La tarea del intercambio de aire organizado en las habitaciones de una casa o departamento es eliminar el exceso de humedad y gases de escape, reemplazándolo por aire fresco. En consecuencia, para el dispositivo de escape y entrada, es necesario determinar la cantidad de masas de aire eliminadas, para calcular la ventilación por separado para cada habitación. Los métodos de cálculo y las normas de consumo de aire se aceptan exclusivamente de acuerdo con SNiP.
Requisitos sanitarios de los documentos reglamentarios.
La cantidad mínima de aire suministrado y retirado de las habitaciones de la cabaña por el sistema de ventilación está regulado por dos documentos principales:
- "Edificios residenciales de apartamentos múltiples" - SNiP 31-01-2003, párrafo 9.
- "Calefacción, ventilación y aire acondicionado" - SP 60.13330.2012, apéndice obligatorio "K".
El primer documento establece los requisitos sanitarios e higiénicos para el intercambio de aire en locales residenciales de edificios de apartamentos. El cálculo de la ventilación debe basarse en estos datos. Se utilizan dos tipos de dimensiones: caudal másico de aire por unidad de tiempo (m³ / h) y multiplicidad por hora.
Referencia. La multiplicidad del intercambio de aire se expresa mediante una cifra que indica cuántas veces en 1 hora se actualiza completamente el ambiente de aire de la habitación.
Dependiendo del propósito de la habitación, la ventilación de suministro y escape debe proporcionar el siguiente caudal o el número de actualizaciones de la mezcla de aire (multiplicidad):
- sala de estar, habitación infantil, dormitorio: 1 vez por hora;
- cocina con estufa eléctrica - 60 m³ / h;
- baño, baño, inodoro - 25 m³ / h;
- para un horno con una caldera de combustible sólido y una cocina con estufa de gas, se requiere una multiplicidad de 1 más 100 m³ / h durante la operación del equipo;
- una sala de calderas con un generador de calor que quema gas natural: una renovación triple más la cantidad de aire requerida para la combustión;
- despensa, vestidor y otros cuartos de servicio - multiplicidad 0.2;
- secado o lavado - 90 m³ / h;
- biblioteca, estudio - 0.5 veces por hora.
Nota. SNiP proporciona una disminución en la carga de ventilación general con equipo inactivo o sin personas. En locales residenciales, la relación disminuye a 0.2, técnica - a 0.5. El requisito para las habitaciones donde se ubican las instalaciones que funcionan con gas no cambia: una renovación de aire por hora y una sola vez.
El párrafo 9 del documento implica que el volumen de la campana es igual a la cantidad de entrada. Los requisitos de SP 60.13330.2012 son algo más simples y dependen del número de personas que permanecen en la habitación durante 2 horas o más:
- Si 20 m² o más del área del apartamento por 1 residente, se ingresa una nueva afluencia de 30 m³ / h por persona en las habitaciones.
- El volumen de suministro de aire se calcula por área, cuando hay menos de 20 cuadrados por 1 inquilino. La relación es: se suministran 3 m³ de entrada por 1 m² de vivienda.
- Si no se proporciona ventilación en el apartamento (no hay ventanas ni ventanas que no se puedan abrir), es necesario suministrar 60 m³ / h de mezcla limpia a cada residente, independientemente de la cuadratura.
Los requisitos reglamentarios enumerados de dos documentos diferentes no se contradicen en absoluto. Inicialmente, el rendimiento del sistema de intercambio general de ventilación se calcula de acuerdo con SNiP 31-01-2003 "Edificios residenciales".
Los resultados se comparan con los requisitos del Código de prácticas "Ventilación y aire acondicionado" y se ajustan si es necesario. A continuación analizaremos el algoritmo de cálculo utilizando el ejemplo de una casa de un piso que se muestra en el dibujo.
Determinación del caudal de aire.
Este cálculo típico de suministro y ventilación de escape se realiza por separado para cada habitación de un apartamento o una casa de campo. Para averiguar el caudal másico del edificio en su conjunto, se resumen los resultados. Se utiliza una fórmula bastante simple:
Explicación de los símbolos:
- L es el volumen deseado de suministro y aire de escape, m³ / h;
- S - la cuadratura de la habitación donde se calcula la ventilación, m²;
- h - altura del techo, m;
- n - el número de actualizaciones del ambiente de aire de la habitación dentro de 1 hora (regulado por SNiP).
Ejemplo de cálculo La superficie habitable de un edificio de un piso con una altura de techo de 3 m es de 15,75 m². De acuerdo con los requisitos de SNiP 31-01-2003, la multiplicidad n para locales residenciales es igual a uno. Entonces, la velocidad de flujo por hora de la mezcla de aire será L = 15.75 x 3 x 1 = 47.25 m³ / h.
Un punto importante La determinación del volumen de la mezcla de aire eliminada de la cocina con una estufa de gas depende del equipo de ventilación instalado. Un esquema común se ve así: un sistema de ventilación natural proporciona un intercambio único de acuerdo con los estándares, y una campana de cocina doméstica arroja 100 m³ / h adicionales.
Se realizan cálculos similares para todas las demás habitaciones, se desarrolla un esquema para organizar el intercambio de aire (natural o forzado) y se determinan las dimensiones de los conductos de ventilación (ver el ejemplo a continuación). Automatizar y acelerar el proceso ayudará al programa de cálculo.
Calculadora en línea para ayudar
El programa considera la cantidad de aire requerida de acuerdo con la multiplicidad regulada por SNiP. Simplemente seleccione el tipo de habitación e ingrese sus dimensiones.
Nota. Para las salas de calderas con un generador de calor de gas, la calculadora solo tiene en cuenta el triple intercambio. La cantidad de aire de suministro utilizada para la combustión de combustible se debe agregar al resultado adicionalmente.
Descubrimos el intercambio de aire por el número de residentes.
El apéndice "K" SP 60.13330.2012 prescribe para calcular la ventilación de la habitación de acuerdo con la fórmula más simple:
Descifre la notación de la fórmula presentada:
- L es el valor deseado de la entrada (escape), m³ / h;
- m es el volumen de la mezcla de limpieza de aire por 1 persona indicada en la tabla del Apéndice "K", m³ / h;
- N: la cantidad de personas que están constantemente en la sala en cuestión 2 horas al día o más.
Otro ejemplo. Es razonable suponer que en la misma sala de estar de una casa de un piso, dos miembros de la familia se quedan por mucho tiempo. Dado que la ventilación está organizada y cada inquilino tiene más de 20 cuadrados de área, se considera que el parámetro m es 30 m³ / h. Consideramos la cantidad de entrada: L = 30 x 2 = 60 m³ / h.
Importante. Tenga en cuenta que el resultado obtenido es mayor que el valor determinado por la multiplicidad (47.25 m³ / h). Para otros cálculos, debe incluirse la cifra de 60 m³ / h.
Si el número de personas que viven en el apartamento es tan grande que cada persona tiene menos de 20 m² (en promedio), entonces la fórmula anterior no se puede usar. Las reglas indican: en este caso, el área de la sala de estar y otras habitaciones debe multiplicarse por 3 m³ / h. Dado que la cuadratura total de la casa es de 91.5 m², el volumen calculado de aire de ventilación será de 91.5 x 3 = 274.5 m³ / h.
En habitaciones espaciosas con techos altos (a partir de 3 m), la actualización de la atmósfera se considera de dos maneras:
- Si a menudo hay una gran cantidad de personas en la habitación, calcule el metro cúbico de aire suministrado por el indicador específico de 30 m³ / h por 1 persona.
- Cuando el número de visitantes cambia constantemente, se introduce el concepto de un área de servicio a 2 metros sobre el piso. Determine el volumen de este espacio (multiplique el área por 2) y proporcione la multiplicidad requerida, como se describe en la sección anterior.
Ejemplo de cálculo y disposición de ventilación.
Como base, tomamos el diseño de una casa privada con un área interna de 91.5 m² y techos de 3 m de altura, como se muestra arriba en el dibujo. Cómo calcular la cantidad de escape / entrada a todo el edificio de acuerdo con la metodología SNiP:
- El volumen de aire remoto desde la sala de estar y el dormitorio, que tiene una cuadratura igual, será de 15.75 x 3 x 1 = 47.25 m³ / h.
- En la habitación de los niños: 21 x 3 x 1 = 63 m³ / h.
- Cocina: 21 x 3 x 1 + 100 = 163 m³ / h.
- Baño - 25 m³ / h.
- Total 47.25 + 47.25 + 63 + 163 + 25 = 345.5 m³ / h.
Nota. El intercambio de aire en el pasillo y el pasillo no está estandarizado.
Ahora verificamos los resultados para el cumplimiento del segundo documento reglamentario. Dado que la familia tiene una familia de 4 personas (2 adultos + 2 niños), 2 personas están en la sala de estar, el dormitorio y la habitación de los niños durante mucho tiempo.Recalculamos el intercambio de aire en las habitaciones indicadas según el número de personas: 2 x 30 = 60 m³ / h (en cada habitación).
El volumen de extractos de la guardería cumple con los requisitos (63 metros cúbicos por hora), pero los valores para el dormitorio y la sala de estar tendrán que ajustarse. 47.25 m³ / h no es suficiente para dos personas, tomamos 60 metros cúbicos y nuevamente calculamos la cantidad total de intercambio de aire: 60 + 60 + 63 + 163 + 25 = 371 m³ / h.
Es igualmente importante distribuir correctamente el flujo de aire en el edificio. En las cabañas privadas, es habitual organizar sistemas de ventilación natural: es mucho más barato y más fácil instalar sobrealimentadores eléctricos con conductos de aire. Agregue solo un elemento de la eliminación forzada de gases nocivos: una campana extractora.
Cómo organizar el movimiento natural de los flujos:
- Proporcionaremos entrada a todas las viviendas a través de válvulas automáticas integradas en el perfil de la ventana o directamente en la pared exterior. Después de todo, las ventanas estándar de metal y plástico son herméticas.
- En la partición entre la cocina y el baño, organizaremos un bloque de tres pozos verticales hacia el techo.
- Debajo de las puertas interiores proporcionamos espacios de hasta 1 cm de ancho para el paso del aire.
- Instalamos una campana extractora y la conectamos a un canal vertical separado. Ella tomará parte de la carga: eliminará 100 metros cúbicos de gases de escape en 1 hora durante el proceso de cocción. Resta 371-100 = 271 m³ / h.
- Vamos a sacar dos minas con rejas para el baño y la cocina. Los tamaños y las alturas de las tuberías se calculan en la última sección de este manual.
- Debido a la corriente de aire natural que surge en dos canales, el aire sale de la guardería, el dormitorio y el pasillo hacia el corredor y luego a las rejillas de escape.
Tenga en cuenta: las corrientes frescas que se muestran en el diseño se dirigen desde habitaciones con aire limpio a áreas más contaminadas, luego se expulsan a través de las minas.
Calcular los diámetros de los conductos de ventilación.
Los cálculos adicionales son algo más complicados, por lo que acompañaremos cada etapa con ejemplos de cálculos. El resultado será el diámetro y la altura de los pozos de ventilación de nuestro edificio de un piso.
Distribuimos todo el volumen de aire de escape en 3 canales: 100 metros cúbicos. quita por la fuerza la campana de la cocina durante el período de encendido de la estufa, los 271 metros cúbicos restantes se van naturalmente en dos ejes idénticos. La velocidad de flujo a través de 1 conducto resultará 271/2 = 135.5 m³ / h. El área de la sección transversal de la tubería está determinada por la fórmula:
- F - área de la sección transversal del conducto de ventilación, m²;
- L - flujo de escape a través del eje, m³ / h;
- ʋ - velocidad de flujo, m / s.
Referencia. La velocidad del aire en los canales de ventilación natural está en el rango de 0.5–1.5 m / s. Como valor calculado, tomamos el indicador promedio - 1 m / s.
Cómo calcular la sección transversal y el diámetro de una tubería en el ejemplo:
- Encontramos el diámetro en metros cuadrados F = 135.5 / 3600 x 1 = 0.0378 m².
- De la fórmula de la escuela para el área del círculo, determinamos el diámetro del canal D = 0.22 m. Seleccionamos el conducto más cercano más grande de la serie estándar - Ø225 mm.
- Si hablamos de un eje de ladrillo colocado dentro de la pared, entonces el tamaño del conducto de ventilación 140 x 270 mm se ajusta a la sección encontrada (una buena coincidencia, F = 0.0378 sq. M.).
El diámetro del tubo de escape para una campana doméstica se considera de manera similar, solo el caudal bombeado por el ventilador se toma más - 3 m / s. F = 100/3600 x 3 = 0,009 m² o Ø110 mm.
Seleccionamos la altura de las tuberías.
El siguiente paso es determinar la fuerza de tracción que ocurre dentro de la unidad de escape en una elevación dada. El parámetro se llama presión gravitacional disponible y se expresa en Pascales (Pa). Fórmula de liquidación:
- p es la presión gravitacional en el canal, Pa;
- H - diferencia de elevación entre la salida de la rejilla de ventilación y el conducto de ventilación cortado por encima del techo, m;
- ρvozd es la densidad del aire de la habitación, tomamos 1,2 kg / m³ a temperatura del hogar +20 ° С.
El método de cálculo se basa en la selección de la altura requerida. Primero, determine cuánto está listo para elevar los tubos de escape por encima del techo sin afectar la apariencia del edificio, luego sustituya el valor de altura en la fórmula.
Ejemplo. Tomamos una diferencia de altura de 4 my obtenemos una presión de empuje p = 9.81 x 4 (1.27 - 1.2) = 2.75 Pa.
Ahora se acerca una etapa difícil: el cálculo aerodinámico de los conductos derivados. La tarea es encontrar la resistencia del conducto al flujo de gas y comparar el resultado con la presión disponible (2,75 Pa). Si la pérdida de presión es mayor, la tubería tendrá que aumentar o aumentar el diámetro del agujero.
La resistencia aerodinámica del conducto se calcula mediante la fórmula:
- Δp - pérdida de presión total en la mina;
- R es la resistencia específica a la fricción de la corriente de paso, Pa / m;
- H - altura del canal, m;
- ∑ξ es la suma de los coeficientes de resistencia local;
- Pv - presión dinámica, Pa.
Mostramos con el ejemplo cómo se considera el valor de resistencia:
- Encontramos el valor de la presión dinámica de acuerdo con la fórmula Pv = 1.2 x 1² / 2 = 0.6 Pa.
- Encontramos la resistencia a la fricción R de acuerdo con la tabla, enfocándonos en los indicadores dinámicos de presión de 0.6 Pa, una velocidad de flujo de 1 m / sy un diámetro de conducto de aire de 225 mm. R = 0.078 Pa / m (indicado por un círculo verde).
- La resistencia local del eje de escape es la rejilla de la lumbrera y la curva hacia arriba de 90 °. Los coeficientes ξ de estas partes son valores constantes iguales a 1.2 y 0.4, respectivamente. La suma ξ = 1.2 + 0.4 = 1.6.
- Cálculo final: Δp = 0.078 Pa / mx 4 m + 1.6 x 0.6 Pa = 1.27 Pa.
Ahora comparamos la presión calculada formada en el conducto de aire y la resistencia resultante. La fuerza de tracción p = 2.75 Pa es mucho mayor que la pérdida de presión (resistencia) Δp = 1.27 Pa, un eje de 4 metros de altura es demasiado alto, no tiene sentido construirlo.
Dado que los números difieren a la mitad (aproximadamente), acortamos el conducto de ventilación a 2 my volvemos a calcular:
- Presión disponible p = 9.81 x 2 (1.27 - 1.2) = 1.37 Pa.
- La resistividad R y los coeficientes locales ξ siguen siendo los mismos.
- Δp = 0.078 Pa / mx 2 m + 1.6 x 0.6 Pa = 1.15 Pa.
La presión de tiro natural de 1.37 Pa excede la resistencia del sistema Δp = 1.15 Pa, lo que significa que un eje de dos metros de altura funcionará correctamente para el escape natural y proporcionará la velocidad de flujo necesaria de los gases eliminados.
Comentario. No es necesario acortar el conducto a 1 m, la relación cambiará en la otra dirección: p = 0.69 Pa, Δp = 1.04 Pa, la fuerza de tracción no es suficiente.
El canal de ventilación Ø225 mm se puede dividir en 2 tubos más pequeños, pero no por diámetro, sino por sección. Obtenemos 2 conductos de ventilación redondos de 150-160 mm, como se hace en la foto. La altura de ambos ejes permanece sin cambios - 2 m.
Cómo simplificar la tarea: consejos
Puede asegurarse de que los cálculos y la organización del intercambio de aire en el edificio sean cuestiones bastante complicadas. Intentamos explicar la técnica de la forma más accesible, pero los cálculos aún parecen engorrosos para el usuario promedio. Le damos algunas recomendaciones para una solución simplificada al problema:
- En cualquier caso, las primeras 3 etapas tendrán que pasar: para averiguar el volumen de aire descargado, desarrollar un patrón de flujo y calcular los diámetros de los conductos de escape.
- Tome una velocidad de flujo de no más de 1 m / sy determine la sección transversal de los canales a partir de ella. No es necesario superar la aerodinámica: calcule correctamente los diámetros y simplemente lleve los conductos de aire a una altura de al menos 2 metros por encima de las rejillas de admisión.
- Intente utilizar tubos de plástico dentro del edificio: gracias a las paredes lisas, prácticamente no resisten el movimiento de los gases.
- Los conductos de ventilación colocados en un ático frío deben estar aislados.
- No bloquee las salidas de las minas con ventiladores, como es habitual en los baños de los apartamentos. El impulsor no permitirá que la campana natural funcione correctamente.
Para la entrada, instale válvulas de pared ajustables en las habitaciones, elimine todas las grietas donde el aire frío puede ingresar a la casa sin control.