Jak wykonać obliczenia wentylacji: wzory i przykład obliczeń systemu nawiewno-wyciągowego

Czy marzy Pan/Pani o zdrowym mikroklimacie w domu, aby w żadnym pomieszczeniu nie czuć stęchlizny i wilgoci? Aby dom był naprawdę komfortowy, już na etapie projektowania należy przeprowadzić rzetelne obliczenia wentylacji.

Jeśli podczas budowy domu pominie się ten ważny moment, w przyszłości trzeba będzie rozwiązać cały szereg problemów: od usunięcia pleśni w łazience po nowy remont i instalację systemu przewodów wentylacyjnych. Przyzna Pan/Pani, że niezbyt przyjemnie jest widzieć na kuchennym parapecie lub w rogach pokoju dziecięcego siedliska czarnej pleśni, a także ponownie angażować się w prace remontowe.

W przedstawionym przez nas artykule zebrano przydatne materiały dotyczące obliczania systemów wentylacji, tabele referencyjne. Podano wzory, ilustracje poglądowe i rzeczywisty przykład dla pomieszczeń o różnym przeznaczeniu i określonej powierzchni, zaprezentowany w materiale wideo.

Przyczyny problemów z wentylacją

Przy prawidłowych obliczeniach i fachowym montażu wentylacja domu działa w odpowiednim trybie. Oznacza to, że powietrze w pomieszczeniach mieszkalnych będzie świeże, o normalnej wilgotności i bez nieprzyjemnych zapachów.

Jeżeli natomiast obserwuje się odwrotną sytuację, na przykład stałe zaduch, pleśń w łazience lub inne negatywne zjawiska, to należy sprawdzić stan systemu wentylacyjnego.

Brak charakterystycznych dla okien i drzwi minimalnych szczelin, spowodowany montażem szczelnych konstrukcji plastikowych, przysparza wielu problemów. W takiej sytuacji do domu dostaje się zbyt mało świeżego powietrza, należy zadbać o jego dopływ.

Zanieczyszczenia i rozszczelnienie kanałów wentylacyjnych mogą prowadzić do poważnych problemów z usuwaniem zużytego powietrza, które jest nasycone nieprzyjemnymi zapachami oraz nadmierną parą wodną.

W rezultacie w pomieszczeniach gospodarczych mogą pojawić się kolonie grzybów, co negatywnie wpływa na zdrowie ludzi i może prowadzić do szeregu poważnych chorób.

Zaparowane okna, pleśń i grzyby w łazience, duszność – to wszystko wyraźne oznaki, że pomieszczenia mieszkalne są niewłaściwie wentylowane.

Zdarza się jednak, że elementy systemu wentylacyjnego działają doskonale, ale opisane wyżej problemy pozostają nierozwiązane. Być może obliczenia systemu wentylacyjnego dla konkretnego domu lub mieszkania zostały przeprowadzone nieprawidłowo.

Negatywny wpływ na wentylację pomieszczeń mogą mieć ich przeróbki, zmiana układu, dobudowy, montaż wspomnianych wcześniej okien plastikowych itp. W przypadku tak znaczących zmian warto ponownie przeprowadzić obliczenia i zmodernizować istniejący system wentylacyjny zgodnie z nowymi danymi.

Jednym z prostych sposobów wykrycia problemów z wentylacją jest sprawdzenie obecności ciągu. Do kratki otworu wywiewnego należy przyłożyć zapaloną zapałkę lub cienką kartkę papieru. Nie należy używać otwartego ognia do takiego sprawdzenia, jeśli w pomieszczeniu znajduje się gazowe urządzenie grzewcze.

Zbyt szczelne drzwi wewnętrzne mogą utrudniać normalną cyrkulację powietrza w domu, rozwiązaniem problemu będą specjalne kratki lub otwory.

Jeśli płomień lub papier odchyla się wyraźnie w stronę wywiewu, ciąg jest obecny. Jeśli tak się nie dzieje lub odchylenie jest słabe, nieregularne, problem z odprowadzaniem zużytego powietrza staje się oczywisty. Przyczyną mogą być zanieczyszczenia lub uszkodzenie kanału wentylacyjnego wskutek nieumiejętnego remontu.

Nie zawsze jest możliwość usunięcia usterki, rozwiązaniem problemu często staje się montaż dodatkowych urządzeń wywiewnych. Przed ich instalacją warto również przeprowadzić niezbędne obliczenia.

Można określić obecność lub brak normalnego ciągu w wyciągowej instalacji wentylacyjnej domu za pomocą płomienia lub cienkiej kartki papieru.

Jak obliczyć wymianę powietrza?

Wszystkie obliczenia dotyczące systemów wentylacyjnych sprowadzają się do określenia objętości powietrza w pomieszczeniu. Takim pomieszczeniem może być zarówno pojedynczy pokój, jak i zespół pomieszczeń w konkretnym domu lub mieszkaniu.

Na podstawie tych danych oraz informacji z dokumentów normatywnych oblicza się podstawowe parametry systemu wentylacyjnego, takie jak liczba i przekrój przewodów wentylacyjnych, moc wentylatorów itp.

Istnieją specjalistyczne metody obliczeniowe, które pozwalają obliczyć nie tylko wymianę mas powietrza w pomieszczeniu, ale także usuwanie energii cieplnej, zmianę wilgotności, usuwanie zanieczyszczeń itp. Takie obliczenia wykonuje się zazwyczaj dla budynków przemysłowych, socjalnych lub o jakimś specjalistycznym przeznaczeniu.

Jeśli istnieje potrzeba lub chęć wykonania tak szczegółowych obliczeń, najlepiej zwrócić się do inżyniera, który przestudiował podobne metody.

Do samodzielnych obliczeń w pomieszczeniach mieszkalnych stosuje się następujące opcje:

• według krotności;
• według norm sanitarno-higienicznych;
• według powierzchni.

Wszystkie te metody są stosunkowo proste; po zrozumieniu ich istoty nawet osoba niebędąca specjalistą może obliczyć podstawowe parametry swojego systemu wentylacyjnego. Najłatwiej skorzystać z obliczeń według powierzchni. Za podstawę przyjmuje się następującą normę: każdego godziny do domu musi napływać trzy metry sześcienne świeżego powietrza na każdy metr kwadratowy powierzchni.

Liczba osób stale zamieszkujących dom nie jest przy tym uwzględniana.

System wentylacyjny w budynkach mieszkalnych jest tak zaprojektowany, aby powietrze napływało przez sypialnię i salon, a usuwało się z kuchni i łazienki.

Obliczanie według norm sanitarno-higienicznych jest również stosunkowo proste. W tym przypadku do obliczeń używa się nie powierzchni, ale danych o liczbie stałych i tymczasowych mieszkańców.

Dla każdej osoby stale zamieszkującej należy zapewnić dopływ świeżego powietrza w ilości 60 metrów sześciennych na godzinę. Jeśli w pomieszczeniu regularnie przebywają tymczasowi goście, to na każdą taką osobę należy dodać jeszcze 20 metrów sześciennych na godzinę.

Nieco bardziej skomplikowane jest obliczenie według krotności wymiany powietrza. Przy jego wykonywaniu uwzględnia się przeznaczenie każdego pojedynczego pomieszczenia oraz normy dotyczące krotności wymiany powietrza dla każdego z nich.

Krotnością wymiany powietrza nazywa się współczynnik odzwierciedlający liczbę całkowitych wymian zużytego powietrza w pomieszczeniu w ciągu jednej godziny. Odpowiednie dane znajdują się w specjalnej tabeli normatywnej (SNiP 2.08.01-89* Budynki mieszkalne, załącznik 4).

Za pomocą tej tabeli wykonuje się obliczenia wentylacji domu według krotności. Odpowiednie współczynniki odzwierciedlają krotność wymiany powietrza na jednostkę czasu w zależności od przeznaczenia pomieszczenia.

Ilość powietrza, która powinna być odnowiona w ciągu godziny, można obliczyć według wzoru:

L=N*V,

Gdzie:

• N – krotność wymiany powietrza na godzinę, wzięta z tabeli;
• V – objętość pomieszczenia, m³.

Objętość każdego pomieszczenia obliczyć bardzo prosto, w tym celu należy pomnożyć powierzchnię pokoju przez jego wysokość. Następnie dla każdego pomieszczenia oblicza się objętość wymiany powietrza na godzinę według powyższego wzoru.

Wskaźnik L dla każdego pokoju sumuje się, a wartość końcowa pozwala uzyskać obraz tego, ile dokładnie świeżego powietrza powinno napływać do pomieszczenia na jednostkę czasu.

Oczywiście, przez kanały wyciągowe powinno być usuwane dokładnie tyle samo zużytego powietrza. W tym samym pomieszczeniu nie instaluje się jednocześnie wentylacji nawiewnej i wywiewnej. Zazwyczaj dopływ powietrza odbywa się przez „czyste” pomieszczenia: sypialnię, pokój dziecięcy, salon, gabinet itp.

Wentylację wywiewną w łazience lub pomieszczeniu sanitarnym instaluje się w górnej części ściany, wbudowany wentylator pracuje w trybie automatycznym

Usuwa się natomiast powietrze z pomieszczeń pomocniczych: toalety, łazienki, kuchni itp. Jest to rozsądne, ponieważ nieprzyjemne zapachy charakterystyczne dla tych pomieszczeń nie rozprzestrzeniają się po domu, ale są natychmiast wyprowadzane na zewnątrz, co czyni mieszkanie w domu bardziej komfortowym.

Dlatego przy obliczeniach przyjmuje się normę tylko dla wentylacji nawiewnej lub tylko dla wywiewnej, jak jest to odzwierciedlone w tabeli norm.

Jeśli powietrze nie musi być dostarczane do konkretnego pomieszczenia ani usuwane z niego, w odpowiedniej kolumnie znajduje się myślnik. Dla niektórych pomieszczeń podano minimalną wartość krotności wymiany powietrza. Jeśli obliczona wartość jest poniżej minimalnej, należy do obliczeń użyć wartości tabelarycznej.

Jeśli problemy z wentylacją ujawniły się już po przeprowadzonym remoncie w domu, można zamontować w ścianie zawory nawiewne i wywiewne

Oczywiście w domu mogą znaleźć się pomieszczenia, których przeznaczenie nie jest odzwierciedlone w tabeli. W takich przypadkach stosuje się normy przyjęte dla pomieszczeń mieszkalnych, tj. 3 m³ na każdy metr kwadratowy pokoju. Należy po prostu pomnożyć powierzchnię pokoju przez 3, a uzyskaną wartość przyjąć jako normatywną krotność wymiany powietrza.

Wszystkie wartości krotności wymiany powietrza L należy zaokrąglić w górę, aby były wielokrotnościami pięciu. Teraz należy obliczyć sumę krotności wymiany powietrza L dla pomieszczeń, przez które odbywa się dopływ powietrza. Osobno sumuje się krotność wymiany powietrza L tych pomieszczeń, z których usuwa się zużyte powietrze.

Jeżeli wynik obliczeń nie spełnia wymogów sanitarnych, instaluje się zawór nawiewny, bryzer lub wyciąg przez ścianę, modernizuje się istniejący system lub wykonuje się jego czyszczenie.

Zimne powietrze zewnętrzne może negatywnie wpłynąć na jakość ogrzewania w domu, dlatego w takich sytuacjach stosuje się urządzenia wentylacyjne z rekuperatorem

Następnie należy porównać te dwa wskaźniki. Jeżeli L nawiewu jest wyższe niż L wyciągu, należy zwiększyć wskaźniki dla tych pomieszczeń, dla których w obliczeniach zastosowano wartości minimalne.

Przykłady obliczeń ilości wymiany powietrza

Aby przeprowadzić obliczenia dla systemu wentylacyjnego według krotności, najpierw należy sporządzić listę wszystkich pomieszczeń w domu, zanotować ich powierzchnię i wysokość sufitów.

Na przykład w hipotetycznym domu znajdują się następujące pomieszczenia:

• Sypialnia – 27 m²;
• Salon – 38 m²;
• Gabinet – 18 m²;
• Pokój dziecięcy – 12 m²;
• Kuchnia – 20 m²;
• Toaleta – 3 m²;
• Łazienka – 4 m²;
• Korytarz – 8 m².

Biorąc pod uwagę, że wysokość sufitu we wszystkich pomieszczeniach wynosi trzy metry, obliczamy odpowiednie objętości powietrza:

• Sypialnia – 81 m³;
• Salon – 114 m³;
• Gabinet – 54 m³;
• Pokój dziecięcy – 36 m³;
• Kuchnia – 60 m³;
• Toaleta – 9 m³;
• Łazienka – 12 m³;
• Korytarz – 24 m³.

Teraz, korzystając z powyższej tabeli, należy przeprowadzić obliczenia wentylacji pomieszczenia z uwzględnieniem krotności wymiany powietrza, zwiększając każdy wskaźnik do wartości będącej wielokrotnością pięciu:

• Sypialnia – 81 m³ * 1 = 85 m³;
• Salon – 38 m² * 3 = 115 m³;
• Gabinet – 54 m³ * 1 = 55 m³;
• Pokój dziecięcy – 36 m³ * 1 = 40 m³;
• Kuchnia – 60 m³ – nie mniej niż 90 m³;
• Toaleta – 9 m³ nie mniej niż 50 m³;
• Łazienka – 12 m³ nie mniej niż 25 m³.

Informacje o normach dla korytarza nie są zawarte w tabeli, dlatego w obliczeniach dane dotyczące tego małego pomieszczenia nie zostały uwzględnione. Dla salonu wykonano obliczenia według powierzchni z uwzględnieniem normy trzech metrów sześciennych na każdy metr powierzchni.

Prawidłowo zorganizowany system wentylacji zapewni odpowiednią wymianę powietrza w salonie. Przy projektowaniu należy koniecznie uwzględnić wymagania i normy SNiP.

Teraz należy osobno zsumować dane dotyczące pomieszczeń, w których odbywa się nawiew powietrza, i osobno – pomieszczeń, w których zainstalowane są urządzenia wyciągowe.

Objętość wymiany powietrza dla nawiewu:

• Sypialnia – 81 m³ * 1 = 85 m³/h;
• Salon – 38 m² * 3 = 115 m³/h;
• Gabinet – 54 m³ * 1 = 55 m³/h;
• Pokój dziecięcy – 36 m³ * 1 = 40 m³/h;

Razem: 295 m³/h.

Objętość wymiany powietrza dla wyciągu:

• Kuchnia – 60 m³ — nie mniej niż 90 m³/h;
• Toaleta – 9 m³ — nie mniej niż 50 m³/h;
• Łazienka – 12 m³ — nie mniej niż 25 m³/h.

Razem: 165 m³/h.

Teraz należy porównać otrzymane sumy. Oczywiste jest, że wymagany dopływ przekracza wywiew o 130 m³/h (295 m³/h - 165 m³/h).

Aby wyeliminować tę różnicę, należy zwiększyć wielkości wymiany powietrza dla wywiewu, na przykład zwiększając wartości dla kuchni. W praktyce dokonuje się tego, na przykład, poprzez wymianę przewodów wentylacyjnych na kanały o większym przekroju.

Zasady obliczania powierzchni kanałów powietrznych do wymiany lub modernizacji systemu wentylacji przedstawiono tutaj. Zalecamy zapoznanie się z użytecznym materiałem.

Po wprowadzeniu poprawek wyniki obliczeń będą wyglądać następująco:

Wielkość wymiany powietrza dla nawiewu:

• Sypialnia – 81 m³ * 1 = 85 m³/h;
• Salon – 38 m² * 3 = 115 m³/h;
• Gabinet – 54 m³ * 1 = 55 m³/h;
• Pokój dziecięcy – 36 m³ * 1 = 40 m³/h;

Razem: 295 m³/h.

Wielkość wymiany powietrza dla wywiewu:

• Kuchnia – 60 m³ — 220 m³/h;
• Toaleta – 9 m³ — nie mniej niż 50 m³/h;
• Łazienka – 12 m³ — nie mniej niż 25 m³/h.

Razem: 295 m³/h.

Wielkości dla nawiewu i wywiewu są równe, co spełnia wymagania przy obliczeniach wymiany powietrza według krotności.

Obliczenie systemu wentylacji dla kuchni jest również niezwykle ważne. Szczególnie, jeśli stosuje się tam gazowe urządzenia do przygotowywania posiłków.

Obliczenie wymiany powietrza zgodnie z normami sanitarnymi jest znacznie prostsze. Załóżmy, że w domu rozpatrzonym powyżej na stałe mieszkają dwie osoby, a kolejne dwie przebywają w pomieszczeniu nieregularnie.

Obliczenia przeprowadza się oddzielnie dla każdego pomieszczenia zgodnie z normą 60 m³\os dla stałych mieszkańców i 20 m³\h dla gości tymczasowych:

• Sypialnia – 2 os * 60 = 120 m³\h;
• Gabinet – 1 os * 60 = 60 m³\h;
• Salon 2 os * 60 + 2 os * 20 = 160 m³\h;
• Pokój dziecięcy 1 os * 60 = 60 m³\h.

Razem dla nawiewu — 400 m³\h.

Dla liczby stałych i tymczasowych mieszkańców domu nie istnieją ścisłe reguły, liczby te określa się na podstawie rzeczywistej sytuacji i zdrowego rozsądku.

Odpowiednia objętość powietrza, dostarczana w odpowiednim czasie do łazienki, oraz terminowe usuwanie zużytego powietrza umożliwiają zapobieganie tworzeniu się stęchłego powietrza i pojawianiu się pleśni.

Wywiew oblicza się według norm podanych w powyższej tabeli i zwiększa do sumarycznej wartości dla nawiewu:

• Kuchnia – 60 m³ — 300 m³/h;
• Toaleta – 9 m³ — nie mniej niż 50 m³/h;
• Łazienka – 12 m³ — nie mniej niż 50 m³/h.

Razem dla wywiewu: 400 m³/h.

Zwiększono wymianę powietrza dla kuchni i łazienki. Niedostateczną objętość wywiewu można podzielić między wszystkie pomieszczenia, w których zainstalowano wentylację wywiewną. Lub zwiększyć ten wskaźnik tylko dla jednego pomieszczenia, tak jak to zrobiono przy obliczeniach według krotności.

Zgodnie z normami sanitarnymi wymianę powietrza oblicza się w podobny sposób. Załóżmy, że powierzchnia domu wynosi 130 m². Wówczas wymiana powietrza nawiewanego powinna wynosić 130 m² * 3 m³/h = 390 m³/h.

Pozostaje rozdzielić tę objętość na pomieszczenia według wywiewu, na przykład w następujący sposób:

• Kuchnia – 60 m³ — 290 m³/h;
• Toaleta – 9 m³ — nie mniej niż 50 m³/h;
• Łazienka – 12 m³ — nie mniej niż 50 m³/h.

Razem wywiew: 390 m³/h.

Bilans wymiany powietrza jest jednym z podstawowych wskaźników przy projektowaniu systemów wentylacyjnych. Dalsze obliczenia wykonywane są na podstawie tych danych.

Jak dobrać przekrój przewodu wentylacyjnego?

System wentylacji, jak wiadomo, może być kanałowy lub bezkanałowy. W pierwszym przypadku należy prawidłowo dobrać przekrój kanałów. Jeśli zdecydowano się na montaż konstrukcji o przekroju prostokątnym, to stosunek długości do szerokości powinien wynosić około 3:1.

Długość i szerokość przekroju kanałowych przewodów wentylacyjnych o konfiguracji prostokątnej powinny mieć stosunek trzy do jednego, aby zmniejszyć poziom hałasu

Standardowa prędkość przepływu powietrza w głównym kanale wentylacyjnym powinna wynosić około pięciu metrów na sekundę, a w odgałęzieniach – do trzech metrów na sekundę. Zapewni to pracę systemu przy minimalnym poziomie hałasu. Prędkość przepływu powietrza w dużej mierze zależy od pola przekroju przewodu wentylacyjnego.

Aby dobrać wymiary konstrukcji, można skorzystać ze specjalnych tabel obliczeniowych. W takiej tabeli należy wybrać z lewej strony objętość wymiany powietrza, na przykład 400 m³/h, a z góry wybrać wartość prędkości – pięć metrów na sekundę.

Następnie należy znaleźć przecięcie linii poziomej dla wymiany powietrza z linią pionową dla prędkości.

Za pomocą tego wykresu oblicza się przekrój przewodów wentylacyjnych dla systemu wentylacji kanałowej. Prędkość przepływu w kanale głównym nie powinna przekraczać 5 m/s

Od tego miejsca przecięcia prowadzi się linię w dół do krzywej, na podstawie której można określić odpowiedni przekrój. Dla przewodu prostokątnego będzie to wartość pola powierzchni, a dla okrągłego – średnica w milimetrach. Najpierw wykonuje się obliczenia dla przewodu głównego, a następnie – dla odgałęzień.

W ten sposób wykonuje się obliczenia, jeśli w domu planowany jest tylko jeden kanał wywiewny. Jeśli natomiast przewiduje się zainstalowanie kilku kanałów wywiewnych, to całkowitą objętość przewodu wywiewnego należy podzielić przez liczbę kanałów, a następnie przeprowadzić obliczenia według opisanego schematu.

Ta tabela umożliwia dobór przekroju przewodu wentylacyjnego dla wentylacji kanałowej, z uwzględnieniem objętości i prędkości przepływu powietrza.

Ponadto istnieją wyspecjalizowane programy obliczeniowe, za pomocą których można wykonać podobne obliczenia. Dla mieszkań i domów mieszkalnych takie programy mogą być nawet wygodniejsze, ponieważ dają dokładniejszy wynik.

Na prawidłową wymianę powietrza wpływa zjawisko ciągu wstecznego, z którego specyfiką i sposobami walki zapozna zalecany przez nas artykuł.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Film #1. Przydatne informacje dotyczące zasad działania systemu wentylacyjnego:

Film #2. Wraz z zużytym powietrzem z domu ucieka również ciepło. Tutaj w sposób obrazowy przedstawiono obliczenia strat ciepła związanych z pracą systemu wentylacji:

Prawidłowe obliczenie wentylacji to podstawa jej sprawnego funkcjonowania i gwarancja korzystnego mikroklimatu w domu lub mieszkaniu. Znajomość podstawowych parametrów, na których opierają się takie obliczenia, pozwoli nie tylko poprawnie zaprojektować system wentylacji podczas budowy, ale także skorygować jego stan, jeśli okoliczności się zmienią.

Czy chcieliby Państwo podzielić się własnym doświadczeniem w obliczaniu i konstruowaniu wentylacji? Czy pojawiły się pytania podczas zapoznawania się z informacjami? Czy znaleźli Państwo niedociągnięcia w tekście? Prosimy o pozostawienie komentarza w bloku znajdującym się pod tekstem artykułu.