Воздухообмен — одно из базовых понятий в области вентиляции. Оно характеризует сменяемость воздуха в помещении, и, как следствие, эффективность работы приточных и вытяжных систем. Собственно, цель любой вентиляции — это создание воздухообмена в помещениях.
Хороший воздухообмен свидетельствует о хорошей работе систем вентиляции, о регулярном обновлении воздуха в помещении, о достаточной свежести внутреннего воздуха. Плохой воздухообмен означает, что воздух застоялся, в помещении душно, приток свежего воздуха практически отсутствует или явно недостаточен.
Кратность воздухообмена
Кратность воздухообмена характеризует скорость, с которой воздух сменяется в помещении. В системах вентиляции принято рассчитывать сменяемость воздуха в течение одного часа. Таким образом, кратность воздухообмена в помещении показывает, сколько раз воздух полностью сменился в помещении за час.
Однократный воздухообмен — это однократная смена воздуха в помещении в час. Допустим, площадь помещения составляет 80 м2, а высота потолков — 3 м. Объём такого помещения составит 240 м3. Чтобы достичь однократного воздухообмена в помещении должна быть предусмотрена подача воздуха в объёме 240 м3 свежего воздуха за 1 час и вытяжка в объёме 240 м3 отработанного воздуха за 1 час. Это соответствует расходу воздуха 240 м3/ч для приточной и вытяжной систем вентиляции.
В некоторых случаях требуется, чтобы кратность воздухообмена в помещениях была равна 2. Для комнаты площадью 80м2 и высотой потолков 3 метра расход приточного и вытяжного воздуха составит по 480 м3/ч.
Наконец, рассмотрим случай, когда требуется кратность воздухообмена в помещении по притоку 2, а по вытяжке 3. Для рассматриваемой комнаты это будет означать необходимость подать 480 м3/ч свежего воздуха и удалить 720 м3/ч отработанного воздуха.
Расчёт воздухообмена
Расчёт воздухообмена в помещениях может быть выполнен тремя способами в зависимости от назначения помещений:
- Расчёт воздухообмена по нормам воздухообмена (по кратностям)
- Расчёт воздухообмена по людям
- Расчёт воздухообмена на удаление вредностей
Нормы воздухообмена
Нормы воздухообмена представляют собой таблицы с указанием различных типов помещений и кратности воздухообмена по притоку и вытяжке, которые должны быть обеспечены в данном помещении. Ранее они приводились в СНиП, и от проектировщика требовалось определение кратности воздухообмена по СНиП. Сегодня нормы воздухообмена в помещениях приводятся в Сводах Правил (СП) и прочих нормативных документах, действующих на территории РФ.
Ниже приведена выдержка из таблицы 12 СП 44.13330.2011 «Административные и бытовые здания», где указаны нормы кратностей воздухообмена для различных помещений в административных зданиях. Фактически, это таблица кратности воздухообмена.
А в помещениях для ремонта спецодежды нормы воздухообмена предписывают
2-кратный приток и
3-кратнуювытяжку. Допустим, площадь помещения составляет 15 м2, высота потолков 3 метра. Тогда расход приточного воздуха должен составлять 2·15·3 = 90 м3/ч, а расход вытяжного воздуха — 3·15·3 = 135 м3/ч. Именно эти числа далее попадают в таблицу воздухообмена.
Европейские и американские нормы воздухообмена
На некоторых объектах возникает курьезная ситуация, когда заказчик ради улучшения вентиляции просит провести расчёт вентиляции, используя европейские и американские нормы воздухообмена. На самом деле российские требования жёстче зарубежных. Нормы воздухообмена некоторых стран предписывают подавать гораздо меньше свежего воздуха на одного человека — вплоть до 15 м3/ч, что в 4 раза ниже российских требований, и соответствует заметно менее комфортным параметрам микроклимата.
Кроме того, встречаются случаи бездумного перевода на русский язык европейских и американских норм по строительству и устройству инженерных систем с последующим возведением их в ранг российских государственных стандартов. Безусловно, у зарубежных коллег есть чему поучиться, и имеет смысл перенять некоторый опыт. Но копирование норм без оглядки на климатические особенности нашей страны, разницу в архитектуре и другие факторы несёт в себе больше риска, чем пользы.
Расчёт воздухообмена по людям
Расчёт воздухообмена по людям сводится к подсчёту количества человек в помещении, определении расхода воздуха для каждого человека и суммировании этих расходов воздуха. Так, на каждого постоянно пребывающего человека требуется 60 м3/ч свежего воздуха, на посетителя — 20 м3/ч, на спортсмена — 80 м3/ч.
К примеру, в офисе 4 рабочих места и 2 стула для посетителей. Следовательно, расход приточного воздуха должен составить 4·60+2·20=280 м3/ч. Расход вытяжного воздуха обычно на
10-30% меньше приточного, но окончательно определяется на этапе расчёта воздушного баланса на объекте в целом.
Или другой пример — в танцевальном зале проводятся групповые занятия со средней численностью учеников 8 человек. Каков требуемый расход приточного воздуха? Данный расход следует определять исходя из 9 человек, так как помимо 8 учеников в зале присутствует преподаватель. Расход приточного воздуха для танцевального зала составит 9·80 = 720 м3/ч.
Расчёт воздухообмена на удаление вредностей
Расчёт воздухообмена на удаление вредностей, как правило, применяется на производствах с выбросами вредных веществ в помещение. Однако это может быть и расчёт на удаление влагоизбытков, например, в бассейне. Суть его заключается в том, чтобы разбавить концентрацию того или иного вещества до допустимых значений. Значения предельных концентраций для различных веществ приведены в ГН
2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».
Например, в частном доме бассейн площадью 15 м2 испаряет 4,3 кг/ч (4300 г/ч) воды. Влагосодержание наружного воздуха зимой составляет 0,5 г/кг, летом — 11 г/кг, а требуемое влагосодержание в помещении бассейна составляет 13 г/кг.
Таким образом, зимой наружный воздух способен поглотить 13-0,5=12,5г/кг влаги из помещения бассейна. Для отвода 4,3 кг/ч воды нужен расход воздуха, равный 4300/12,5=344 кг/ч или, учитывая среднюю плотность воздуха 1,2 кг/м3, получим расход 344/1,2=287 м3/ч.
В летнее время наружный воздух способен поглотить лишь 13-11=2 г/кг влаги. Для отвода 4,3 кг/ч воды потребуется расход воздуха 4300/(2·1,2) ≈ 1800 м3/ч. Дальнейший расчёт системы следует вести по наибольшему расчётному расходу, то есть исходя из 1800 м3/ч.
Таблица воздухообмена
После того, как расчёт воздухообмена проведён для каждого из помещений, составляется таблица воздухообмена. Она представляет собой список всех помещений с указанием расходов приточного и вытяжного воздуха, а также обозначения систем, которые будут обслуживать данное помещение. Ниже приведён пример таблицы воздухообмена:
Из таблицы воздухообмена определяется расход каждой из вентиляционных систем. Для нашего примера получим:
- Расход системы П1 — 1220 м3/ч
- Расход системы В1 — 1020 м3/ч
- Расход системы В2 — 200 м3/ч
Далее под эти расходы воздуха выполняется подбор всех элементов системы вентиляции.
Заключение
Воздухообмен — это движение воздуха в помещении, направленное на замещение отработанного воздуха свежим наружным воздухом. Интенсивность этого замещения определяет кратность воздухообмена — величина, показывающая, сколько раз воздух полностью сменился в помещении за один час.
Расчёт воздухообмена выполняется в соответствии с нормами воздухообмена или же с учетом количества находящихся в помещении человек или же исходя из необходимости удаления вредных веществ. Так или иначе, воздухообмен рассчитывается для каждого помещения в отдельности, после чего цифры заносятся в таблицу воздухообмена, на базе которой формируются требования к вентиляционному оборудованию.