Расчет основных параметров противодымных систем вентиляции и их проектирование

Алгоритм выполнения расчетов

При проектировании, настройке или модификации уже действующей вентиляционной системы обязательно выполняются расчеты воздуховода. Это необходимо для того, чтобы правильно определить его параметры с учетом оптимальных характеристик производительности и шума в актуальных условиях.

При выполнении расчетов большое значение имеют результаты замеров расхода и скорости движения воздуха в воздушном канале.

Расход воздуха – объем воздушной массы, поступающий в систему вентиляции за единицу времени. Как правило, этот показатель измеряется в м³/ч.

Скорость движения – величина, которая показывает, насколько быстро воздух перемещается в системе вентиляции. Этот показатель измеряется в м/с.

Если известны эти два показателя, можно рассчитать площадь круглых и прямоугольных сечений, а также давление, необходимое для преодоления локального сопротивления или трения.

Составляя схему, нужно выбрать угол зрения с того фасада здания, который расположен в нижней части планировки. Воздуховоды отображаются сплошными толстыми линиями

Чаще всего используется следующий алгоритм проведения вычислений:

1. Составление аксонометрической схемы, в которой перечисляются все элементы.
2. На базе этой схемы рассчитывается длина каждого канала.
3. Измеряется расход воздуха.
4. Определяется скорость потока и давление на каждом участке системы.
5. Выполняется расчет потерь на трение.
6. С использованием нужного коэффициента выполняется расчет потерь давления при преодолении локального сопротивления.

При выполнении расчетов на каждом участке сети воздухораспределения получаются разные результаты. Все данные нужно уравнять посредством диафрагм с веткой наибольшего сопротивления.

Вычисление площади сечения и диаметра

Правильный расчет площади круглых и прямоугольных сечений очень важен. Неподходящий размер сечения не позволит обеспечить нужный воздушный баланс.

Слишком большой воздуховод займет много места и уменьшит эффективную площадь помещения. Если выбрать слишком маленький размер каналов, будут появляться сквозняки, так как увеличится давление потока.

Для того, чтобы рассчитать необходимую площадь сечения (S), нужно знать значения расхода и скорости движения воздуха.

Для вычислений используется следующая формула:

S = L/3600*V,

при этом L – расход воздуха (м³/ч), а V – его скорость (м/с);

Используя следующую формулу, можно посчитать диаметр воздуховода (D):

D = 1000*√(4*S/π), где

S – площадь сечения (м²);

π – 3,14.

Если планируется установка прямоугольных, а не круглых воздуховодов, вместо диаметра определяют необходимую длину/ширину воздушного канала.

Все полученные значения сопоставляют со стандартами ГОСТ и выбирают изделия, наиболее близкие по диаметру или площади сечения

При выборе такого воздуховода в расчет берется примерное сечение. Используется принцип a*b ≈ S, где a – длина, b – ширина, а S – площадь сечения.

Согласно нормативам, соотношение ширины и длины не должно быть выше 1:3. Также следует пользоваться таблицей типовых размеров, предоставляемой заводом-изготовителем.

Чаще всего встречаются такие размеры прямоугольных каналов: минимальные габариты – 0,1 м х 0,15 м, максимальные – 2 м х 2 м. Преимущество круглых воздуховодов в том, что они отличаются меньшим сопротивлением и, соответственно, создают меньше шума при работе.

Расчет потери давления на сопротивление

По мере продвижения воздуха по магистрали создается сопротивление. Для его преодоления вентилятор приточной установки создает давление, которое измеряют в Паскалях (Па).

Потерю давления можно снизить, увеличив сечение воздуховода. При этом может быть обеспечена примерно одинаковая скорость потока в сети

Для того, чтобы подобрать подходящую приточную установку с вентилятором нужной производительности, необходимо рассчитать потерю давления на преодоление локального сопротивления.

Применяется эта формула:

P=R*L+Ei*V2*Y/2, где

R – удельная потеря давления на трение на определенном участке воздуховода;

L – длина участка (м);

Еi – суммарный коэффициент локальной потери;

V – скорость воздуха (м/с);

Y – плотность воздуха (кг/м3).

Значения R определяются по нормативам. Также этот показатель можно рассчитать.

Если сечение воздуховода круглое, потери давления на трение (R) рассчитываются следующим образом:

R = (X*D/В) * (V*V*Y)/2g, где

X – коэфф. сопротивления трения;

L – длина (м);

D – диаметр (м);

V – скорость воздуха (м/с), а Y – его плотность (кг/ м³);

g – 9,8 м/с².

Производительность по воздуху

Расчет системы вентиляции начинается с определения производительности по воздуху (воздухообмена), измеряемой в кубометрах в час. Для расчетов нам потребуется план объекта, где указаны наименования (назначения) и площади всех помещений.

Подавать свежий воздух требуется только в те помещения, где люди могут находиться длительное время: спальни, гостиные, кабинеты и т. п. В коридоры воздух не подается, а из кухни и санузлов удаляется через вытяжные каналы. Таким образом, схема движения воздушных потоков будет выглядеть следующим образом: свежий воздух подается в жилые помещения, оттуда он (уже частично загрязненный) попадает в коридор, из коридора — в санузлы и на кухню, откуда удаляется через вытяжную вентиляцию, унося с собой неприятные запахи и загрязнители. Такая схема движения воздуха обеспечивает воздушный подпор «грязных» помещений, исключая возможность распространения неприятных запахов по квартире или коттеджу.

Для каждого жилого помещения определяется количество подаваемого воздуха. Расчет обычно ведется в соответствии со  и МГСН 3.01.01. Поскольку СНиП задает более жесткие требования, то в расчетах мы будем ориентироваться на этот документ. В нем говорится, что для жилых помещений без естественного проветривания (то есть там, где окна не открывают) расход воздуха должен составлять не менее 60 м³/ч на человека. Для спален иногда используют меньшее значение — 30 м³/ч на человека, поскольку в состоянии сна человек потребляет меньше кислорода (это допустимо по МГСН, а также по СНиП для помещений с естественным проветриванием). При расчете учитываются только люди, находящиеся в помещении длительное время. Например, если у вас в гостиной пару раз в году собирается большая компания, то увеличивать производительность вентиляции из-за них не нужно. Если же вы хотите, чтобы гости чувствовали себя комфортно, можно установить VAV-систему, которая позволяет регулировать расход воздуха раздельно в каждом помещении. С такой системой вы сможете увеличить воздухообмен в гостиной за счет его снижения в спальне и других помещениях.

После расчета воздухообмена по людям нам нужно рассчитать воздухообмен по кратности (этот параметр показывает, сколько раз в течение одного часа в помещении происходит полная смена воздуха). Чтобы воздух в помещении не застаивался, нужно обеспечить хотя бы однократный воздухообмен.

Таким образом, для определения требуемого расхода воздуха нам нужно рассчитать два значения воздухообмена: по количеству людей и по кратности и, после чего выбрать большее из этих двух значений:

1. Расчет воздухообмена по количеству людей:

   L = N * Lnorm, где

   L  требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;

   N  количество людей;

   Lnorm  норма расхода воздуха на одного человека:

   •      в состоянии покоя (сна)  30 м³/ч;
   •      типовое значение (по СНиП)  60 м³/ч;

2. Расчет воздухообмена по кратности:

   L = n * S * H, где

   L  требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;

   n  нормируемая кратность воздухообмена:
   для жилых помещений – от 1 до 2, для офисов – от 2 до 3;

   S  площадь помещения, м²;

   H  высота помещения, м;

Рассчитав необходимый воздухообмен для каждого обслуживаемого помещения, и сложив полученные значения, мы узнаем общую производительность системы вентиляции. Для справки типовые значения производительности вентиляционных систем:

• Для отдельных комнат и квартир  от 100 до 500 м³/ч;
• Для коттеджей  от 500 до 2000 м³/ч;
• Для офисов  от 1000 до 10000 м³/ч.

Особенности расчета и нормы противодымной вентиляции

Расчет противодымной вентиляции — по особенностям нормы сложная и ответственная задача, выполнять которую поручают опытным специалистам. Необходимо определить количество дыма и продуктов горения, установить производительность системы, рассчитать протяженность и сечение воздуховодов.

В зависимости от конфигурации здания используются крышные вентиляторы, местные отсосы и прочие механические устройства, производящие вытяжку продуктов горения. Значения температуры при удалении продуктов горения должны быть расчетными, принимать фиксированные или усредненные показатели не допускается.

Воздуховоды должны обеспечить отвод продуктов горения при температурах до 600°С в течение длительного времени. Для максимальной эффективности помещение делится на зоны площадью не более 1600 м2, а при большой высоте потолков — меньше в соответствии с производительностью вентиляторов. Каждая зона должна быть снабжена не менее 2 приемниками газов, а для разделения пространства устанавливаются перегородки высотой минимум 2,2 м. Минимальный размер помещения, в котором необходимо устанавливать противодымную вентиляцию — 50 м2.

При совместном использовании приточной и вытяжной систем дымоудаления допустимый дисбаланс давлений не должен превышать 30%, а давление на дверные полотна — 150 Па

Это обеспечит свободное открывание дверей, что важно при эвакуации людей.. Размещение дымоприемных устройств нельзя производить ниже верхнего уровня дверных полотен или проемов

На каждое дымоприемное устройство допускается:

Размещение дымоприемных устройств нельзя производить ниже верхнего уровня дверных полотен или проемов. На каждое дымоприемное устройство допускается:

• 45 м прямого коридора;
• 30 м углового коридора;
• 20 м кольцевого коридора.

Общая площадь помещения на каждое дымоприемное устройство не превышает 1000 м2. Выброс продуктов горения производится на крыше зданий на высоте не менее 2 м от горючей кровли или менее, если материал не горючий. При этом, расстояние от точки выброса до воздухозаборников приточной линии должно составлять не менее 5 м. Для крышных вентиляторов с вертикальным (факельным) выбросом допускается низкая установка, но высота стакана должна быть не менее 0,5 м от поверхности кровли.

Как рассчитать вытяжную вентиляцию на производстве

Эффективная промышленная вентустановка эффективно отводит загрязненный воздух из места выброса, максимально ограничивая его распространение в зале и одновременно обеспечивает подачу очищенного и обработанного воздуха для нужд сотрудников. Следует продумать и спланировать работу локальной вытяжки, общеобменной и приточной вентиляционных установок. Расчет необходимого воздушного потока удаляемого и подаваемого воздуха является началом работ над проектом вентиляции производственных цехов. Ключевым вопросом является правильное расположение воздухозаборников и выводов в помещении и выбор оборудования (вентиляторы, приточно-вытяжные установки, вентиляционные устройства, трубы, пылеуловители, фильтры.

Проектирование вентиляции должно отвечать требованиям, изложенным в соответствующих правилах и стандартах. Необходимо точное знание технологических процессов распределения источников загрязнения, их типа, количества и способа распространения. Каждый проект производственных цехов уникален и требует отдельного анализа. Сотрудники инженерной компании QWENT профессионально установят промышленную вентиляцию на производстве.

Требования нормативных документов

Статья 85 ФЗ-123, регламентирующая устройство противодымной защиты, указывает, что выбор при проектировании систем дымоудаления, подпора воздуха строительных объектов между естественным и принудительным способом побуждения должен осуществляться на основании архитектурно-планировочных решений зданий.

Кроме того, сама необходимость монтажа систем дымоудаления, подачи свежего воздуха на пути эвакуации; требования к составу, конструкциям, пожарно-техническим параметрам оборудования, режимам эксплуатации, алгоритмам включения установок аварийной приточно-вытяжной вентиляции определяют исходя из функционального назначения строительных объектов.

При этом независимо от способа удаления дымовых газов – естественного или принудительного, приточно-вытяжные системы дымоудаления должны обеспечиваться как автоматическим, так и ручным дистанционным запуском исполнительных устройств, механизмов, что достигается блокировкой аппаратуры управления вентиляционным оборудованием с пожарными приемно-контрольными приборами; своевременными грамотными действиями персонала, несущего дежурство на пожарном посту в здании общественного назначения, в диспетчерской предприятия.

Основное требование при создании систем естественного, принудительного дымоудаления – это эффективность исключения/ограничения распространения ядовитых летучих продуктов процесса горения за пределы защищаемого помещения, пожарного отсека, чтобы обеспечить безопасность людей в ходе эвакуации.

Конкретные указания к устройству систем естественного дымоудаления содержатся в пункте 7.10 СП 7.13130.2013, устанавливающего требования ПБ ко всем отопительным, вентиляционным системам строительных объектов:

• Вытяжные системы естественного дымоудаления при пожаре следует проектировать только для защиты помещений одноэтажных зданий, для многоэтажных строительных объектов необходимо применение вентиляционных установок с принудительным механическим побуждением.
• Естественная экс-фильтрация летучих продуктов, образовавшихся при пожаре, должна осуществляться через шахты, оснащенные клапанами дымоудаления; зенитные фонари дымоудаления, противопожарные фрамуги, люки, что должны управляться автоматически, дистанционно; не задуваться, фиксироваться в открытом состоянии при срабатывании, не примерзать.
• А также обладать проходной общей площадью сечений вертикальных дымовых шахт, проемов в наружных конструкциях ограждения, покрытиях строительных объектов, соответствующей проектным режимам эксплуатации вытяжных систем дымоудаления.

Методика расчета естественного дымоудаления – это расчет указанных режимов, который проводят по указаниям пункта 7.4 данного свода правил, учитывая характеристики воздушной среды снаружи в теплый период, при ветре, направленном непосредственно на открывающиеся элементы устройств дымоудаления.

Общий объем удаляемых системой летучих продуктов пожара определяют в зависимости от:

• Мощности выделения тепла очагом возгорания.
• Тепловых потерь сквозь ограждающий помещения строительный конструктив здания, вентиляционные короба, шахты.
• Температуры выбрасываемых в атмосферу дымовых продуктов.
• Характеристик наружной воздушной среды.
• Геометрических размеров, объема строительного объекта.
• Расположения дверей, окон.
• Максимальной скорости ветра.

Когда нужно дымоудаление?

В интернете крайне мало информации, где именно нужна система противодымной вентиляции.Нормы дымоудаления написаны сложным языком и разбросаны по разным нормативным документам. В этом разделе я собрал самую важную информацию. Вам осталось пройтись по списку и понять – требуется ли система противодымной вентиляции в вашем конкретном случае?

Система вытяжной противодымной вентиляции (дымоудаления) требуется:

1. из коридоров и холлов любых зданий более 9 этажей, кроме производственных;

2. из коридоров в подвальных и цокольных этажах любых зданий, где есть помещения с постоянным пребыванием людей на этих этажах;Например, дымоудаление требуется из коридора подвального этажа жилого дома, где расположены офисы, или мастерские. При этом, если выход из такого офиса происходит сразу на улицу- дымоудаление не требуется.

3. из коридоров длиной более 15 метров без открывающихся наружных окон;Дымоудаление из таких коридоров не требуется в одноэтажных зданиях и производственных зданиях с негорючими веществами. Также не требуется, если во всех помещениях этого коридора нет постоянных рабочих мест, а двери из помещений выполнены в дымогазонепроницаемом исполнении.

4. из атриумов и пассажей;

5. из складов со стеллажным хранением высотой более 5,5 метров, где хранятся материалы способные гореть и воспламеняться;

6. из производственных и складских помещений, но только с постоянным пребыванием людей, где используются материалы способные гореть и воспламеняться;

Постоянное пребывание людей – это более 6 часов в сутки или 2 часа непрерывно в течение суток.

7. из производственных и складских помещений с постоянным пребыванием людей, в деревянных зданиях, либо зданиях из других горючих материалов;

8. из помещений без открывающихся наружных окон площадью более 50 м

2

8.1 с массовым пребыванием людей, массовое пребывание — на 1 м

2

свободной площади находится более 1 человека. Например: залы совещаний, учебные аудитории, обеденные залы, зрительные залы театров и кинотеатров. Актуально для всех помещений, где много людей и мало окон. Часто заказывают проект дымоудаления из обеденного зала ресторана в подвальном помещении вместе с проектом вентиляции ресторана.8.2 c постоянными рабочими местами, где используются или хранятся горючие материалы. Например: читальные залы, книгохранилища, выставки или архивы без открывающихся окон

9. из помещений без открывающихся наружных окон вне зависимости от площади:9.1 торговых залов магазинов;9.2 офисов;9.3 гардеробных площадью более 200 м

2

Дымоудаление не требуется из торговых залов (9.1), офисов (9.2), если помещение менее 800 м

2

расположено на 1 этаже жилого здания или пристроено к жилому дому и имеет выход сразу на улицу, при этом от самого дальнего помещения до выхода должно быть не более 25 м.Например: Если офис менее 800 м

2

,но от самого дальнего помещения до выхода более 25 м – дымоудаление потребуется.

9.4 автодорожных и коммуникационных тоннелей при их соединении с подземными этажами здания.

10. из любых крытых паркингов для автомобилей, а также изолированных рамп для въезда автомобилей на этажи.

Система дымоудаления из автостоянки. Применение струйных вентиляторов для парковок в российских нормах не регламентируется!

11. из любых помещений в которые есть выход в незадымляемые лестничные клетки, вне зависимости от их площади и наличия открывающихся окон. Например, коридор менее 15 метров, но выход из него — через незадымляемую лестничную клетку. В таком случае делаем систему дымоудаления в коридоре, а приток – в лестницу.

Незадымляемая лестничная клетка – это внутренняя лестница для эвакуации людей при пожаре в зданиях более 9 этажей (или высотой более 28 метров). Необходимо чтобы рассматриваемое помещение полностью соответствовало всем перечисленным в пункте условиям. Если какое-то требование к помещению не выполняется – дымоудаление не требуется.

Чем утеплять дымоход снаружи и внутри

Для утепления дымохода следует выбирать стройматериал, способный безопасно контактировать с высокой температурой, не токсичный, обладающий устойчивостью к поражению грибком. Такие утеплители могут выпускаться в листовой или рулонной форме, в виде сыпучих материалов, прошивных матов или плит.

Теплоизоляционный цилиндр

Теплоизоляционный цилиндр используется для утепления металлических дымоходов. Он состоит из двух труб, одна из которых имеет диаметр меньшего размера, и является непосредственно дымоотводной трубой.

Для её изготовления в основном используют качественную нержавейку, обладающую стойкостью к воздействию кислот, образующихся на внутренних поверхностях дымоотводного канала. Для гильзирования берётся трубный прокат большего диаметра (на 6 — 10 см). Он является защитным кожухом. Пространство между этими изделиями заполняется рассыпным базальтовым утеплителем.

Минеральная вата

Минеральная вата наиболее подходящий материал для теплоизоляции печных и каминных труб. Она характеризуется значительной устойчивостью к высоким температурам и воздействию химически активных веществ, и может использоваться как для наружного, так и для внутреннего утепления дымовых каналов.

В настоящее время производится 4 типа минваты, различающихся по виду исходного сырья, структуре волокнистости, длине и толщине волокна:

• стекловолоконная;
• каменная;
• базальтовая;
• шлаковата.

Различия в строении определяют свойства минерального утеплителя. Для сравнения основные технические параметры сведены в таблице:

Наименование	Коэффициент теплопроводности	Рабочая температура	Гигроскопичность
Максимальная	Минимальная
Шлаковата	0,46 — 0,48	+300ºС	-50ºС	высокая
Каменная вата	0,048 — 0,077	+600ºС	-45ºС	низкая
Стекловата	0,03 — 0,052	+500ºС	-60ºС	низкая
Базальтовая вата	0,035 — 0,042	+1000ºС	-190ºС	незначительная

Для наружной теплоизоляции дымоотводной трубы лучше использовать маты Rockwool из базальтового минерального волокна, прошитые прокалённой проволокой. Они считаются наиболее подходящим материалом для утепления кирпичных дымоходов, так как базальтовое волокно обладает такими качествами, как

• пара и водонепроницаемостью;
• низкой теплопроводностью;
• термостойкостью;
• устойчивостью к образованию грибковых отложений и плесени.

Базальтовые листы разрезаются на части нужных размеров. Ими можно обернуть трубу и обмотать слой утеплителя проволокой. Более толстые маты базальтового волокна монтируются в распор в ячейки металлической обрешётки, заранее установленной по всему периметру канала.

Для облицовки используют кирпич или асбоцементные плиты.

ЭППС

Плиты экструдированного пенополистирола применяются для наружного утепления кирпичных дымовых труб. Материал обладает высокой прочностью и абсолютной водонепроницаемостью. Наиболее термостойкие марки ЭППС — Пеноплекс и Техноплекс со степенью горючести класса Г2.

Изделия класса Г3 — Г4 менее огнеупорные, поэтому их нельзя использовать для теплоизоляции прямых дымовых каналов дровяных и угольных печей, где температура выходных газов может достигать 600ºС.

Плиты пенополистирола клеят к поверхности трубы специальным негорючим клеем, ликвидируя зазоры между ними полосками этого же утеплителя на клее.

Штукатурка

Снаружи утеплить кирпичную трубу можно с помощью штукатурки по сетке. Это один из самых распространённых способов теплоизоляции, который уровень потерь тепла на 25%. Сначала на поверхности дымохода закрепляют армированную сетку, затем наносят штукатурную смесь цемента, шлака и извести в несколько слоёв.

Базальтовая термоизоляция

Базальтовая изоляция подразделяется на два типа:

• цилиндры — изделия с внутренним диаметром от 18 до 89 мм и продольным разрезом для удобства проведения монтажных работ;
• полуцилиндры — изделия диаметром от 89 до 273 мм, состоящие из двух скорлупок.

Детали утеплителя можно монтировать, не снимая части дымохода с установленного места. Крепят их с помощью бандажей, для изоляции продольного стыка используют алюминиевую фольгу. Фольгированный базальтовый теплоизолятор может устанавливать без защитного короба.

Стальной кожух из нержавейки

Чтобы утеплить железную или асбестовую трубу снаружи можно использовать кожух из нержавеющей стали.

Он должен быть большего диаметра, чем основная конструкция минимум на 5 — 6 см. Этот зазор заполняется рассыпным базальтовым утеплителем почти до самого верха. Оставшейся сверху незаполненным утеплителем промежуток заливается густым цементным раствором, защищающий материал от воздействия атмосферной влаги.