Тема 7. Системи та схеми вентиляції. Проєктний розрахунок систем вентиляції

7.1. Загальні відомості про вентиляцію

Вентиляція приміщень виконується для забезпечення потрібних метеорологічних умов. Тобто, забезпечення потрібних значень параметрів внутрішнього повітря: температури, швидкості руху повітря, вологості, допустимих значень ГДК шкідливих речовин.

У приміщеннях з довготривалим перебуванням людей вентиляція служить для підтримування комфортних умов мікроклімату.

Допустимі та оптимальні метеорологічні умови (температуру, відносну вологість і швидкість руху повітря) в обслуговуваній зоні (висота до 1,5 – 2,0 м від підлоги) житлових приміщень приймаються за [52].

Організм людини при помірній температурі повітря і невеликому фізичному навантаженні виділяє 40 – 75 г/год водяної пари. Прийнято вважати, що жінки виділяють 85 %, а діти – в середньому 75 % тепла і вологи у порівнянні з чоловіками. Людина у стані спокою вдихає-видихає близько 500 л/год (0,5 м³/год) повітря. Склад повітря при цьому змінюється, зокрема, у % до об’єму: вміст кисню зменшується з 20,9 до 16,4, а вуглецю – збільшується з 0,03 до 3,57.

До факторів, шкідлива дія яких усувається за допомогою вентиляції, відносяться: надлишкове тепло (конвекційне, що викликає підвищення температури повітря) і променеве; надлишкова водяна пара – волога; гази і пара хімічних речовин загальнотоксичної чи подразнюючої дії; токсичний і нетоксичний пил; радіоактивні речовини.

Зокрема, шкідливо впливають на організм людини:

1) пил, що містить двоокис кремнію, азбестові пилинки, отруйні речовини (окис свинцю тощо). Найшкідливішим є пил, у якому пилинки дрібні і загостреної форми. Він легко проникає в легені, при певній концентрації – вибухонебезпечний;

2) мікроорганізми впливають на санітарний стан повітря приміщень, запиленість збільшує їх концентрацію. Повітря приміщень вважається забрудненим, якщо концентрація мікроорганізмів у ньому понад 4500 мікроорганізмів на м³.

Санітарними нормами встановлені ГДК шкідливих речовин у повітрі приміщень, враховуючи радіоактивні.

За одиницю виміру холоду (тепла) в техніці прийнята така його величина, яка потрібна для нагрівання (охолодження) 1 кг води на 1 ⁰С – 1 ккал.

Вологовміст повітря (вимірюється у г/кг) – це кількість водяної пари в грамах, що міститься у вологому повітрі, суха частина якого становить масу 1 кг.

Відносна вологість повітря (вимірюється у %) – відношення парціального тиску (мм рт. ст.) водяної пари при даній температурі до парціального тиску водяної пари при тій же температурі і повному насиченні.

Тепловміст вологого повітря (вимірюється у ккал/кг) – кількість тепла (ккал), що міститься у вологому повітрі, суха частина якого становить масу 1 кг.

Повітрообмін – часткова або повна заміна забрудненого повітря чистим атмосферним.

Кратність повітрообміну – кількість повітря, поданого чи видаленого з приміщення за 1 год, віднесена до внутрішньої кубатури приміщення:

,

де L, м³ - поданий чи видалений об’єм повітря;

V, м³ – внутрішній об’єм повітря приміщення;

У цій формулі знак „+” – для подачі (припливу) повітря, а „-” – для видалення (витяжки).

Формули для визначення повітрообміну для різних типів тепловиділень та інших шкідливих виділень наведено у [1, 11, 12, 26-28, 33-35, 38-43, 52-54].

Основними принципами організації повітрообміну є такі.

1. Місцева витяжна вентиляція локалізує шкідливі викиди у місцях їх утворення, запобігаючи їх розповсюдженню по приміщенню.

2. Загальнообмінна вентиляція розчиняє і видаляє шкідливі виділення, що поступають у приміщення, забезпечуючи у обслуговуваній зоні допустимі значення параметрів – температури, відносної вологості, швидкості руху повітря і концентрації шкідливих речовин у ньому.

3. Припливне повітря подається так, щоб при поступленні у зону дихання людей (обслуговувану зону приміщень) воно було чистим і мало температуру і швидкість руху відповідно до вимог санітарних норм.

Загальні рекомендації з організації повітрообміну такі.

1. Траєкторія подачі припливного повітря не повинна перетинати забруднених ділянок приміщення, забезпечуючи обслуговувану зону чистим повітрям.

2. У теплий період року в усіх випадках доцільніше подавати припливне повітря в обслуговувану зону.

3. При вирішенні роздавання повітря потрібна перевірка рівня температури і швидкості руху повітря на робочих місцях, при цьому слід враховувати взаємний вплив струменевих течій, обмеженість струменів огородженнями і технологічним обладнанням.

4. При значних надлишках явного тепла у приміщенні припливне повітря у холодний період року слід подавати з мінімально допустимою температурою, враховуючи його підігрівання від надлишкового тепла.

5. При недостатній кількості тепла у приміщенні і поєднанні вентиляції з опаленням припливне повітря треба подавати у обслуговувану зону.

7.2. Класифікація вентиляційних систем

Забезпечення санітарних норм якості повітря приміщення виконується видаленням забрудненого повітря та подачею чистого зовнішнього повітря. Відповідні системи поділяють на витяжні і припливні (притічні).

За способом переміщення повітря розрізняють вентиляцію:

- природну:

- неорганізовану (інфільтрація);

- організовану (аерація);

- механічну (штучну).

Природна неорганізована вентиляція (інфільтрація) – коли повітрообмін у приміщеннях здійснюється під дією різниці тисків зовнішнього і внутрішнього повітря, вітру через нещільності огороджувальних конструкцій, а також при відкриванні кватирок, фрамуг, дверей.

Природна організована вентиляція (аерація) – коли повітрообмін у приміщеннях здійснюється під дією різниці тисків зовнішнього і внутрішнього повітря (з використанням теплового і вітрового тисків) через спеціально влаштовані у зовнішніх огороджувальних конструкціях фрамуги (вентиляційно-світлові ліхтарі) з регульованою ступінню відкриття на кожному боці будівлі. Аерація поширена у виробничих будівлях з великими тепловими надлишками (наприклад, прокатні та ливарні цехи) і дозволяє здійснювати повітрообміни, які досягають мільйонів кубічних метрів за 1 год.

При проектуванні будівель визначають потрібну площу відкритих фрамуг, при цьому розглядають найбільш несприятливі умови, коли швидкість вітру рівна нулю. Площу припливних отворів приймають якнайбільшою, щоб забезпечити відносно малі швидкості поступлення повітря в цех і стійкість висхідних конвекційних потоків.

Орієнтовна кількість повітря L, м³/год, що виходить з однопролітного цеху через 1 м² отвору, з урахуванням лише теплового тиску і при умові рівності площ у отворах в стінах і ліхтарях:

,

де - коефіцієнт витрати повітря, залежить від його витікання;

, м – відстань між центрами нижніх і верхніх отворів;

, град. – різниця температур: середньої (по висоті) в приміщенні і зовнішньої.

Аерація з використанням вітрового тиску полягає у тому, що на навітрених поверхнях будівлі виникає надлишковий тиск, а на завітрених сторонах – розрідження.

Механічна (штучна) вентиляція – це примусовий повітрообмін (подача/видалення), за допомогою вентилятора. Цей спосіб дозволяє швидко змінювати температуру, вологість, чистоту, швидкість руху повітря, витрату повітря.

Система кондиціонування повітря – система механічної вентиляції з автоматичним підтримуванням заданих метеорологічних умов внутрішнього повітря незалежно від зміни параметрів зовнішнього повітря.

За способом організації повітрообміну у приміщеннях розрізняють загальну, місцеву, локалізувальну, змішану, аварійну вентиляцію.

Загальна (загальнообмінна) – застосовується для створення однакових метеорологічних умов у всьому приміщенні (підтримання швидкості руху, температури, вологості, чистоти), особливо – у робочій зоні (1,5 – 2 м). Приклад: вентиляція житлових кімнат.

Місцева – застосовується для створення місцевих (на робочих місцях) умов, що відповідають санітарно-гігієнічним вимогам і можуть відрізнятись від умов у решті об’єму приміщення. Приклад: місцевий приплив – повітряний душ на робоче місце; місцева витяжка – витяжний кашкет над газовою плитою на кухні. Можливі системи з одночасним влаштуванням місцевого притоку і витяжки.

Локалізувальна – здійснюється вловлювання забрудненого повітря безпосередньо з джерела забруднення за допомогою спеціальних перекриттів, які запобігають доступу шкідливих виділень у приміщення. Приклад: витяжка від виробничих установок; витяжка з газового водонагрівача (колонки) на кухні.

Змішані системи – це комбінації загальнообмінної вентиляції з місцевою. Такі системи застосовуються, переважно, у виробничих приміщеннях, особливо системи з подачею повітря загальнообмінною і витяжкою місцевою системами.

Аварійні вентиляційні установки - застосовуються для видалення аварійного різкого збільшення шкідливих речовин у повітрі приміщення. Діють лише в аварійних ситуаціях.

Поширеним є використання:

- у гарячих цехах – аерації, місцевого відсмоктування, повітряного душу;

- у холодних цехах – загальнообмінної припливно-витяжної, кондиціонування;

- у громадських приміщеннях (театрах, кінотеатрах, магазинах, спортзалах, басейнах, аудиторіях) – загальнообмінної припливно-витяжної, кондиціонування;

- у житлових будівлях – витяжної природної (інколи механічної) з припливом через вікна, двері, кватирки, спеціальні пристрої під вікнами.

7.3. Основне обладнання систем вентиляції

Основне визначення вентиляції наведено у:

- ДСТУ 2388-94 Системи вентиляційні. Терміни та визначення;

- ДБН В.2.5-67:2013 Опалення, вентиляція та кондиціонування [52].

Згідно цих нормативів, вентиляція ‑ обмін повітря у приміщенні для видалення надлишків теплоти, вологи, шкідливих та інших забруднюючих речовин з метою забезпечення допустимого мікроклімату та чистоти повітря у робочій зоні або в зоні обслуговування при середній незабезпеченості 400 год/рік - при цілодобовій роботі та 300 год/рік - при однозмінній роботі у денний час. Отже, ці вимоги повинні забезпечуватись при конструюванні систем вентиляції.

До основного обладнання систем вентиляції відносяться:

- повітровідні системи – повітропроводи (прямолінійні ланки; відводи – на поворотах; перехідники – на змінах поперечного розміру повітропроводи; трійники – на приєднаннях чи відгалуженнях) та деталі мереж (розподільники повітря, регулятори витрати тощо), з'єднувальні деталі різного призначення та кріплення, елементи мереж (запірно-регулювальні пристрої (клапани та заслінки), шибер та дросельний клапан, зворотній клапан, протипожежні клапани та їх різновид – протидимові клапани, тощо);

- обладнання та пристрої – вентилятори, пристрої для нагрівання повітря, знепилюючі пристрої (пиловловлювачі, фільтри, мокрі пристрої, електрофільтри, ультразвукові пиловловлювачі) тощо.

Вентиляційні канали можуть прокладатися у стінах будівель (наприклад з цегли, бетону), з урахуванням забезпечення вимог герметичності, теплоізоляції, стійкості до впливу вологи та/чи вогненебезпеки.

За формою поперечного перерізу розрізняють повітропроводи:

- круглі та прямокутні (як варіант – квадратні) - найбільш поширені;

- овальні, трикутні та інші – менш поширені.

За видами матеріалів виготовлення розрізняють повітропроводи з труб і коробів:

- металеві – зі сталі з покриттям цинком чи алюмоцинком, нержавіючої сталі, титанових сплавів, листового алюмінію, міді тощо;

- металопластикові - зі сталі з покриттям (полівінілхлоридною плівкою; спіненого пінополіуретану із захистом ззовні алюмінієвою фольгою), металополімерні гнучкі армовані пружною металевою спіраллю (зі склотканини, силікону, алюмополіетілену, поліуретану, полівінілхлориду, вініуретану) тощо;

- неметалеві – з бетону та залізобетону, керамзитобетону, арболіту, вапняно-гіпсових плит, азбестоцементу (за санітарними нормами азбестовмісні матеріали заборонено для припливних ділянок), з полімерних матеріалів (поліетилен (ПЕ), поліпропілен (ПП), полівінілхлорид (ПВХ), вініпласт, склопластик), текстильні (виготовлені з синтетичних тканин), тощо.

При виборі матеріалу повітропроводу обов'язково враховують його стійкість до агресивного впливу складників повітря, а також межу вогнестійкості – для забезпечення вимог пожежної безпеки будівлі.

В системах механічної вентиляції використовують вентилятори низького тиску (до 1 кПа), середнього тиску (1-3 кПа) і високого тиску (3-12 кПа). Вентилятори низького і середнього тиску застосовують у вентиляційних установках і установках кондиціонування повітря, а вентилятори високого тиску – у технологічних установках.

За конструкцією розрізняють вентилятори:

- відцентрові (радіальні) – при обертанні робочого колеса (у вигляді барабану з лопатками) у напрямку розвороту равликоподібного кожуха повітря всмоктується через вхідний отвір і під дією відцентрової сили викидається через вихідний отвір (вхідний і вихідний отвори перпендикулярні між собою);

- осьові (аксіальні) - при обертанні робочого лопаткового колеса у циліндричному кожусі повітря всмоктується через вхідний отвір і, пройшовши вздовж осі обертання колеса, викидається через вихідний отвір (вихідний отвір продовжує вхідний, за віссю обертання колеса).

Вентилятори можуть бути правого обертання (оберти колеса з боку всмоктування ‑ за годинниковою стрілкою) і лівого обертання.

Розміри вентиляторів характеризуються присвоєними їм номерами, що чисельно відображають значення діаметру робочого колеса у мм (наприклад, вентилятор № 5 має колесо діаметром 500 мм). Зазвичай, для здолання опорів мережі до 200 Па використовують осьові вентилятори, а понад 200 Па – відцентрові. Осьові вентилятори створюють менший шум при роботі.

До пристроїв для нагрівання повітря відносяться калорифери, які за конструктивними ознаками поділяють на такі типи: змонтовані з радіаторів, гладкотрубні, пластинчасті і поребрені. У них повітря (вторинний теплоносій) забирає тепло, омиваючи поверхню трубок (трубок з ребрами чи пластинками), по яких протікає первинний теплоносій (гаряча вода, пара).

У системах повітряного опалення можуть застосовуватись повітряно-опалювальні агрегати, що містять такі основні елементи, як калорифери, вентилятори і електродвигуни. Основні вимоги, що висуваються до агрегатів: витрата металу і електроенергії на одиницю тепла не більше максимально можливої, рівень шуму при роботі агрегату не більше максимально допустимого, компактна конструкція агрегату.

Від пилу очищують:

- зовнішнє припливне повітря з концентрацією пилу понад норму;

- внутрішнє повітря при підмішуванні його до зовнішнього припливного повітря (причому вміст пилу у такому змішаному повітрі, що подається в приміщення, не повинен перевищувати 30 % від ГДК);

- внутрішнє відпрацьоване повітря при видалені його назовні.

Очищення повітря може бути грубим (затримуються частинки пилу більші за 100 мкм), середнім (затримуються частинки пилу розміром до 100 мкм при кінцевому вмісті пилу у повітрі до 100 мг/м³) і тонким (затримуються частинки пилу розміром до 100 мкм при кінцевому вмісті пилу у повітрі до 1 - 2 мг/м³).

Ефективність роботи знепилювальних пристроїв оцінюється ступенем очищення (G₁ та G₂, кг – кількість пилу в повітрі, відповідно, після та перед знепилювальним пристроєм):

.

Питання експлуатації систем природної та механічної вентиляції детальніше розглянуто у [1, 6-12, 26-28, 33-35, 38-42, 52, 54, 61, 66 та ін.].

7.4. Системи кондиціонування повітря

Кондиціонування повітря ‑ автоматична підтримка в зачинених приміщеннях усіх або окремих параметрів повітря (температури, відносної вологості, швидкості руху, чистоти) з метою забезпечення, головним чином, оптимальних мікрокліматичних умов, найбільш сприятливих для самопочуття людей, ведення технологічного процесу, забезпечення збереження цінностей [1, 11, 12, 27, 28, 52].

Відповідно до цих вимог здійснюється проектування і робота обладнання систем кондиціонування повітря.

Термодинамічними параметрами вологого повітря є температура, відносна вологість, вологовміст, тепловміст. Внаслідок нагрівання, охолодження, зволоження, осушування повітря змінюється значення його термодинамічних параметрів, які зв’язані між собою певними залежностями. З метою підтримання у приміщеннях певних параметрів повітря його кондиціонують, тобто надають повітрю певних якостей щодо чистоти і термодинамічних параметрів.

Термодинамічні параметри зовнішнього повітря відрізняються в теплу і холодну пори року, тому і обробка повітря, яке подають у приміщення при наданні йому певних якостей, має різний характер. У теплий період зовнішнє повітря має більш високі температуру, тепловміст, а часто і вологовміст порівняно з внутрішнім кондиціонованим повітрям. Через це його перед подачею у приміщення охолоджують і осушують зі зменшенням тепловмісту. Для цього потрібні природні або штучні джерела холоду.

У районах з жарким і сухим кліматом зниження температури повітря можна досягти без зовнішніх джерел холоду, застосовуючи випарне охолодження повітря (одно- і двоступінчасте), але при цьому вологовміст збільшується, а тому таке охолодження недоцільне для приміщень, де виділяється багато вологи.

У холодну пору року зовнішнє повітря порівняно з внутрішнім має низьку температуру та дуже малий вологовміст (хоч відносна вологість може бути високою). Тому перед подачею у приміщення його спочатку нагрівають, а потім зволожують. Внаслідок зволоження температура оброблюваного повітря зменшується, і тому його вдруге (після зволоження) нагрівають до потрібної (розрахункової) температури.

Усі процеси термодинамічної обробки повітря здійснюються за допомогою спеціальних пристроїв, що входять у склад систем кондиціонування повітря (СКП).

СКП призначені для створення і автоматичного підтримання потрібних параметрів повітря у приміщеннях і спорудах незалежно від мінливих зовнішніх умов і змінних надходжень тепла і вологи.

СКП складається з установки кондиціонування повітря (УКП), у якій його обробляють (фільтрація, охолодження, нагрівання, осушування, зволоження); обладнання для транспортування і розподілу повітря в приміщеннях, а також для видалення з них забрудненого повітря; джерела і комунікацій для тепло- і холодопостачання; обладнання, що зменшує поширення шуму; засобів автоматичного регулювання, контролю і керування.

За тиском, що розвивають вентилятори, розрізняють СКП низького, середнього, високого тиску.

За способом постачання холодом УКП можуть бути:

- неавтономними (з централізованим холодопостачанням від різних джерел холоду);

- автономними (в УКП вмонтовано холодильну машину) і випарними (із застосуванням випарного охолодження повітря рециркуляційною водою).

Залежно від характеру зв’язку УКП з приміщеннями бувають центральні, місцеві і центрально-місцеві (комбіновані).

У центральних системах апарати з тепловологісного обробітку повітря розташовані в одному агрегаті, від якого приготовлене повітря розподіляється по окремих приміщеннях.

У місцевих системах повітря обробляється у невеликих кондиціонерах, розташованих у обслуговуваних приміщеннях, тому розподільна система повітропроводів у будівлі відсутня.

За принципом централізації окремих елементів і характером теплохолодопостачання СКП поділяють на автономні і неавтономні.

У автономних СКП кожен кондиціонер має свою систему теплохолодопостачання (складається з вмонтованої у нього холодильної машини з мережею підвідних трубопроводів) і апарати з тепловологісної обробки повітря.

Неавтономні системи мають централізовані, єдині для усієї будівлі, генератори тепла і холоду, від яких теплохолодоносій по розгалуженій мережі може підводитись до окремих місцевих кондиціонерів.

У великих громадських і промислових будівлях застосовують комбіновані СКП. У них зовнішнє повітря підлягає централізованій первинній обробці і потім подається у місцеві доводжувачі, розташовані у окремих зонах або приміщеннях будівлі. У доводжувачах його додатково обробляють і отримують припливне повітря потрібних для приміщення кондицій.

За сезонністю роботи СКП поділяють на:

- літні – для очищення, охолодження і осушення повітря;

- зимові – для очищення, нагрівання і зволоження повітря;

- цілорічні – для виконання усіх вказаних функцій.

Розрізняють системи кондиціонування:

- комфортного (для створення комфортних умов для перебування людей);

- технологічного (для підтримання умов нормального проходження технологічного процесу).

За використанням рециркуляційного повітря центральні системи кондиціонування поділяють на:

- прямотічні (обробляють лише зовнішнє повітря);

- працюючі з одною чи двома рециркуляціями (підмішують до основного потоку оброблюваного зовнішнього повітря до або до і після його зволоження внутрішнього повітря в певних пропорціях).

Центральні СКП найбільш поширені у практиці вітчизняного будівництва. Їх обладнують, як правило, неавтономними або випарними кондиціонерами.

Конструктивне виконання центральних кондиціонерів може бути секційним або блочним. Промисловість виготовляє центральні секційні кондиціонери продуктивністю за об’ємом повітря від 10 до 250 тис. м³/год.

Технічна справність та безперебійна і ефективна робота СКП забезпечуються постійним наглядом, своєчасним і якісним їх ремонтом. Правильна організація обслуговування СКП сприяє їх довговічності, а також зниженню витрат на експлуатацію і ремонт.

7.5. Розрахунок повітропроводів

Запроектована конструкція системи вентиляції повинна здійснювати рух повітря, яке долає опір стінок вентканалів, вентрешіток та ін. елементів системи. Цей рух забезпечується завдяки природному тиску або, якщо природній тиск недостатній, завдяки тиску, створеному механічно (вентиляторами).

Природний (гравітаційний) тиск виникає внаслідок перепаду температур холодного зовнішнього і теплого внутрішнього повітря:

Δp=gh_i(ρ_з-ρ_в), Па (7.5.1)

де g = 9,81 м/с² – прискорення вільного падіння;

h_i, м – вертикальна відстань від центра витяжного отвору (вентрешітки) відповідного поверху до устя витяжної шахти;

ρ_з, ρ_в, кг/м³ – густина повітря, що відповідає температурі t_з та t_в зовнішнього та внутрішнього повітря. Для житлових і громадських будівель приймається ρ_з=ρ₅=1,27 кг/м³ для t_з=5 C, ρ_в – залежно від t_в конкретного приміщення.

Для нормальної роботи системи природної вентиляції потрібно, щоб виконувалась умова:

∑(Rlβ+Z)(0,85…0,9)Δp, Па (7.5.2)

де (0,85…0,9) – запас у 10-15% на невраховані в розрахунку гідравлічні опори елементів системи вентиляції;

R, Па/м – питомі втрати на тертя повітря зі стінками повітропроводу на розглядуваній ділянці довжиною l, м;

β – поправочний коефіцієнт на шорсткість поверхні;

Z, Па – втрати тиску у місцевих опорах:

Ζ=∑ξ·p_v , (7.5.3)

де ∑ξ – сума коефіцієнтів місцевих опорів, які визначаються для кожної ділянки за розробленими таблицями, он-лайн інформацією (наприклад, фірми Вентс [68]) та зводяться в таблицю (див. [1, 26-28]);

р_v, Па – динамічний тиск:

р_v= ρ, (7.5.4)

також можна визначати за розробленими до цієї формули номограмами або за таблицями [1, 26-28, 33, 34, 65 та ін.].

Для визначення питомих втрат на тертя, R, потрібно знати:

1. Розміри вентканалів.

Для великих каналів це їх внутрішній діаметр d, а для прямокутних – еквівалентний діаметр:

d_e=, м (7.5.5)

де a, b, м – розміри сторін прямокутного повітропроводу.

2. Швидкості руху повітря у кожній ділянці системи.

Ділянка – це частина повітропроводу довжиною l, м з постійною витратою повітря L, м³/год.

Для систем з природнім збудженням можна попередньо приймати значення швидкості руху повітря в каналах:

- верхніх поверхів v=0,5 - 0,8 м/с;

- нижнього поверху v=1 м/с;

- у збірних повітропроводах на горищі v≥1 м/с;

- у витяжній шахті v=1- 1,5 м/с.

Швидкість руху залежить від об’єму повітря, який повинен пройти через канал за одиницю часу, тобто заданої витрати L, м³/год.

Для відомої площі живого перерізу можна знайти швидкість руху повітря (рівняння постійності витрати):

м/с (7.5.6)

де ƒ, м² – площа поперечного перерізу вентканалу.

І навпаки, для потрібної швидкості руху повітря по повітропроводу можна знайти площу поперечного перерізу вентканалу:

м² (7.5.7)

Маючи d, v, L можна знайти R для кожної ділянки за номограмами або таблицями [1, 26-28, 33, 34, 65 та ін.].

Вимоги до повітрообміну і відповідних витрат, L, повітря в системах вентиляції будівель визначають за відповідними нормативами для проектування цих будівель, наприклад для житлових будівель – за [56 та ін.], громадських – за [57 та ін.].

При розрахунку витрат, L, повітря передусім враховують теплове навантаження будівлі (кожної зони окремо та усіх зон сумарно). При цьому, витрати, L, повітря для систем кондиціонування повинні забезпечити показники мікроклімату на рівні комфортних умов для більшості користувачів протягом усього року.

7.6. Методика аеродинамічного розрахунку повітропроводів витяжної вентиляції

Нижче наведено методику розрахунку канальної природної витяжної вентиляції без організованого притоку повітря, найбільш використовуваної в житлових будинках (приміщеннях кухні, ванни, туалету тощо).

Результатом розрахунку повітропроводів системи вентиляції є правильний вибір розмірів вентканалів системи вентиляції, тобто заповнена таблиця розрахунку.

Заповнення цієї таблиці разом з виконанням відповідних креслень виконується у такому поряду.

1. Визначаються повітрообміни для кожного приміщення за кратністю повітрообміну, n, чи величиною повітрообміну L, м³/год.

2. На планах поверхів прорисовують вентканали.

Санвузли не об’єднують в систему з кухнями. У будівлях до 5 поверхів від приміщення кожного поверху проектується окремий вентканал. Для будинків висотою більше 5 поверхів допускається об’єднання окремих вертикальних витяжних каналів з кожних 4 – 5 поверхів в один збірний магістральний. Схеми об’єднання показані у [1, 26-28, 33, 34, 65 та ін.].

3. Викреслюється аксонометрична схема з позначенням ділянок. Проставляються номери ділянок, значення L (м³/год) та l (м).

Приклади схем подано в [1, 28, 65 та ін.].

Порядок нумерації ділянок – від найгіршої ділянки до устя витяжної шахти.

Найгіршою у даному випадку є ділянка, що здійснює витяжку повітря з найвищого приміщення і розташована найдальше (найбільша довжина повітропроводів) від устя витяжної шахти. Тобто від цієї ділянки буде найбільший опір рухові повітря по вентканалах Rlβ+Z.

4. За формулою (7.5.1) знаходиться ∆p для кожного поверху.

5. Перед знаходженням Z визначаються коефіцієнти місцевого опору ξ.

Для кожної гілки (ланцюга ділянок від найдальшої до устя шахти) за довідковою таблицею знаходиться ∑(Rlβ+Z) і перевіряється умова (7.5.2). Якщо ця умова не виконується, то потрібно виконати перепроектування системи, наприклад збільшити розміри вентканалів, скоротити довжини повітропроводів (особливо по горизонталі), зменшити кількість (або вплив) місцевих опорів тощо, тобто виконати заходи, що випливають з аналізу умови (7.5.2).

В іншому випадку, коли å(Rlb+Z)>Dp (наприклад, для приміщень верхнього поверху), потрібно запроектувати механічну витяжну вентиляцію з відповідним аеродинамічним розрахунком.

Цей розрахунок виконується аналогічно до викладеного вище, тільки в умові (7.5.2) замість природного тиску приймають тиск, створюваний підібраним вентилятором, p_в:

å(Rlb+Z)=(0,85…0,9) р_в. Па

При цьому, також потрібно запроектувати припливну вентиляцію (природну або механічну).

Цей повітрообмін задається коефіцієнтом кратності повітрообміну, що залежить від призначення приміщень, інтенсивності забруднень та тепловиділень у них. Приклад аеродинамічного розрахунку систем механічної вентиляції - у [1].

При влаштуванні механічної вентиляції зростають швидкості руху повітря у вентканалах (тобто, втрати тиску), неправильно підібрана пропорція припливу-витяжки повітря може підвищити швидкість руху повітря у приміщеннях понад дозволені норми (спричинити протяги).

Результатом аеродинамічного розрахунку системи вентиляції є правильно підібрані розміри повітропроводів та технічні параметри обладнання вентиляційної системи.

Ефективними для забезпечення мікроклімату приміщень на рівні комфортних умов для більшості користувачів є системи автоматичного регулювання показників мікроклімату (передусім – температури повітря). Причому, найбільшої ефективності та економії ресурсів можна досягти при автоматичному регулюванні мікроклімату окремо по кожному приміщенню. При такому регулюванні значення витрати повітря не повинно бути нижчим санітарних вимог.

Питання методики проектування, будівництва і експлуатації систем вентиляції нежитлових будівель викладені у стандарті ДСТУ EN 16798-3:2019 Енергоефективність будівель. Вентиляція будівель. Частина 3. Вентиляція в нежитлових будівлях. Експлуатаційні вимоги до систем вентиляції та кондиціювання повітря в приміщенні (модулі M5-1, M5-4) (EN 16798-3:2017, IDT).