Эффективность каждой вентиляционной системы зависит не только от грамотности проектного решения. Вентилятор является «сердцем» таких инженерных коммуникаций. От выбора производительности данного оборудования полностью зависит, насколько эффективной будет вентсистема, сможет ли она обеспечивать необходимые приток и отведение воздуха. На практике применяют различные виды оборудования – бытовые вытяжные вентиляторы с обратным клапаном, без клапана, промышленные вытяжные центробежные, приточные модели, оснащенные фильтром, сверхтихие для установки в жилых помещениях и многие другие. Эти и другие характеристики вентиляционной системы и помещения влияют на производительность вентиляторов. Рассмотрим, как рассчитать производительность вентилятора для эффективной вентиляции.
По какой формуле производится расчет производительности вентилятора
Производительность – важная характеристика любого приточного или вытяжного вентилятора, которая свидетельствует о возможности оборудования за единицу времени перемещать определенное количество воздуха. Параметр производительности существует как для осевого, так и для центробежного вентилятора. Данная характеристика может быть в пределах 1-1000 м3/с. Рассчитывается производительность (Q) по следующей формуле:
Q = V/t
где:
- V – объем воздуха:
- t – интервал времени.
Объем измеряется в кубических метрах (м3), а время – в часах (ч).
Приведенная формула – основная, из которой появились ее производные для более удобного расчета производительности вентиляторов в зависимости от известных данных, особенностей помещения. Производные формулы не конкурируют между собой, а используются каждая в своих условиях. Рассмотрим формулы для расчета производительности вентиляции.
Расчет мощности вентилятора по кратности воздухообмена
Кратность воздухообмена показывает, сколько раз вентилятор введет или выведет воздух в объеме, равном объему вентилируемого помещения. Формула расчета по кратности выглядит так:
Q=V * k
где:
- V – объем вентилируемого помещения, м3;
- k – необходимая кратность обновления воздуха, час.
Выбирать такой способ расчета производительности необходимо, если:
- Вентилятор устанавливается в типовом помещении – известны обычные нормы загрязнения в нем (санузлы, ванные, кухни, жилые комнаты, небольшие офисы).
- Неизвестно точно, сколько людей постоянно находится в помещении или их количество “бытовое” – 1-4 человек, как одна семья.
Часто при таком расчете покупают вытяжные вентиляторы бесшумные. Поскольку формула применяется обычно для бытовых помещений, где люди часто проводят время, отдыхая или занимаясь повседневными делами.
Данный метод удобен тем, что стандарты Украины определяют необходимую кратность воздухообмена для того или иного помещения. Например, для санузла k будет равен 5-10, для кухни – 6-12, для жилой комнаты 0,5-1.
Поскольку формула учитывает государственные стандарты и привязана к специфике помещений, она применяется чаще всего. В 80 % случаев, когда выполняется подключение вытяжных вентиляторов в Киеве в бытовых условиях, расчет производительности осуществляется именно так.
Как рассчитать мощность вентилятора: формула по количеству людей в помещении
Этот способ используется, когда известно, сколько примерно людей будет находиться в помещении. Иногда расчет по кратности, приведенный выше, может оказаться ошибочным. Например, если в комнате небольшого объема находится много людей, то расчет по кратности не применяется.
Государственные стандарты также указывают необходимое количество воздуха на одного человека для некоторых типов помещений. Для других типов помещений нормы были выведены на практике. Рекомендации следующие (приведен объем на одного человека):
- спальни, гостиные или другие жилые, «обычные» помещения – 30-40 м3/ч;
- обычные офисы – 30-40 м³/ч, open space (без капитальных перегородок) – 40-60 м³/ч;
- зал кафе и ресторана – 40-60 м3/ч (но не для кухни, здесь другой расчет);
- учебные помещения для детей дошкольного возраста – 40-60 м3/ч, для школьников и старше – 30-40 м3/ч;
- магазины, торговые точки с большой площадью – 40-50 м3/ч;
- кинотеатры, театральные залы – 40-60 м3/ч;
- спортзалы – 50-100 м3/ч или даже больше.
Часто по такому методу производится расчет промышленного осевого вентилятора. Эта формула применяется в просторных общественных помещениях, поскольку такой вентилятор имеет большую производительность.
Несмотря на то, что нормативы для жилых комнат также приведены в списке выше, на практике для таких помещений чаще используют расчет по кратности, а не по количеству людей. Расчет по кратности также применяется для ванной, санузла (даже общественного).
Формула для такого расчета выглядит так:
Q=v * N
где:
- Q – это производительность вентилятора, расход воздуха (м3/ч);
- v – норма объема воздуха на одного человека;
- N – количество людей.
Важно понимать, что поскольку количество людей в помещении обычно не является постоянным, то в расчетах для N следует использовать максимальное значение. Так вентиляция справится с пиковой нагрузкой. То есть, если спортзал рассчитан на 30 человек, а в течение дня его часто посещают только 15, то расчет все равно должен быть сделан на 30 человек. Однако для энергоэффективности можно отдать предпочтение автоматике для вентиляции. Например, датчик углекислого газа будет измерять его концентрацию в воздухе и увеличивать интенсивность работы вентиляторов, когда это необходимо (когда людей стало больше). Но чтобы система работала правильно, вентилятор все же должен «уметь» работать на производительности, способной обрабатывать пиковые загрязнения воздуха.
Различная производительность вентилятора: формула по кратности и количеству людей – это не одно и то же
Важно понимать, что формула расчета производительности вентилятора по кратности и количеству людей – это разные инструменты. Они используются в разных условиях и дают разные результаты.
Например, есть помещение объемом 87,5 м3 (длина 7 м, ширина 5 м, высота 2,5 м). Предположим, это комната, в которой люди не испытывают серьезных нагрузок и нет источников загрязнения воздуха. Поэтому кратность воздухообмена допускается равной 1. Получается, что можно использовать вытяжные осевые вентиляторы с расходом 87,5 м³/ч, которая была получена по формуле расчета по кратности – Q=V * k.
Но если известно, что в этой комнате находится 5 человек, то мы также знаем, что на одного человека, не испытывающего нагрузки, требуется около 30 м3 воздуха. По формуле расчета по количеству людей получается 150 м3/ч – Q=v * N.
Разница между результатами почти в 2 раза. Поэтому важно правильно выбрать формулу расчета. Мы рекомендуем:
- Для типовых помещений с известными источниками загрязнений рассчитывать по кратности.
- Для общественных помещений с известным количеством людей – по пиковому количеству людей.
- При сомнениях в выборе формулы, провести расчет по двум и выбрать максимальный результата производительности вентилятора.
Как рассчитывается мощность вытяжного вентилятора осевого и центробежного типа
Наиболее популярными являются осевые и центробежные вентиляторы, которые еще называют радиальными. Особенностью осевых являются небольшие габариты и простота. Их корпус характеризуется цилиндрической формой. Рабочее колесо располагается внутри, оно свободно вращается.
Радиальные вентиляторы – конструкция, сочетающая в себе рабочее колесо, спиральный корпус, привод и вал. Такое оборудование монтируется на специализированной раме, которая называется станиной.
Основные отличия между осевым и центробежным вентилятором
Центробежное и осевое вентиляционное оборудование отличается принципом функционирования. В осевом вентиляторе происходит движение воздушного потока от входного к выходному патрубку параллельно оси вала. В центробежных – воздух сначала движется вдоль оси вала, а затем меняет направление движения на перпендикулярное оси.
Осевое оборудование характеризуется экономичностью, компактностью и способностью обеспечивать перемещение на небольшие расстояния больших объемов воздуха. Чаще всего в осевых вентиляторах привод находится внутри корпуса. Скорость вращения рабочего колеса выше по сравнению с центробежными вентиляторами, что обусловливает и высокий уровень шума. Распространенный в быту вариант – вентиляторы вытяжные бытовой 100 мм осевого типа. Он чаще всего монтируется в вентиляционных системах домов, квартир, небольших и средних общественных помещений. Могут оснащаться автоматикой.
Центробежные вентиляторы характеризуются наличием значительного количества модификаций и чаще всего используются в промышленных производственных масштабах. Часто оснащаются автоматикой. Например, распространены центробежные вытяжные вентиляторы с гигростатом, таймером, датчиками качества воздуха и другой электроникой. Данное оборудование способно бесперебойно функционировать в обширном температурном диапазоне, выдерживать значительные нагрузки. Конструкция радиальных вентиляторов характеризуется громоздкостью, поэтому их монтаж предполагает наличие соответствующей площадки.
Производительность осевых вентиляторов
Производительность осевого вентилятора может быть рассчитана по всем формулам, приведенным выше. Но у него есть одна особенность – он может обрабатывать объемные воздушные массы, но практически не создает давления. Поэтому он теряет производительность, если воздушный поток встречает на своем пути значительное сопротивление. Например:
- если воздух проходит по длинным вентиляционным воздуховодам, то он испытывает сопротивление;
- каждый поворот канала оказывает сопротивление;
- гофрированные каналы снижают производительность осевого вентилятора;
- если в системе есть фильтр, то воздух также будет задерживаться.
Поэтому, если приобретается осевой вентилятор на 100 м3/ч и устанавливается в систему с большим сопротивлением для воздушного потока, то на практике производительность окажется значительно меньше. Тяга будет недостаточной. Чтобы этого не происходило, осевые вентиляторы рекомендуются для монтажа в систему с коротким воздушным каналом (обычно до 2-5 м), без поворотов и других источников сопротивления.
Часто осевые вентиляторы применяются в санузлах, ванных комнатах или при установке непосредственно в вентиляционную шахту. Существуют модели как бытового, так и промышленного назначения.
Производительность центробежных вентиляторов
Центробежный вентилятор способен создать в системе более высокое давление. Поэтому выбирать его необходимо для случаев, когда имеются длинные воздуховоды, множество поворотов, воздушный фильтр, решетка вентиляционная с мелкой сеткой и другие элементы, оказывающие аэродинамическое сопротивление. В таких условиях центробежный вентилятор способен обеспечить достаточную тягу.
Расчет производительности происходит с определенными особенностями. Производители указывают расход центробежного вентилятора в объеме воздуха в час при определенном давлении (обычно в виде графика зависимости). Поэтому при расчете нужно определить сопротивление всех комплектующих в вентиляцию (может быть указано в характеристиках) и выяснить сопротивление всей системы. После этого выбрать центробежный вентилятор с необходимой производительностью при данном сопротивлении.
Как учитывать запас при расчете производительности вентиляторов для вентиляции
Запас производительности – это гарантия того, что вентиляционная система точно справится со своей задачей при любой штатной нагрузке и будет работать в течение длительного времени исправно и без перерасхода ресурсов. Основываясь на своей практике, мы дадим следующие рекомендации по расчету запаса:
- Базовый запас производительности должен составлять 20-30 %.
- Если в системе есть элементы, создающие аэродинамическое сопротивление, то запас увеличивается – 30-50 %.
- Запас можно уменьшить до 10-20 %, если воздушный канал до 2-5 м, без поворотов и фильтров.
К элементам, создающим аэродинамическое сопротивление, которые увеличивают запас, относятся:
- гофрированные трубы;
- воздуховоды длиной более 2-5 м (сопротивление зависит от диаметра, формы сечения, материала, скорости потока);
- повороты воздуховодов (также есть зависимость от диаметра, формы сечения, материала, скорости потока);
- обратные клапаны;
- фильтры;
- решетки с мелкими ячейками.
Помимо того, что это увеличивает запас, необходимо еще правильно выбрать обратный клапан, фильтр и другие элементы для имеющейся системы вентиляции. Иначе они будут неэффективны. А также стоит понимать, что в таких условиях нужно использовать центробежный вентилятор.
Пример расчета производительности вентилятора для вентиляционной системы
Рассмотрим два примера для наглядности. В первом случае имеем ванную комнату длиной 4 м и шириной 3 м, высота потолка 2,5 м. В системе есть вентиляционное отверстие с прямым воздушным каналом, который выходит в общую шахту.
Находим объем комнаты – 30 м3. Используя формулу расчета по кратности, Q=V * k, находим производительность вентилятора. Для ванной рекомендованная кратность k – 6-9. Возьмем среднее значение 7. Получается Q=30 * 7=210 м3/ч.
Учитывая особенности вентиляционной системы, запас можно взять небольшим – 10-20 %. Таким образом, вентилятор должен иметь производительность 210+20 %=252 м3/ч. Округлять нужно в большую сторону.
Для такой вентиляционной системы подойдет осевой вентилятор. Для ванной рекомендуется выбирать тихую модель. Советуем изучить принцип работы вытяжного вентилятора с таймером, датчиком движения или влажности для обеспечения автоматики.
Второй пример. Есть офис в составе офисного здания. Стороны помещения 5 м и 7 м, высота потолка 3 м. В офисе постоянно находится 7 человек. Вентиляционный канал имеет длину 10 м и 2 поворота.
Согласно характеристикам материалов (указываются в паспорте) для каждого метра воздуховода требуется давление 4 Па, следовательно, для 10 м – 40 Па. Каждый поворот требует 30 Па, для двух поворотов нужно 60 Па. В сумме получается 100 Па – такое давление должен создавать вентилятор. Это может сделать центробежный.
Для расчета производительности используется формула по количеству людей. На каждого человека в офисе требуется 30-40 м3/ч. Людей в офисе 7. Находим производительность Q=v * N=40 * 7=280 м3/ч. Исходя из особенностей вентиляционной системы, добавляем большой запас – 40 %. Получаем 280+40 %=392 м3/ч. И округляем в большую сторону. При этом важно учесть, что вентилятор с такой производительностью должен создавать давление 100 Па.
Использовать осевой вентилятор в такой системе не получится. Он не создаст необходимого давления, даже если будет соответствующий расход воздуха.
Несмотря на наглядные примеры, для окончательного расчета производительности вентиляторов, перед их покупкой рекомендуем обратиться к специалистам, которые учтут все особенности и тонкости именно вашего помещения.
Что будет, если производительность вентилятора рассчитана неправильно
Если расчет производительности вентилятора выполнен неправильно, то возникают следующие последствия:
- Вентиляция не справляется со своей задачей, если производительность слишком мала.
- Вентилятор всегда работает на максимум и быстрее изнашивается, если его производительность недостаточна.
- Больше шума и потребления электроэнергии. Это будет даже при избыточной производительности. Тогда затраты и шум просто неоправданны. А если производительность недостаточна, то это возникает из-за постоянной работы на полную мощность.
Мы рассмотрели, как рассчитывается производительность вентиляторов, разобрали разницу в этом для осевых и центробежных типов и привели примеры.
