В таких случаях используют приблизительные расчеты: 1 кВт мощности котла обеспечивает теплом 10 м2 здания высотой 2,7 м (плюс 20 % запаса).
Практическое занятие № 2
(Расчет системы вентиляции)
Калькулятор для расчета и подбора компонентов системы вентиляции - http://www.rfclimat.ru/htm/vent_calculator.htm
Вентиляция — процесс удаления отработанного воздуха из помещения и замена его наружным. В необходимых случаях при этом проводится: кондиционирование воздуха, фильтрация, подогрев или охлаждение, увлажнение или осушение, ионизация и т. д. Вентиляция обеспечивает санитарно-гигиенические условия (температуру, относительная влажность, скорость движения воздуха и чистоту воздуха) воздушной среды в помещении, благоприятные для здоровья и самочувствия человека, отвечающие требованиям санитарных норм, технологических процессов, строительных конструкций зданий, технологий хранения и т. д.
Вентиляционная система – это совокупность устройств для обработки, подачи или удаления воздуха.
Классификация систем вентиляции
Системы вентиляции жилых и общественных зданий, можно классифицировать по трем категориям: по функциональному назначению, по способу побуждения движения воздуха и по способу перемещения воздуха.
Виды систем вентиляции по функциональному назначению:
· приточная система вентиляции (система вентиляции, которая обеспечивает подачу в помещение свежего воздуха);
· вытяжная система вентиляции (система вентиляции, которая удаляет из помещения отработанный воздух);
· рециркуляционная система вентиляции (система вентиляции, которая обеспечивает подачу в помещение свежего воздуха с частичным подмесом вытяжного воздуха).
Виды систем вентиляции по способу побуждения движения воздуха:
· с механическим или искусственным (это системы вентиляции, в которых перемещение воздуха осуществляется с помощью вентилятора);
· с природным или естественным (перемещение воздуха осуществляется за счет действия гравитационных сил).
Виды систем вентиляции по способу перемещения воздуха:
· канальные (перемещение воздуха осуществляется по сети воздуховодов и каналов);
· безканальные (воздух попадает в помещение не организовано, через не плотности оконных проемов, открытые окна, двери).
|
|
|
Если в доме недостаточный приток, то в помещении будет наблюдаться недостаток кислорода, повышенная влажность или сухость (в зависимости от времени года) и запыленность.
Общие требования к системам вентиляции
1. Вытяжной воздух выбрасываем наружу выше кровли. При естественной вытяжной вентиляции, все каналы выводят выше кровли. При механической вытяжной вентиляции – воздуховод так же выводят выше кровли либо внутри здания, либо снаружи.
2. Забор свежего воздуха при механической системе приточной вентиляции осуществляется с помощью заборной решетки. Ее необходимо размещать минимум на два метра выше уровня земли.
3. Движение воздуха необходимо организовывать таким образом, чтобы воздух из жилых помещений двигался в направлении помещений с выделением вредностей (санузел, ванная, кухня).
Расчет воздухообмена
Для того чтобы выбрать необходимую систему вентиляции, нужно знать, сколько воздуха необходимо подать или удалить с того или иного помещения, т.е. необходимо узнать воздухообмен в помещении или в группе помещений. Это даст возможность определить систему, выбрать тип и модель вентилятора и подобрать сечения воздуховодов. Существует множество видов расчета воздухообмена, например, на удаление излишков тепла, на удаление влаги, на разбавление загрязнений до ПДК (предельно допустимой концентрации), все они требуют специальных знаний, умения пользоваться таблицами и диаграммами.
Следует отметить, что существуют государственные нормативные документы, такие как СанПины, ГОСТы и СНиПы, в которых четко определено, какие должны быть системы вентиляции в тех или иных помещениях, какое оборудование должно в них использоваться и где оно должно располагаться. А также, какое количество воздуха, с какими параметрами и по какому принципу должно в них подаваться и удаляться. При проектировании систем вентиляции каждый инженер проводит расчеты согласно вышеупомянутых норм.
Рассмотрим два самых простых метода нахождения воздухообмена: по площади помещения, по санитарно-гигиеническим нормам и воздухообмен по кратностям.
Расчет по площади помещения
Это самый простой расчет. Он делается на основании того, что для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м3/час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения, независимо от количества людей.
Расчет по санитарно-гигиеническим нормам
По санитарным нормам для общественных и административно-бытовых зданий на одного постоянно пребывающего в помещении человека необходимо 60 м3/час свежего воздуха, а на одного временного 20 м3/час.
Расчет по кратностям
| Таблица 1. Кратности воздухообмена в помещениях жилых зданий. | ||||||
| Помещения | Расчетная температура зимой,ºС | Требования к воздухообмену | ||||
| Приток | Вытяжка | |||||
| Общая комната, спальня, кабинет | 1-кратный | -- | ||||
| Кухня | - | По воздушному балансу квартиры, но не менее, м3/час | ||||
| Кухня-столовая | 1-кратный | |||||
| Ванная | - | |||||
| Уборная | - | |||||
| Совмещенный санузел | - | |||||
| Бассейн | По расчету | |||||
| Помещение для стиральной машины в квартире | - | 0,5-кратный | ||||
| Гардеробная для чистки и глажения одежды | - | 1,5-кратный | ||||
| Вестибюль, общий коридор, лестничная клетка, прихожая квартиры | - | - | ||||
| Помещение дежурного персонала (консъержа/консъержки) | 1-кратный | - | ||||
| Незадымляемая лестничная клетка | - | - | ||||
| Машинное помещение лифтов | - | 0,5-кратный | ||||
| Мусоросборная камера | - | 1-кратный | ||||
| Гараж-стоянка | - | По расчету | ||||
| Электрощитовая | - | 0,5-кратный | ||||
Кратность воздухообмена - это величина, значение которой показывает, сколько раз в течение одного часа воздух в помещении полностью заменяется. Кратность напрямую зависит от конкретного помещения (его объема). То есть, однократный воздухообмен это когда в течение часа в помещение подали свежий и удалили «отработанный» воздух в количестве равном одному объему помещения; 0,5 кранный воздухообмен – половину объема помещения. В этой таблице в двух последних колонках указаны кратности и требования к воздухообмену в помещениях по притоку и вытяжке воздуха соответственно.
Нужное количество воздуха подсчитывается по формуле L=n*V (м3/час), где
n – нормируемая кратность воздухообмена, час-1;
V – объём помещения, м3.
При расчете воздухообмена для группы помещений в пределах одного здания (к примеру, жилая квартира) или для здания в целом (коттедж), их нужно рассматривать как единый воздушный объём. Этот объём должен отвечать условию ∑ Lпр = ∑ Lвыт, то есть, какое количество воздуха подается, такое же должны удалить.
Таким образом, последовательность расчета по кратностям следующая:
· Рассчитываем объем каждого помещения в доме (объем=высота*длина*ширина).
· Рассчитываем для каждого помещения объем воздуха по формуле: L=n*V.
· Для этого предварительно выбираем из таблицы 1 норму по кратности воздухообмена для каждого помещения. Для большинства помещений нормируется только приток или только вытяжка. Для некоторых, например кухня-столовая и то и другое. Прочерк означает, что в данное помещение не нужно подавать (удалять) воздух.
· Для тех помещений, для которых в таблице вместо значения кратности воздухообмена указан минимальный воздухообмен (например, ≥90м3/ч для кухни), считаем требуемый воздухообмен равным этому рекомендуемому. В самом конце расчета, если уравнение баланса (∑ Lпр и ∑ Lвыт) у нас не сойдется, то значения воздухообмена для данных комнат мы можем увеличивать до требуемой цифры.
· Если в таблице нет какого-либо помещения, то норму воздухообмена для него считаем, учитывая что для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м3/час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения. Т.е. считаем воздухообмен для таких помещений по формуле: L=Sпомещения*3.
· Все значения L округляем до 5 в большую сторону, т.е. значения должны быть кратны 5.
· Суммируем отдельно Lтех помещений, для которых нормируется приток воздуха, и отдельно L тех помещений, для которых нормируется вытяжка. Получаем 2 цифры: ∑ Lпр и ∑ Lвыт
· Составляем уравнение баланса ∑ Lпр = ∑ Lвыт.
· Если ∑ Lпр > ∑ Lвыт, то для увеличения ∑ Lвыт до значения ∑ Lпрувеличиваем значения воздухообмена для тех помещений, для которых мы в 3 пункте приняли воздухообмен равным минимально допустимому значению.
|
|
|
