Normy krotności wymiany powietrza w różnych pomieszczeniach + przykłady obliczeń

Jeśli buduje Pan prywatny dom lub budynek dla swojego przedsiębiorstwa, to zapewne zetknął się Pan z wieloma normami i chciałby Pan już o nich zapomnieć. Jednak bezpieczeństwo powinno być na pierwszym miejscu, prawda? Jeśli myśli Pan o rozpoczęciu budowy lub wykonaniu sztucznej wentylacji dla gotowego obiektu, proszę spojrzeć na normy krotności wymiany powietrza w pomieszczeniach, które przedstawiliśmy w tym artykule. Osiągnięcie jakościowego rezultatu nie jest takie trudne, jeśli poświęci Pan temu należytą uwagę. Zgadza się Pan?

Z artykułu dowie się Pan, czym jest wymiana powietrza, jak się ją mierzy i jakie istnieją dokumenty normatywne w tej dziedzinie. Proszę również przeczytać o normach dla konkretnych pomieszczeń. Tutaj znajdzie Pan również przykłady obliczania krotności wymiany powietrza.

Krotność wymiany powietrza i jej znaczenie

Wymiana powietrza – wielkość ilościowa odzwierciedlająca pracę systemu wentylacyjnego w zamkniętej przestrzeni.

Krotność – wskaźnik zastępowania masy powietrza w jednostce czasu, uwzględniany przy projektowaniu budynków i systemów wentylacji. Przed wyborem wskaźnika krotności należy zapoznać się z zasadami i metodami obliczeń.

Prosty schemat wymiany powietrza w mieszkaniu/domu: dla pomieszczeń technicznych ważniejsze jest usuwanie powietrza, dla mieszkalnych – dopływ, a przepływ między pokojami uzupełnia brakujące ilości powietrza.

Krotność wymiany powietrza – sanitarny wskaźnik stanu masy powietrza w pomieszczeniu. Od tego parametru zależy bezpieczeństwo i komfort ludzi. Dopuszczalne wartości reguluje państwo – w normach budowlanych (SNiP), zbiorach zasad (SP), normach sanitarnych (SanPiN) i GOST. Krotność wymiany powietrza pokazuje, ile razy w ciągu godziny powietrze zostało wymienione na nowe.

Podstawą SNiP dotyczących wymiany powietrza są następujące niuanse:

• przeznaczenie budynku/pomieszczenia;
• temperatura i wilgotność powietrza;
• jakość, intensywność i przepustowość wentylacji naturalnej;
• liczba mieszkańców, pracowników i innych osób stale lub czasowo przebywających w pomieszczeniu;
• wydajność cieplna pracujących urządzeń;
• liczba urządzeń gospodarstwa domowego.

Istnieją 2 typy wymiany powietrza: naturalna i sztuczna. Sposób naturalny polega na ruchu mas powietrza spowodowanym różnicą ciśnień. Z punktów o wyższym ciśnieniu do miejsc o niższym. Sztuczna wymiana powietrza oznacza pracę wentylatorów, klimatyzatorów i innych urządzeń elektrycznych.

Wzór na krotność wymiany powietrza wygląda następująco:

N = Q pow / V pom, gdzie:

N lub n — krotność (razy na godzinę);
Q pow — wymagana ilość świeżego powietrza na godzinę, m³/h;
V pom — objętość pomieszczenia, m³; jeśli pomieszczenie ma skomplikowany kształt, objętość należy określić razem ze specjalistami.

Naturalna wymiana powietrza jest ograniczona do 3–4-krotności, dlatego czasami konieczne jest wzmocnienie jej ruchu za pomocą wentylacji mechanicznej.

Urządzenie wentylacji nawiewno-wywiewnej (od 1 do 10): pobór powietrza, oczyszczanie, kanały wentylacyjne, wentylator nawiewny, urządzenie do podawania powietrza, urządzenie do usuwania powietrza, wentylator wywiewny, odpylacze i odgazowywacze, filtry, urządzenie do wyrzutu powietrza

Systemy wentylacyjne działają według 2 schematów: wypierają stare powietrze nowym lub mieszają obie te masy.

Dla systemów działających tylko na usuwanie powietrza, podstawowy wzór na krotność wygląda następująco:

N = V wyw. / V pom, gdzie:

V wyw. — objętość usuwanego powietrza, m³/h;
V pom — objętość pomieszczenia, m³.

Do objętości usuwanej należy wliczać wydzielanie ciepła oraz lotne substancje szkodliwe.

Dla wentylacji nawiewnej i wywiewnej oblicza się również oddzielne wskaźniki krotności.

Na przykład, dla systemu nawiewnego określa się go w następujący sposób:

N naw = L naw / V pom, gdzie:

L naw — wydajność systemu nawiewnego, m³/h;
V pom — objętość pomieszczenia, m³.

Oddzielna norma krotności dla wentylacji wywiewnej jest zwykle większa o 1 lub 2 jednostki na godzinę w porównaniu z nawiewem, ale w niektórych pomieszczeniach medycznych – odwrotnie. Krotność całkowitą zawsze mierzy się według wyższego wskaźnika.

Krotność wymiany powietrza podana w SNiP i normach sanitarnych ma 4 wyrażenia:

• liczba razy na godzinę;
• metry sześcienne na godzinę – zwykle dla pomieszczeń o standardowych wymiarach;
• metry sześcienne na godzinę na osobę;
• metry sześcienne na godzinę na metr kwadratowy.

Ostatnie dwa wskaźniki to jednostkowe normy wymiany powietrza dla pomieszczeń, w których dużą rolę odgrywa obecność ludzi. Obliczenie na osobę bywa przydatne w halach produkcyjnych, sklepach i szpitalach. W tych obiektach można policzyć liczbę osób i ustalić średnią liczbę odwiedzających.

Na jednego pracownika należy przeznaczyć 60 m³/h, a na tymczasowego gościa – 20 m³/h. Krotność jednostkowa stanowi informacyjny wskaźnik pod warunkiem, że wymiary pomieszczenia zbliżają się do standardowych.

Wymiana powietrza w pomieszczeniu: Q nadm — nadmiarowe wydzielanie ciepła, G — szkodliwe gazy lub pary, V — objętość pomieszczenia, q dop — stężenie szkodliwych gazów lub par w powietrzu dopływającym, q odp — to samo, ale w powietrzu odpływającym, t dop — temperatura powietrza dopływającego, t odp — odpływającego

Istnieje również współczynnik wymiany powietrza, określony wzorem:

E = T / (2 × Y) × 100 %, gdzie:

T — objętość pomieszczenia lub powietrze dopływające;
Y — czas zastępowania powietrza.

Współczynnik można również nazwać jakością zastępowania powietrza. Wskaźnik osiąga 100 % w wentylacji usuwającej stare powietrze i 50 % w systemie wentylacyjnym mieszającym masy powietrza.

Na podstawie norm krotności wymiany powietrza określa się wymaganą wydajność wentylacji.

Wzór wygląda następująco:

L = n × V pom, gdzie:

L — wydajność, m³/h;
n — normatywna krotność (razy na godzinę);
V pom — objętość pomieszczenia, m³.

Norma krotności domyślnie wynosi 1–2 razy dla pokoi mieszkalnych i 2–3 dla pomieszczeń biurowych. Dla łazienek norma wymiany powietrza zaczyna się od 3–5, a dla kuchni od 5–10.

Normy krotności wymiany powietrza dla pomieszczeń

Ocieplona i szczelna konstrukcja domów prowadzi do obniżenia krotności zastępowania powietrza. W rezultacie szkodliwe mikroorganizmy rozwijają się intensywniej, a ogólna higiena się pogarsza.

W normach i przepisach przedstawiono krytyczne wartości wymiany powietrza, których nieprzestrzeganie z pewnością doprowadzi do problemów.

Wymiana powietrza na przykładzie piwnicy: aby osiągnąć wymaganą krotność, potrzeba kilka otworów nawiewnych i deflektor na rurze wywiewnej dla wzmocnienia odpływu

Dla budynków wielomieszkaniowych, różnych pomieszczeń i budynków wyprowadzono normy krotności wymiany powietrza — w SP 54.13330.2016.

Do poszczególnych pomieszczeń są następujące wymagania:

• kuchnia z urządzeniami gazowymi — 80–100 m³/h;
• kuchnia z płytą elektryczną i bez urządzeń gazowych — 60 m³/h;
• łazienka/prysznic/toaleta — 25 m³/h;
• połączona łazienka z WC — 50 m³/h;
• wspólna pralnia, suszarnia, prasowalnia — 7;
• hall lub korytarz w budynku wielomieszkaniowym — 3;
• pokój mieszkalny w mieszkaniu (pokój dziecięcy, sypialnia) — 3 m³/h na 1 m²; 30 m³/h na osobę, ale nie mniej niż 0,35 razy na godzinę od objętości pomieszczenia;
• klatka schodowa — 3;
• garderoba w akademiku — 1,5;
• pomieszczenie maszynowni windy — 1;
• pomieszczenie z generatorem ciepła o wydajności cieplnej do 50 kW — 1 m³/h dla zamkniętej komory spalania i 100 m³/h dla otwartej;
• spiżarnia do przedmiotów gospodarczych, sprzętu sportowego — 0,5.

Jeśli zainstaluje się kuchenkę gazową w pomieszczeniu z generatorem ciepła, to będą wymagane dodatkowe 100 m³/h wymiany powietrza.

Dla pomieszczeń różnego przeznaczenia krotność dobiera się według SP 60.13330.2016, SP 118.13330.2012 i SP 44.13330.2011.

Do pomiaru krotności wymiany powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych i technicznych o niestandardowym układzie lub rozmiarach — należy korzystać z norm SanPiN i korygować wynik na podstawie własnych obliczeń.

W restauracjach nad każdym źródłem ciepła należy umieścić zarówno nawiew, jak i wywiew, a jeśli te kanały wentylacyjne znajdują się u góry, różnica temperatur między powietrzem wewnętrznym a napływającym nie powinna przekraczać 6 °C

Nowoczesne budynki wyposaża się w autonomiczne zawory powietrzne, które usuwają zastane masy powietrza. Właściciele mieszkań mogą je regulować.

Dodatkowe urządzenia wentylacyjne rozwiązują kwestie związane z maksymalnymi dopuszczalnymi stężeniami substancji szkodliwych. W budynkach mieszkalnych i instytucjach publicznych za dopuszczalne wartości uznaje się 0,1 mg/m³ dla ozonu i 0,005 mg/m³ dla związków zawierających chlor.

Mieszkańcy będą jeszcze bezpieczniejsi, jeśli wykonają mocną wentylację mechaniczną.

Hale i pomieszczenia przemysłowe

W pomieszczeniach produkcyjnych warunki bywają bardziej wymagające, a niekiedy szkodliwe. Krotność wymiany powietrza w halach musi być kilkakrotnie wyższa niż w przypadku innych pomieszczeń.

W pomieszczeniach produkcyjnych potrzebna jest wysokowydajna wymiana powietrza o dużej krotności, a oblicza się ją na podstawie nadmiaru wilgoci, nadmiaru ciepła, substancji wybuchowych i szkodliwych oraz emisji od personelu.

Czynniki przy doborze odpowiedniego wskaźnika wentylacji hali:

1. Procent wilgotności, nadmiar wilgoci w powietrzu. Dotyczy to przede wszystkim zakładów, które w procesach technologicznych używają cieczy.
2. Energia cieplna wytwarzana przez urządzenia. Nadmiar ciepła z maszyn przemysłowych należy usuwać za pomocą wentylacji naturalnej i mechanicznej.
3. Poziom zanieczyszczenia i charakterystyka procesów technologicznych. Dla każdego związku chemicznego istnieje maksymalne dopuszczalne stężenie. Wymianę powietrza oblicza się tak, aby główne substancje szkodliwe występowały w powietrzu w minimalnych ilościach.
4. Intensywność pracy. Ciężki wysiłek fizyczny i intensywna praca umysłowa staną się łatwiejsze i wykonalne przy wysokiej zawartości świeżego powietrza. W przypadku pracy fizycznej chodzi również o bezpieczeństwo.
5. Liczba pracujących w pomieszczeniu w jednym momencie i w ciągu dnia. Każdego pracownika należy zapewnić powietrzem w oparciu o średnie zapotrzebowanie na 1 osobę.

Znaczenie ma również kształt hali i jej objętość. Pierwszy parametr wpływa na ruch mas powietrza, drugi – na zapotrzebowanie na powietrze.

Należy uwzględnić zastój powietrza i jego zawirowania.

Hale bywają malarskie, spawalnicze, montażowe i mechaniczne: z tych pomieszczeń należy usuwać ciepło konwekcyjne i promieniowanie, dym, związki z gazami obojętnymi oraz różne zanieczyszczenia.

Dla obiektów przemysłowych z niebezpiecznymi i lotnymi związkami chemicznymi wymagana jest 45-krotna wymiana. Dla farbiarni – 40. W pomieszczeniach, gdzie pracownicy w znacznym stopniu wykorzystują siłę fizyczną, powietrze należy wymieniać 35 razy na godzinę.

Na terenach produkcyjnych, gdzie proces pracy nie obejmuje skomplikowanej pracy i częstego wysiłku fizycznego – 30. W halach, gdzie praca polega na lekkim wysiłku fizycznym – 25.

Krotność wymiany powietrza dla pomieszczeń przemysłowych podano w SP 118.13330.2012, a także w SP 60.13330.2012 i SP 60.13330.2016 – zaktualizowanych wydaniach SNiP 41-01-2003.

Organizacje medyczne i szpitale

W organizacjach opieki zdrowotnej od jakości powietrza zależy życie pacjentów i szybkość ich powrotu do zdrowia. W szpitalach dziecięcych należy zwracać na to jeszcze większą uwagę. Krotność wymiany powietrza dla placówek medycznych reguluje SP 158.13330.2014.

Najbardziej wymagają wymiany powietrza sale dla pacjentów zakaźnych. Wymagana krotność wymiany powietrza dla nich wynosi 160 m³/h na 1 osobę. Sale dla innych pacjentów (dzieci i dorosłych) potrzebują intensywności wymiany powietrza na poziomie 80 m³/h na 1 osobę.

Wskaźniki w m³/h na 1 osobę dają większą gwarancję, że taka krotność wymiany powietrza wystarczy do utrzymania i poprawy zdrowia leczonych.

Na gabinety lekarskie i laboratoryjne wystarczy 60 m³/h na 1 osobę. Tyle samo świeżego powietrza potrzeba w pomieszczeniach do akupunktury i terapii manualnej, salach gimnastyki leczniczej, a także w gabinetach ze stałymi stanowiskami pracy.

Jeśli krotność wymiany powietrza w szpitalu jest prawidłowa, to zapewniony zostanie idealny skład chemiczny i mikrobiologiczny powietrza przy minimalnym poziomie hałasu i wibracji.

W wielu przypadkach można obejść się bez wysokiej intensywności wymiany powietrza, a także bez szczegółowych norm. W gabinetach tomografii i pracowniach do przyjmowania radiofarmaceutyków wystarcza 6-krotna wymiana powietrza.

Pięć razy na godzinę należy wymieniać powietrze w brudnych strefach DSO/CSO, pomieszczeniach do sanitarnych zabiegów dla pacjentów, pomieszczeniach do przechowywania środków dezynfekujących, sortowania zużytej bielizny, obróbki i mycia naczyń.

W gabinetach, w których przechowuje się preparaty i materiały sterylne, wymagana jest 4-krotna wymiana powietrza. Takiej samej ilości świeżego powietrza potrzebują zabiegowe oraz pomieszczenia wyposażone do badań fluorograficznych i rentgenodiagnostycznych.

Trzykrotną wymianę powietrza uznaje się za normę dla małych warsztatów obsługi sprzętu medycznego, laboratoriów analiz klinicznych, czystych stref oddziału sterylizacji.

Takie same normy dotyczą pomieszczeń do sortowania analiz, holów, gabinetów diagnostyki funkcjonalnej i ultrasonograficznej.

Na oddziale intensywnej terapii i reanimacji wymianę powietrza projektuje się tak, aby zapobiegać rozprzestrzenianiu się produktów spalania, a w tym pomagają również przeciwpożarowe klapy

Dla bufetów i stref spożywania posiłków w szpitalach wymagana jest 2-krotna wymiana powietrza. Zaledwie 1 wymiana powietrza na godzinę wystarcza dla małych gabinetów, w których nie ma ani jednego stałego miejsca pracy.

Tyle samo wystarczy dla małych magazynów z aparaturą i czystymi materiałami, westybuli na parterze, archiwów, punktów informacyjnych, szatni i komórek.

Biura i centra biznesowe

W biurach i placówkach administracyjnych wymagana jest większa ilość świeżego powietrza niż w indywidualnych mieszkaniach. Powodem tego jest duża liczba sprzętu biurowego, intensywna praca umysłowa oraz standardy obsługi klienta.

Kryteria dotyczące wentylacji w biurach:

• duży rozmiar kanałów wentylacyjnych;
• obecność wentylacji mechanicznej i naturalnej;
• efektywna aeracja przy niskim zużyciu energii elektrycznej;
• elastyczne sterowanie systemem wentylacji: możliwość regulacji i dostosowania do zewnętrznych warunków pogodowych;
• wygodne rozmieszczenie elementów wentylacji mechanicznej i naturalnej umożliwiające przeprowadzanie różnego rodzaju prac naprawczych i montażowych;
• zastosowanie cichego sprzętu lub izolacji akustycznej;
• wysokiej jakości wentylacja wywiewna i nawiewna;
• stały dopływ świeżego powietrza, najlepiej z zewnątrz.

Świeże powietrze powinno skutecznie usuwać opary. Warto zwrócić uwagę na nawilżanie i oczyszczanie powietrza, jego chłodzenie lub ogrzewanie przed podaniem do pomieszczeń.

W dużych salach biurowych tworzy się rozbudowany system wentylacji ogólnej i miejscowej z klapami, rozprowadzaczami powietrza, nagrzewnicami, izolacją termiczną i automatycznym sterowaniem

W pokoju pracy na 1 pracownika potrzeba nie mniej niż 20 m³/h. W salach konferencyjnych tyle samo przeznacza się na każdego odwiedzającego. Intensywną wymianę powietrza należy zapewnić w umywalniach i pomieszczeniach sanitarnych — do 15 wymian powietrza na godzinę.

Pomieszczenia dla palących będą wymagały 10-krotnej wymiany powietrza. W biurze zarządcy/zarządców potrzebna jest krotność wymiany powietrza na poziomie 3, w pomieszczeniach technicznych — 1, w pomieszczeniach z kartotekami i magazynach — 0,5. Normy dla biur znajdują się w SP 118.13330.2012 oraz międzynarodowym standardzie ASHRAE 62-1-2004.

Przykłady obliczania krotności wymiany powietrza

Weźmy dla przykładu pomieszczenie o wysokości 3,5 m i powierzchni 60 m², w którym pracuje 15 osób. Zakładamy, że powietrze jest zanieczyszczane tylko przez wzrost stężenia dwutlenku węgla spowodowany oddychaniem.

Najpierw znajdujemy objętość pomieszczenia: V = 3,5 m × 60 m² = 210 m³.

Uwzględniamy, że 1 przeciętny człowiek wydziela 22,6 l dwutlenku węgla na godzinę.

Otrzymujemy, że szkodliwe wydzieliny można obliczyć wzorem B = 22,6 × n, gdzie n odpowiada liczbie osób w pomieszczeniu.

B = 22,6 l/h × 15 = 339 l/h

Dla pomieszczeń maksymalne dopuszczalne stężenie dwutlenku węgla wynosi 1/1000, czyli 0,1%. Przeliczamy to na 1 l/m³. W czystym powietrzu dwutlenku węgla jest około 0,035%. Przeliczamy na 0,35 l/m³.

Obliczymy, ile świeżego powietrza będzie potrzebne dla wszystkich 15 osób:

Q = 339 l/h : 1 l/m³ – 0,35 l/m³ = 339 l/h : 0,65 l/m³ = 521,5 m³/h. W tym przypadku metry sześcienne przeszły do licznika, a godziny — przeciwnie, do mianownika.

Oprócz obliczeń na podstawie substancji szkodliwych, krotność wymiany powietrza ma znaczenie przy regulacji ilości wilgoci i ciepła w pomieszczeniu: odpowiednie wzory pokazano na tym obrazku.

Określamy krotność wymiany powietrza:

N = 521,5 m³/h : 210 m³ = 2,48 raza na godzinę. Wynika, że przy wymianie powietrza na poziomie 2,48 raza na godzinę stężenie dwutlenku węgla pozostanie w granicach normy.

Znajdźmy teraz jednostkową krotność wymiany powietrza na 1 osobę i na 1 m². Objętość pomieszczenia przy tym powinna być nie mniejsza niż 210 m³, a wysokość sufitu — od 3,5 m.

521,5 m³/h : 15 os. = 34,7 m³/h na 1 osobę

521,5 m³/h : 60 m² = 8,7 m³/h na 1 m² powierzchni

Szodliwe wydzieliny (B) są również obliczane za pomocą wzoru:

B = a × b × V × n, gdzie:

a — współczynnik infiltracji;
b — stężenie dwutlenku węgla, l/m³ na 1 godzinę;
V — objętość pomieszczenia, m³;
n — liczba osób.

Zawartość substancji można mierzyć w gramach, a nie w litrach — tak będzie lepiej dla bezpieczeństwa.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Krotność wymiany powietrza dla różnych pomieszczeń sklepu + rysunek:

Aplikacja do obliczania wymiany powietrza dla różnych pomieszczeń:

Podstawowe wartości dla systemu wentylacji, przepływ powietrza:

Krotność wymiany powietrza odzwierciedla zapotrzebowanie pomieszczeń na taką ilość powietrza, przy której normalnie funkcjonują. Wymiana powietrza wyrażana jest w liczbie razy na godzinę lub metrach sześciennych w tym samym okresie. Istnieją również jednostkowe wartości na 1 osobę i 1 metr kwadratowy.

Świeże powietrze najbardziej potrzebne jest w szpitalach, zakładach niebezpiecznych oraz miejscach publicznych. Od wskaźnika minimalnej krotności wymiany powietrza czasami zależy życie, dlatego należy korzystać nie tylko z norm, ale także samodzielnie wszystko obliczać i zapraszać specjalistów.

Mają Państwo pytania dotyczące krotności wymiany powietrza lub związanych z tym parametrów? Prosimy zadawać je w formularzu pod artykułem. Mogą Państwo również wymieniać się cennymi informacjami z innymi czytelnikami. Być może Państwa osobiste doświadczenie w tej kwestii okaże się komuś przydatne.