Всё что вы должны знать о естественной вентиляции: что это такое, как работает, виды и алгоритм расчета

Самый распространенный способ проветривания помещений – это естественная вентиляция. В этой статье будет подробно рассказано о том, как она работает, даны схемы, советы по обустройству и типичные ошибки. Кроме того вы сможете самостоятельно провести расчет естественной вентиляции с помощью онлайн-калькулятора.

Данная статья самым подробным образом разъяснит, что такое естественная вентиляция, как правильно ее обеспечить и произвести все необходимые расчеты.

Что такое естественная вентиляция

Вообще, в соответствии СНиП, существует три вида обеспечения помещений атмосферным воздухом:

• вентиляция с естественным движением воздуха;
• технические средства, обеспечивающие принудительный приток;
• сочетание обоих видов при недостаточности естественной циркуляции воздушного потока.

Естественный приток воздуха осуществляется через откидные (распашные) створки окон или через специальные воздушные клапаны, которые обустраиваются в стенах. В этом случае помещения дополнительно оснащаются специальными каналами, которые оборудуются в полостях стен и выводят отработанный воздух в вентиляционные шахты.

Как правило, отводы к шахтам монтируются под потолком – в нерабочей зоне стен. Распределение воздуха в комнатах производится за счет специфического процесса – конвекции, когда у воздуха меняется удельная масса и температура. Совокупность этих двух величин приводит к циркуляции, когда свежий воздух снаружи помещения вытесняет отработанный к зоне распределения возле потолка. От потолка поток выводится к вентиляционной шахте.

Калькулятор расчета естественной вентиляции онлайн

Наш калькулятор позволяет выполнить 2 типа расчета:

1. Определение параметров шахты (сечение, высота) по расходу воздуха
2. Определение расхода воздуха для существующей шахты

Первый блок калькулятора - это общие параметры. Для выполнения расчетов необходимо указать температуру наружного и внутреннего воздуха, наличие дополнительных сопротивлений в шахте.

Второй блок калькулятора - это расчет шахты для естественной вентиляции. Нужно задать:

• Расход воздуха, который должен вытягиваться через шахту. Для дома и квартиры примите кратность 1, то есть просто умножьте площадь квартиры на высоту потолков и впишите полученное число в это поле.
• Приемлемую скорость воздуха. Начните с 1м/с. При повышении скорости будет уменьшаться сечение шахты, но увеличиваться её высота. Ваша задача - найти оптимум между сечением и высотой, который вы сможете реализовать на объекте.

Третий блок - это расчет расхода воздуха для существующей шахты. Здесь нужно задать параметры шахты, а программа определит создаваемую тягу, а также скорость и расход воздуха.

Алгоритм расчета

Прежде чем приступить к необходимым расчетам, необходимо создать проект будущей вентиляции для обустройства дома во время его постройки. В квартирах, как правило, это мероприятие предусматривается застройщиком в соответствии со СНиП.

Проект по обеспечению помещений естественной вентиляцией должен содержать следующие данные, которые будут важны при расчетах:

• Квадратура помещений.
• Проектная планировка помещений.
• Материалы, которые использовались для отделки и постройки. Это важно, так как дома из дерева более проницаемы для воздуха, нежели кирпичные или отлитые из бетона.
• Количество людей, которые регулярно и длительно находятся в помещениях.
• Планируемое количество окон и их инженерные характеристики – возможность полного открывания или оснащение воздушными клапанами.

Эти факторы напрямую влияют на расчеты и подбор вентиляции для помещений, а как следствие позволяют решить вопрос длительного и комфортного времяпрепровождения человека в любой комнате.

В верхней части шахты возникает разрежение, которое и создает тягу. Наша задача определить, насколько велико это разрежение, и какой силы тяга образуется в вентшахте.

Прежде всего при обеспечении необходимо решить:

• Есть ли необходимость делать вентиляционные отдушины в стенах.
• Какое расстояние должно быть от пола до нижней поверхности межкомнатных дверей. Это необходимо для циркуляции воздуха при закрытой двери.
• Какие размеры окон и дверей будут наиболее актуальны для функциональной вентиляции.

Для того чтобы рассчитать эффективную естественную вентиляцию, необходимо использовать следующую формулу:

Ре = (вн — н)hg

• где н — плотность воздушных масс за пределами помещения, кг/м³;
• вн — плотность воздуха внутри помещения, кг/м³;
• h — расстояние между проемом, откуда поступает воздух до стены, где смонтирована вентшахта, м;
• g — ускорение свободного падения, постоянная величина 9,8 м/с².

В итоге мы получаем необходимый объем воздуха, обеспечивающий 1 м² помещения. В данном расчете предусматривается метод аэрации, то есть наполнения комнаты воздухом в ходе проветривания. Расчетная величина учитывается при строительстве дома, но также потребуются и дополнительные расчеты, представленные ниже. Относительная влажность на расчеты не влияет.

Второй важной расчетной величиной является скорость естественной аэрации. Для ее расчета принята формула:

V = L / (1 F1)

• где L – рекомендуемый объем замены воздуха, м³/час;
• 1 – коэффициент, который принимается в зависимости от состояния открытых окон: при 90^о открытия = 0,6; при 30^о = 0,32);
• F1– площадь просветов между полом и дверьми, м².

Теперь необходимо рассчитать потери воздуха, который будет отводиться сквозняками через нижние проемы дверей:

H1= 0,5V12 h/g

Все величины мы имеем, но за h необходимо принять длину от окна до двери.

Сложно? На первый взгляд да. Вы можете спросить нас, - как самостоятельно рассчитать скорость воздушного потока или проверить ее опытным путем? Отвечаем – для этого используются специальные метеорологические приборы. Самый простой из них – это флюгер с электронно-счетным устройством.

Вычисление и расчет вентиляционных каналов

Если вентиляционные каналы служат альтернативой окнам и через них в комнату подводится свежий воздух, то и для них необходимо произвести индивидуальные расчеты, прежде чем приступить к обустройству.

Для начала рассчитываются потери воздуха, которые неизбежно возникнут при прохождении потока через воздуховод. Расчет производится по формуле:

р = Rl + Z

• где R — удельная потеря напряжения потока, Па/м;
• l — длина участка воздуховода, м.
• Z – количество изгибов, то есть число естественных препятствий, где могут возникнуть потери.

Площадь сечения воздуховодов, м²:

F = L / (3600V)

• где L — объем расходуемого воздуха за единицу времени, м³/ч;
• v — скорость движения воздушного потока, м/с. Принимается, как постоянная величина в диапазоне от 0,5 до 1,0 м/с.

Естественная вентиляция расчет воздуховодов

Если планируется проводка круглого воздуховода, то он все равно рассчитывается, как изделие с квадратным сечением, а окружность избирается, ограничиваясь сторонами квадрата.

dЭ = 2 а b / (а + b)

• где, а и b — длина сторон прямоугольного воздуховода, м.

Если возникают участки с сопротивлением, то необходимо просчитать и дополнительный избыток воздушной массы:

Z = v 2/2, где:

• Z – сумма коэффициентов противодействий на участке;
• v2/2 — динамическое напряжение, Па, взятое с из сортамента для участка определенной протяженности в зависимости от материала воздуховода.

Если подсчеты кажутся трудновыполнимыми самостоятельно, то есть эффективная альтернатива – воспользоваться программным калькулятором. Такие «программки» представлены на большинстве сайтов организаций, которые занимаются обустройством помещений. Также такие опции нередко заложены в программные строительные калькуляторы.

Как работает естественная вентиляция: принципы работы

Принцип работы любой вентиляции заключается в постепенном замещении отработанного воздуха свежим. Если вентиляция выполняется естественным способом, то воздух свободно циркулирует снаружи помещения вовнутрь. Как правило, при строительстве дома возникает целесообразность максимального снижения тепловых потерь, это означает что дом становится практически непроницаемым – в свою очередь это препятствует циркуляции воздуха.

Приток воздуха

При естественной вентиляции вытяжка осуществляется из санузлов, ванных комнат и кухни. Приток происходит чеерз окна в помещениях.

В таком случае воздух извне может попасть только через:

• Дверные отверстия.
• Дверные проемы от пола.
• Оконные отверстия.
• Нетехнологические проемы по контуру окон.
• Форточки и фрамуги.

Вытяжка и удаление воздуха

Выход воздуха из помещения осуществляется через вентиляционные каналы. В настоящее время при обустройстве квартир и домов используются полностью непроницаемые пластиковые стеклопакеты. Это в серьезной мере нарушает циркуляцию потоков и создает прецедент для обеспечения помещений приточно-вытяжной системой с механическим доукомплектованием.

Если описывать принцип действия естественной вентиляции с физической точки зрения, то следует обосновать все объяснение специфическим явлением конвекции. Допустим в комнате небольшой площади находятся три человека, и работает масляный радиатор отопления. Оба эти факта приведут к неизбежному нагреву воздушной массы в помещении.

Нагрев согласно закону о Броуновском движении приводит молекулы в движение, а теплота заставляет вощдушные массы подниматься к зоне у потолка. Если в этот момент открыть окна, то холодный воздух начнется всасываться в помещение, занимая зону разряжения – ту площадь у полов комнаты, откуда поднялся теплый воздух. А избыток подтолкнет отработанные массы к вентиляции. Таким образом происходит постоянная смена воздушных масс при их движении.

Влияние на влажность

Иногда людей интересует, влияет ли функционирование естественной вентиляции на влажность воздуха в помещении и нужно ли его увлажнять зимой. Ответ - да, влияет, и воздух увлажнять нужно.

Свежий уличный воздух содержит мало влаги зимой. Попадая в комнату, он нагревается, и его относительная влажность падает. За счет влаговыделений человека и открытых поверхностей воды, воздух постепенно увлажняется. Так как влажный воздух легчу сухого, то он поднимается вверх и удаляется и помещения в первую очередь. В комнате остается более сухой воздух.

Таким образом, естественная вентиляция зимой, по сути, спосоствует снижению влажности в помещении, и для комфортного пребывания в комнате рекомендуется установить увлажнитель.

Виды и классификация

Вентиляционные системы с естественной циркуляцией воздуха подразделяются на организованные и неорганизованные, различия между которыми связаны с конструктивными особенностями. Организованная обеспечивается за счет целенаправленной организации проемов для доступа воздуха.

Далее рассмотрим то, как классифицируются данные системы в архитектуре

Вытяжная

Естественная вытяжная вентиляция служит для отвода отработанных масс из помещения. При этом отработанные массы, удаляясь из комнаты, будет неизбежно создавать зону разряжения. Она в свою очередь будет заменяться свежим воздухом. Для того чтобы организовать такую вентиляцию, необходимо организовать отводные вентиляционные каналы таким образом, чтобы их число было больше, чем точек притока – окон или проемов.

Вытяжные решетки устанавливают в туалете, ванной, на кухне на каждом этаже здания. Нет такого правила, что на нижних этажах они нужны, а на последнем не обязательны.

Приточная

В этом случае отработанный воздух вытесняется свежим. Для этого необходимо, наоборот, иметь количество отводных каналов меньше, чем точек притока. Естественная приточно вытяжная вентиляция используется для больших помещений, если при этом не требуется оснащение механическими средствами нагнетания воздуха.

Организованная

Организованная естественная вентиляция осуществляется при помощи специальных отверстий, которыми обеспечиваются стены в зонах под потолком и над полом. Эти отверстия используются для притока и отвода воздушных масс. Данная система названа организованной не только из-за обустройства специальных отверстий, но также и из-за сложных расчетов, которые учитывают квадратуру помещений, архитектуру всего здания и требуют выяснения точного места обустройства отверстий.

Неорганизованная

Самый простой способ отведения воздуха за счет его движения по законам физики. При естественной вентиляции воздухообмен происходит за счет разницы давлений воздуха внутри и снаружи, температур, а также скорости ветра и времени года.

Основные ошибки при организации естественной вентиляции

Самая первая ошибка, которая может быть допущена – это намеренная экономия средств и ресурсов для обустройства вентиляции. Эта ошибка может оказаться непоправимой, так как после постройки и отделки помещения – обеспечить функциональную аэрацию с сохранением комфорта практически невозможно. Но кроме этой ошибки, существует целый перечень других, не менее важных:

• Обустройство вентиляции только на первом этаже. Свежим воздухом должны насыщаться все помещения дома. В противном случае даже в многоквартирных домах каналы прокладывались бы только на первые этажи, но они выполнены по всей высоте в каждую квартиру.
• Постоянная нехватка воздуха будет ощущаться в том случае, если отверстия для подвода и отвода воздуха выполнены на ненадлежащей высоте.
• Отсутствие достаточной вентиляции в ванной комнате и кухне.

Эти ошибки считаются типовыми при строительстве домов. Если есть сомнения в своих навыках и силах, то лучше доверить всю работу специалистам. В этом случае не возникнет необходимости все перестраивать и дополнительно тратить деньги.

Как выглядит и из каких элементов состоит

Естественными вентиляционными маршрутами обустроено 90% всего жилищного фонда в Российской Федерации. За рубежом дело обстоит аналогично. Но при кажущейся простоте крайне важно кропотливое соблюдение всех нюансов, отраженных в проекте. Как правило, забор воздуха производится снизу, например, из подвального помещения. Далее воздух выводится из комнат по специальным каналам и выходит под крышей. Таким образом обеспечивается постоянная циркуляция.

Несмотря на то, что система имеет минимальное дополнительное оснащение, она состоит из следующих конструктивных элементов:

• Воздуховод. Он может представлять собой короткий канал из гофры или полимерной трубы, который прокидывается из комнаты в комнату через отверстие в стенке. Но также канал может быть «капитальным», то есть обустроенным в виде архитектурной полости в стенах.
• Воздушные клапана. Ими укомплектовываются рамы пластиковых стеклопакетов. Они служат для подвода воздуха через герметичный стеклопакет.

Сами вентиляционные шахты в квартирах закрываются декоративными решетками, которые имеют разнообразное исполнение и оснащение.

Вытяжные каналы объединяются в шахту. Шахта является общей для всех квартир, расположенных друг под другом.

Естественное проветривание способно реализовать следующие преимущества:

• Простота в установке. Если вопрос не затрагивает общестроительные процессы, то установка крайне проста. Современные элементы максимально унифицированы и упрощены, собираются как конструктор.
• Небольшие затраты при монтаже.
• Энергонезависимость. Для функционирования не востребованы никакие приборы или механизмы, нуждающиеся в электропитании.
• Простота в обслуживании. Обслуживание заключается только в регулярной чисте.

Естественная вентиляция — это воздухообмен, происходящий под влиянием физических факторов воздуха. Используя сведения из нашей статьи, можно заставить силы природы служить комфорту. Главное в вопросе обеспечения дома естественной вентиляцией – правильный расчет и основательность в обустройстве.