Как рассчитывается вентиляция коммерческого помещения: расход воздуха, кратность и основные параметры

Расчёт вентиляции коммерческого помещения начинается не с выбора приточно-вытяжной установки и не с диаметра воздуховодов. Сначала необходимо определить, сколько воздуха действительно требуется объекту и какие задачи должна решать система.

Для офиса, магазина, медицинского центра, ресторана, салона, административного здания или другого коммерческого объекта требования могут существенно отличаться. На необходимый воздухообмен влияют количество людей, назначение помещений, площадь, высота потолков, тепловыделения, влажность, технологические процессы и режим эксплуатации.

Поэтому одинаковая площадь ещё не означает одинаковую производительность вентиляции. Два помещения по 300 м² могут потребовать совершенно разный расход воздуха, если в одном постоянно находятся десять сотрудников, а в другом одновременно работают десятки посетителей и оборудование с высоким тепловыделением.

При проектировании вентиляции коммерческого объекта в Ростове-на-Дону расчёт выполняют для конкретных помещений и режимов их эксплуатации, а затем объединяют полученные значения в общую систему с учётом притока, вытяжки и баланса воздуха.

Главная задача расчёта вентиляции — определить не просто производительность установки, а необходимый воздухообмен для каждого помещения и обеспечить его в реальных условиях эксплуатации.

От чего зависит необходимый расход воздуха

Расход воздуха обычно обозначается в кубических метрах в час — м³/ч. Это объём воздуха, который система должна подать или удалить за определённое время.

Для определения требуемого расхода рассматривают сразу несколько факторов.

• количество людей, постоянно или периодически находящихся в помещении;
• площадь и объём помещения;
• его назначение;
• интенсивность использования;
• тепловыделения от людей, освещения и оборудования;
• выделение влаги;
• наличие запахов и других загрязнений;
• технологические процессы;
• необходимость создания подпора или разрежения относительно соседних помещений.

Для некоторых помещений определяющим становится количество людей, для других — технологические выделения или необходимость поддерживать определённый воздушный баланс.

Именно поэтому расчёт вентиляции коммерческого здания обычно выполняется по помещениям, а не одной общей цифрой для всего объекта.

Основные способы расчёта воздухообмена

В практике проектирования используются разные методы определения требуемого расхода воздуха. Какой из них будет определяющим, зависит от назначения помещения и характера нагрузки.

Расчёт по количеству людей

Для офисов, переговорных, торговых помещений, учебных зон и других пространств, где основную нагрузку создают люди, одним из ключевых параметров становится количество наружного воздуха на одного человека.

Упрощённо расчёт можно представить так:

L = N × q

где:

• L — необходимый расход воздуха, м³/ч;
• N — количество людей;
• q — требуемый расход наружного воздуха на одного человека.

Конкретное значение q определяется назначением помещения, режимом работы и требованиями, применимыми к конкретному объекту.

Например, при изменении фактической заполняемости переговорной комнаты в несколько раз меняется и её потребность в наружном воздухе. Поэтому помещение на десять человек и помещение такой же площади на сорок человек нельзя рассчитывать одинаково.

Расчёт по кратности воздухообмена

Кратность показывает, сколько раз за один час объём воздуха помещения условно заменяется новым.

Расход определяется по формуле:

L = n × V

где:

• L — расход воздуха, м³/ч;
• n — кратность воздухообмена, 1/ч;
• V — объём помещения, м³.

Объём помещения рассчитывается как площадь, умноженная на высоту.

Например, помещение площадью 100 м² с высотой потолка 3 м имеет объём 300 м³. При условной кратности 2 обмена в час расчётный расход составит 600 м³/ч.

Но такой пример показывает только сам принцип. На реальном объекте нельзя автоматически принимать одинаковую кратность для всех помещений — она зависит от их назначения и требований проекта.

Расчёт по вредностям, теплу или влаге

Если в помещении есть значительные тепловыделения, избыток влаги, запахи или технологические загрязнения, необходимый воздухообмен может определяться именно по их количеству.

Такой подход особенно важен для:

• кухонь и пищевых производств;
• технических помещений;
• серверных и зон с большим количеством оборудования;
• производственных помещений;
• помещений с повышенной влажностью;
• объектов со специфическими технологическими процессами.

В этих случаях обычного расчёта по площади или количеству людей может быть недостаточно.

Почему нельзя рассчитывать всю вентиляцию только по кратности

Кратность воздухообмена удобна как расчётный показатель, но сама по себе она не описывает все процессы, происходящие в коммерческом помещении.

Например, два кабинета могут иметь одинаковую площадь и объём, но в одном работают два человека, а во втором — десять. Если определить вентиляцию только по объёму помещения, система может не обеспечить необходимое количество наружного воздуха при высокой заполняемости.

Обратная ситуация возникает в технических помещениях: людей практически нет, однако оборудование выделяет большое количество тепла. Здесь определяющим параметром может стать уже не количество людей, а тепловая нагрузка.

Поэтому проектировщик обычно выполняет несколько проверок и принимает расход, который обеспечивает требуемые условия для конкретного помещения.

Приток и вытяжка должны рассчитываться совместно

Одной из важных задач является воздушный баланс здания. Недостаточно определить только количество приточного воздуха или только производительность вытяжки.

Воздух должен двигаться через помещения в заранее предусмотренном направлении.

Например, в офисной части наружный воздух обычно подаётся в рабочие помещения, а удаляется из зон, где присутствуют запахи, влажность или другие загрязнения.

Если вытяжка значительно превышает приток, внутри здания может возникнуть выраженное разрежение. Тогда наружный воздух начнёт поступать через двери, неплотности, входные группы и другие неконтролируемые места.

Если же приток существенно превышает удаление воздуха, формируется избыточное давление, которое также может нарушать расчётное движение воздушных потоков.

При этом небольшой контролируемый перепад давления между отдельными помещениями может специально закладываться проектом. Например, чтобы воздух не распространялся из санитарных или технологических зон в чистые помещения.

Правильная вентиляция — это не просто сумма производительностей вентиляторов. Это управляемое движение воздуха между наружной средой, помещениями и вытяжными зонами.

Как из расчётного расхода получается реальная система вентиляции

После определения требуемого воздухообмена работа только начинается. Полученная производительность используется для дальнейшего подбора оборудования и расчёта сети воздуховодов.

Проектировщику необходимо определить:

• производительность приточной и вытяжной частей;
• необходимое внешнее статическое давление;
• сечения воздуховодов;
• скорости движения воздуха;
• потери давления в сети;
• количество и расположение решёток и диффузоров;
• необходимость нагрева или охлаждения приточного воздуха;
• фильтрацию;
• рекуперацию тепла;
• шумоглушение;
• систему автоматики.

Поэтому вентиляционная установка производительностью, например, 5000 м³/ч ещё не гарантирует, что система действительно обеспечит эти 5000 м³/ч на объекте.

Вентилятор должен преодолеть аэродинамическое сопротивление фильтров, теплообменников, воздуховодов, отводов, клапанов, шумоглушителей, распределительных устройств и других элементов.

Именно поэтому оборудование необходимо подбирать не только по расходу воздуха, но и по рабочей точке — сочетанию расхода и требуемого давления.

Почему сечение воздуховодов тоже влияет на работу системы

После определения расхода необходимо подобрать размеры воздуховодов. Если сделать их слишком маленькими, скорость воздуха возрастёт.

Это может привести к:

• увеличению аэродинамического сопротивления;
• росту шума;
• увеличению требуемой мощности вентилятора;
• сложности балансировки системы;
• повышенным эксплуатационным расходам.

Но и чрезмерно большие воздуховоды не всегда рациональны: они занимают больше пространства за потолком, увеличивают стоимость системы и усложняют её размещение.

Поэтому сечения выбираются как компромисс между скоростью воздуха, акустикой, сопротивлением сети, размерами и стоимостью.

Нужно ли учитывать кондиционирование при расчёте вентиляции

Да. Для коммерческого здания системы вентиляции и кондиционирования должны рассматриваться совместно.

Приточная установка подаёт наружный воздух, температура которого в течение года может значительно отличаться от требуемой температуры внутри помещения.

Летом этот воздух необходимо охлаждать, зимой — нагревать. Соответственно, обработка приточного воздуха создаёт дополнительную тепловую или холодильную нагрузку.

Если на объекте применяется VRF/VRV-система, чиллер-фанкойл или другая система кондиционирования, её производительность должна учитывать принятый способ обработки вентиляционного воздуха.

Поэтому для коммерческих объектов в Ростове-на-Дону правильнее сначала сформировать общую концепцию климатических систем, а уже затем отдельно подбирать вентиляционное и холодильное оборудование.

В предыдущем материале мы подробно разобрали, что представляют собой мультизональные VRV и VRF системы. На коммерческих объектах такие системы часто работают совместно с отдельной приточной вентиляцией.

Какие исходные данные нужны для расчёта

Чем точнее исходные данные, тем корректнее получится система.

Для предварительного расчёта обычно необходимы:

• поэтажные планы;
• назначение каждого помещения;
• площади и высоты помещений;
• расчётное количество людей;
• график работы объекта;
• информация о технологическом оборудовании;
• данные о местных вытяжках;
• требования к температуре и влажности;
• возможные места размещения вентиляционного оборудования;
• доступное пространство для воздуховодов;
• требования по уровню шума;
• необходимость интеграции с другими инженерными системами.

На стадии концепции часть параметров может быть предварительной. Но перед окончательным подбором оборудования их необходимо уточнить.

Особенно важно заранее знать реальную максимальную заполняемость помещений. Ошибка в количестве людей может существенно изменить требуемую производительность вентиляции.

Почему нельзя просто подобрать установку по площади помещения

В каталогах и коммерческих предложениях иногда встречаются упрощённые ориентиры по площади. Они могут использоваться только для очень предварительной оценки.

Например, помещение площадью 500 м² может быть складом с несколькими сотрудниками, офисом на десятки рабочих мест или ресторанным залом с высокой заполняемостью.

Площадь одинакова, но требуемая вентиляция будет совершенно различной.

Кроме того, сама производительность установки не отражает сопротивление конкретной сети. Две системы с одинаковым расходом воздуха могут требовать вентиляторы с совершенно разными характеристиками из-за различий в длине воздуховодов, количестве поворотов, фильтров и других элементов.

Поэтому подбор вентиляционной установки начинается после определения расчётного воздухообмена и общей конфигурации сети.

Что происходит, если вентиляция рассчитана неправильно

Заниженный воздухообмен на коммерческом объекте обычно проявляется не только ощущением духоты.

Возможны:

• рост концентрации углекислого газа при большом количестве людей;
• запахи;
• повышенная влажность;
• перегрев отдельных зон;
• дискомфорт сотрудников и посетителей;
• неправильное направление движения воздуха;
• проблемы с работой вытяжных систем.

Избыточно завышенная производительность тоже не является преимуществом. Она увеличивает размеры воздуховодов, мощность оборудования, расходы на нагрев и охлаждение наружного воздуха, уровень шума и стоимость эксплуатации.

Задача проектирования — не установить максимально мощную систему, а обеспечить необходимый воздухообмен с разумным запасом и возможностью регулирования.

Как регулируется расход при переменной заполняемости здания

Коммерческие здания редко работают с одинаковой нагрузкой весь день. Переговорная комната может быть пустой несколько часов, затем одновременно заполниться людьми. Посещаемость магазина меняется в течение дня, а разные этажи офиса могут иметь разные графики.

Если система постоянно работает с максимальным расходом воздуха, часть энергии расходуется без необходимости.

Для таких объектов могут применяться системы с регулируемым расходом воздуха, датчики качества воздуха и автоматическое изменение производительности вентиляции в зависимости от текущей нагрузки.

Одно из таких решений — VAV-система, где расход воздуха по отдельным зонам изменяется автоматически. Разницу между VAV и системами с постоянным расходом CAV мы отдельно рассмотрим в октябрьском цикле.

Подводим итог

Расчёт вентиляции коммерческого помещения — это определение необходимого воздухообмена с учётом назначения объекта, количества людей, объёма помещений, тепла, влаги, загрязнений и режима эксплуатации.

Кратность воздухообмена является одним из расчётных инструментов, но использовать только её для всех помещений неправильно. В зависимости от объекта определяющим фактором могут стать люди, технологические процессы, тепловыделения или необходимость поддержания определённого воздушного баланса.

После определения расхода рассчитываются воздуховоды, сопротивление сети, рабочее давление вентиляторов, распределение воздуха, нагрев, охлаждение, фильтрация, шумоглушение и автоматика.

Поэтому профессиональный подбор вентиляционной установки выполняется уже после того, как понятна структура системы и определены расчётные параметры.

«Сплит Центр» выполняет проектирование, подбор и реализацию систем вентиляции для коммерческих объектов. Для предварительного расчёта необходимы планы помещений, их назначение, количество людей и основные требования к эксплуатации объекта.

Часто задаваемые вопросы