Расчёт воздухообмена

Что считает эта страница

Расход воздуха показывает, какой объём приточного или вытяжного воздуха проходит через систему за час. Результат выражается в м³/ч и относится к расчётному режиму помещения. Для приточной системы он задаёт требуемую подачу наружного воздуха, для вытяжной — объём удаляемого воздуха. Если система совмещает обе задачи, значения входят в воздушный баланс объекта и должны быть согласованы между помещениями.

Расчёт воздухообмена отвечает на вопрос о количестве воздуха. Он не определяет геометрию сети и не рассчитывает сопротивление трассы. После получения расхода переходят к расчёту сечения воздуховода, где расход связывается со скоростью и площадью живого сечения. Затем аэродинамический расчёт определяет потери давления на прямых участках и местных сопротивлениях.

Калькулятор вентиляции сопоставляет несколько независимых оснований для назначения расхода: объём помещения и кратность, количество людей, теплоизбытки и влаговыделения. Все включённые методы рассчитываются одновременно, после чего выбирается определяющий результат. Такой порядок сохраняет связь между исходными данными и принятым расходом и позволяет видеть, какое требование управляет расчётным режимом.

Онлайн-калькулятор вентиляции выполняет арифметическую часть расчёта в пределах заданных исходных данных. Расчёт вентиляции онлайн не заменяет схему подачи и удаления воздуха: он формирует исходный расход для последующих этапов проектирования системы.

Четыре метода расчёта расхода

Расчёт по кратности

V = S · h

L = n · V

Здесь V — объём помещения, м³; S — площадь пола, м²; h — высота помещения, м; n — заданная кратность воздухообмена, 1/ч; L — расход воздуха, м³/ч. Первая формула переводит геометрию помещения в объём, вторая показывает, какой расход соответствует заданному числу замен этого объёма за час.

Метод учитывает общий объём помещения и нормативное либо технологическое требование, выраженное кратностью. Он не устанавливает саму кратность. Её источник выбирают по назначению здания и помещения. На странице о кратности воздухообмена приведена карта профильных документов без подстановки универсальных значений.

Расчёт по количеству людей

L = N · m

N — расчётное количество людей; m — норма наружного воздуха на человека, м³/ч на чел; L — требуемый расход, м³/ч. Метод связывает санитарную потребность в наружном воздухе с числом людей, одновременно находящихся в помещении.

Норма зависит от категории помещения и наличия естественного проветривания. Значения берутся из СП 60.13330.2020, приложение В, таблица В.1. Полная таблица вместе со сносками доступна на странице расчёта воздухообмена по людям. Метод не учитывает тепло, влагу и вредные вещества, поэтому его результат сопоставляется с результатами остальных методов.

Расчёт по теплоизбыткам

L = 3600 · Q / (c · ρ · Δt)

Q — теплоизбытки, Вт; c — удельная теплоёмкость воздуха, 1005 Дж/(кг·К); ρ — плотность воздуха, 1.2 кг/м³; Δt — разность температур удаляемого и приточного воздуха, К; L — расход, м³/ч. Множитель 3600 согласует мощность, заданную в ваттах, с часовым расходом воздуха.

Метод определяет расход, необходимый для удаления явных теплоизбытков воздушным потоком при заданной разности температур. Он не заменяет тепловой баланс: Q должно быть получено из расчёта поступлений тепла от оборудования, людей, освещения, ограждений и других учитываемых источников.

В высоких помещениях температура удаляемого воздуха выше температуры рабочей зоны. Поэтому Δt задают с учётом температурного градиента по высоте. Численное значение градиента должно соответствовать принятой расчётной модели помещения и не подставляется калькулятором.

Расчёт по влаговыделениям

L = W / (ρ · (d_ух − d_пр))

W — влаговыделения, г/ч; ρ — плотность воздуха, 1.2 кг/м³; d_ух — влагосодержание удаляемого воздуха, г/кг сухого воздуха; d_пр — влагосодержание приточного воздуха в тех же единицах; L — расход, м³/ч. Для физически определённого результата влагосодержание удаляемого воздуха должно быть выше влагосодержания приточного.

Метод учитывает перенос влаги воздушным потоком. Исходное W формируется балансом влагопоступлений, а значения влагосодержания относятся к выбранным состояниям приточного и удаляемого воздуха. Температурные и влажностные параметры должны быть согласованы между собой.

В расчётном модуле также реализована общая форма для вредных веществ: L = M / (C_ух − C_пр). M — поступление вещества, мг/ч; C_ух и C_пр — концентрации в удаляемом и приточном воздухе, мг/м³. Этот метод требует достоверных данных о поступлении вещества и допустимых концентрациях.

Почему принимается максимум, а не сумма

Все методы описывают один и тот же воздушный поток с разных позиций. Расчёт по кратности связывает расход с объёмом помещения. Расчёт по людям задаёт санитарную потребность в наружном воздухе. Тепловой метод определяет поток, способный ассимилировать теплоизбытки. Влажностный метод проверяет перенос влаги. Эти результаты не являются отдельными потоками, которые следует механически складывать.

Принятый расход должен одновременно удовлетворять каждому применимому условию. Если один метод требует большего расхода, выполнение этого требования одновременно обеспечивает не меньший расход для методов с более низким результатом. Поэтому главная функция модуля выбирает максимум. Сумма завысила бы расход за счёт повторного учёта одного воздушного потока, а среднее могло бы оказаться ниже обязательного результата одного из методов.

Расчёт по людям действует как санитарный минимум. Он не исключается, когда определяющим становится тепло или влага. Его значение остаётся нижней границей: итоговый расход не должен быть меньше количества наружного воздуха, требуемого для расчётного числа людей. В таблице результатов сохраняются значения всех включённых методов, поэтому видно и определяющее требование, и запас относительно остальных условий.

Сопоставление выполняется только для методов, применимых к конкретному помещению и обеспеченных исходными данными. Включение метода без корректного источника исходных величин не повышает достоверность результата. Интерфейс поэтому оставляет блоки независимыми и показывает ошибку у поля, которое не прошло проверку диапазона или физического соотношения.

Разбор сквозного примера

Рассматривается помещение площадью 600 м² и высотой 6 м. Заданная кратность равна 2 1/ч. В помещении находятся 45 человек, норма наружного воздуха составляет 60 м³/ч на человека. Теплоизбытки равны 24 000 Вт, разность температур удаляемого и приточного воздуха — 6 К.

Для теплового метода промежуточное произведение равно 1005 · 1.2 = 1206. Полученный расход выше результатов по кратности и по людям, поэтому определяющим становится метод ассимиляции теплоизбытков. Расчётное значение округляется вверх до целого: принимается 11 941 м³/ч. Округление вверх сохраняет выполнение определяющего требования и выполняется после сравнения неокруглённых результатов.

Что делать с результатом дальше

Принятый расход становится исходным значением для определения сечения магистрального воздуховода. Связь расхода, скорости и площади записывается так:

F = L / (3600 · v)

d = √(4F / π)

F — площадь живого сечения, м²; L — принятый расход, м³/ч; v — скорость воздуха, м/с; d — эквивалентный круглый диаметр, м. Первая формула определяет площадь при заданной скорости, вторая переводит эту площадь в диаметр равновеликого круглого сечения.

Скорость задаётся пользователем в соответствии с назначением участка и требованиями проекта. Значение скорости влияет на площадь, габариты, потери давления и шум, поэтому его нельзя выбирать только по желаемому размеру воздуховода. Таблица скоростей и расчёт стандартного сечения находятся на странице расчёта воздуховодов.

После выбора фактического сечения определяется фактическая скорость. Далее сеть разбивается на участки, для каждого учитываются длина, геометрия и местные сопротивления. Расчётная ветвь выбирается по максимальным суммарным потерям давления, а не по длине. Этот этап выполняется в калькуляторе аэродинамического расчёта.

Нормативная база

СП 60.13330.2020 нормирует минимальный расход наружного воздуха на человека. Значения приведены в приложении В, таблице В.1, с разделением по назначению помещений и наличию естественного проветривания. На странице расчёта по количеству людей таблица выведена целиком вместе со сносками и источником.

Кратность воздухообмена не задаётся единой таблицей СП 60.13330.2020 для всех типов помещений. Требование берётся из профильного документа, соответствующего назначению здания, помещения и технологического процесса. Навигация по таким документам находится на странице кратности воздухообмена.

Нормативный расход по людям и расход по кратности являются разными основаниями расчёта. Норма на человека относится к подаче наружного воздуха для людей, а кратность связывает общий расход с объёмом помещения. Если для объекта применимы оба требования, результаты рассчитываются отдельно и участвуют в выборе максимума.

Чего этот расчёт не решает

Расчёт определяет требуемый расход воздуха по введённым исходным данным. Он не задаёт организацию воздухообмена в объёме помещения: расположение приточных и вытяжных устройств, направление струй, охват рабочей зоны и предотвращение застойных областей относятся к схеме воздухораспределения.

Расчёт по людям определяет требуемый расход наружного воздуха, а расчёты по теплоизбыткам, влаге и кратности — общий расход через помещение. Калькулятор сравнивает их напрямую, что соответствует системе без рециркуляции. При наличии рециркуляции требуемый наружный расход и общий расход системы определяются раздельно, и это выходит за границы данного расчёта.

Результат не формирует баланс притока и вытяжки между смежными помещениями. Перетоки зависят от назначения зон, требуемого направления движения воздуха, работы дверных проёмов и других элементов воздушного баланса. Суммарный расход системы должен быть разложен по помещениям и участкам сети.

Расчёт общеобменной вентиляции не определяет требования противодымной вентиляции и пожарной безопасности. Эти системы имеют собственные расчётные задачи и нормативные основания. Требования конкретного технологического процесса и оборудования также должны входить в исходные данные отдельно.

Полученный расход не является подбором оборудования. Он не определяет тип установки, располагаемое давление, шум, вибрацию и энергопотребление. Для этих решений требуются аэродинамические потери сети, характеристики оборудования, условия размещения и акустические требования. Граница применимости результата проходит между определением расхода и последующим проектированием системы.

Вопросы и ответы

Чем расход отличается от кратности?

Расход — это объём воздуха, проходящий через систему за час, в м³/ч. Кратность показывает отношение часового расхода к объёму помещения и имеет единицу 1/ч. Одинаковая кратность приводит к разным расходам в помещениях разного объёма.

Можно ли складывать результаты методов?

Нет. Методы проверяют разные требования к одному воздушному потоку. Итог должен быть не меньше каждого применимого результата, поэтому выбирается максимум. Сложение повторно учитывает один и тот же поток, а усреднение способно снизить его ниже определяющего требования.

Почему норма на человека зависит от проветривания?

Такое разделение установлено таблицей В.1 СП 60.13330.2020. Калькулятор переносит варианты таблицы в выбор нормы без добавления собственных значений. При выборе учитывается фактическое наличие предусмотренного естественного проветривания.

Что означает Δt и откуда его брать?

Δt — разность температур удаляемого и приточного воздуха. Она относится к состояниям воздуха, принятым в тепловом расчёте. Для высокого помещения температура удаляемого воздуха определяется с учётом градиента по высоте, поэтому её нельзя автоматически приравнивать температуре рабочей зоны.

Почему расход округляется вверх?

Расчётные функции возвращают неокруглённые значения, чтобы сравнение методов выполнялось без потери точности. После выбора максимума функция форматирования округляет расход вверх до целого м³/ч. Такой результат не становится ниже вычисленного определяющего расхода.

Чем расчёт воздухообмена отличается от подбора воздуховода?

Сначала определяется необходимое количество воздуха. Затем по этому расходу и заданной скорости рассчитывается площадь сечения, после чего выбирается фактическая геометрия воздуховода. Следующий этап использует фактическое сечение для определения скорости и потерь давления сети.