Расчет вентиляции частного дома: Расчет вентиляция в частном доме

Содержание

обзор стандартов проектирования системы воздухообмена

Комплекс работ по возведению жилого коттеджа в обязательном порядке включает устройство системы вентиляции. Она выполняет ряд важных функций. С помощью постоянного притока в помещения дома чистого атмосферного воздуха и удаления загрязненного собственный дом остается сухим, а воздух в нем свежим и здоровым.

Система будет работать исправно только при условии, что соблюдены нормативы вентиляции частного дома и выполнены точные расчеты. Они производятся во время разработки проекта в части «Вентиляция». Расчетные значения помогут подобрать компоненты системы, обеспечивающей нормативный воздухообмен.

Мы расскажем о специфике организации вентилирования. Подскажем, на основе каких строительных норм и правил, разработанных и утвержденных государственными органами, осуществляется проектирование и вычисления. У нас вы найдете примеры, пользуясь которыми сможете рассчитать систему самостоятельно.

Содержание статьи:

Регламент для малоэтажного сектора СП 55.13330.2016

Это один из главных сводов правил, применяемых для выполнения проектных разработок жилых домов с одной квартирой. Собранные в нем нормативы вентиляции частного дома касаются проектирования автономно расположенных жилых домов, высота которых ограничена тремя этажами.

Во внутреннем пространстве здания с помощью вентиляционного оборудования создается комфортный микроклимат. Его характеристики заданны ГОСТ 30494-2011.

Индивидуальный дом в большинстве случаев отапливается автономным отопительным котлом. Его устанавливают в помещениях с хорошей вентиляцией на первом или цокольном этажах. Возможно размещение в подвале коттеджа. При мощности теплогенератора до 35 кВт его можно установить на кухне.

Проектирование любой постройки, независимо от ее площади, этажности, назначения, в обязательном порядке включает раздел “Вентиляция” с разработкой схемы, расчетами и рекомендациями по сооружению

Если отопительный агрегат работает на газе или жидком топливе в котельной принимаются меры по теплоизоляции оборудования и трубопроводов по условиям СП 61.13330.2012.

Сборник предлагает три принципа устройства вентиляции:

  1. Отработанный воздух удаляется из помещений естественной тягой по вентканалам. Приток свежего воздуха происходит за счет проветривания комнат.
  2. Подача и удаление воздуха механическим способом.
  3. Поступление воздуха естественным путем и такого же удаления по вентканалам и неполного применения механической силы.

В индивидуальных домах отток воздуха чаще всего устраивается из кухни и санузлов. В других помещениях организуется по требованию и необходимости.

Поток воздуха из кухонь, ванных, уборных с сильными и не всегда приятными запахами удаляется сразу наружу. Он не должен попадать в другие помещения.

Для естественного проветривания окна оборудуются форточками, клапанами, фрамугами.

Важное преимущество приточно-вытяжной системы – стабильность работы, не зависящая от температуры и плотности воздуха в пределах помещения и за окном

КПД полезного действия вентиляционного оборудования рассчитывается с учетом однократной смены воздуха в течение одного часа в комнатах с постоянным присутствием людей.

Минимальный объем ухода воздуха в рабочем режиме:

  • из кухни – 60 м3/час;
  • из ванной – 25 м3/час.

Кратность воздухообмена для других комнат, а также для всех вентилируемых помещений с вентиляцией, но при ее отключении, принята 0,2 от общей кубатуры пространства.

Проложенные открытым способом воздуховоды фиксируются к строительным конструкциям с помощью кронштейнов. Для сокращения звуковых колебаний держатели снабжают шумогасящими прокладками из эластомера

Цилиндрические или прямоугольные воздуховоды крепятся к строительным конструкциям при помощи различных приспособлений: подвесок, скоб, проушин, кронштейнов. Все способы крепления должны обеспечивать стабильность вентиляционных магистралей и исключать прогибы вентиляционных труб или коробов.

Температура поверхностей воздуховодов ограничена 40о С.

Уличные приборы защищаются от низких отрицательных температур. Ко всем конструктивным частям вентсистемы предусматривается свободный проход для профилактического осмотра или ремонта.

Кроме того есть еще сборники нормативов типа НП АВОК 5.2-2012. Это указания по регулированию воздухооборота в помещениях жилых домов. Разработаны они специалистами некоммерческого партнерства АВОК в развитие рассмотренных выше нормативных актов.

Общие санитарные требования в ГОСТ 30494-2011

Сборник утвержденных государством стандартов по созданию комфортной среды обитания в жилых объектах.

Показатели для воздуха в жилых апартаментах:

  • температура;
  • скорость перемещения;
  • доля влажности воздуха;
  • суммарная температура.

В зависимости от заявленных требований при расчетах применяют допустимые или оптимальные величины. Ознакомиться их полным составом можно в Таблице № 1 вышеуказанного норматива. Сжатый вариант для примера приводится ниже.

Для жилой комнаты допустимы:

  • температура – 18о-24о;
  • процент влажности – 60 %;
  • скорость перемещения воздуха – 0,2 м/сек.

Для кухни:

  • температура – 18-26 градусов;
  • относительная влажность – не нормируется;
  • быстрота продвижения воздушной смеси – 0,2 м/сек.

Для ванной, туалета:

  • температура – 18- 26 градусов;
  • относительная влажность – не нормируется;
  • темп движения воздушной среды – 0,2 м/сек.

В теплый сезон показатели микроклимата не нормируются.

Оценка температурной среды внутри комнат производится по обычной t

о воздуха и результирующей. Последняя величина является собирательным показателем tо воздуха и радиационной tо помещения. Ее можно рассчитать по формуле в Приложении А, замерив нагрев всех поверхностей в комнате. Более простой способ – измерить шаровым термометром.

Для правильного измерения температурных данных и отбора проб на определение органолептических показателей воздушной массы следует участь направление потоков приточной и вытяжной части системы

Загрязнение  воздуха внутри жилища определяется содержанием двуокиси углерода – продукта выдыхаемого людьми во время дыхания. Вредные выделения от мебели, линолеума приравниваются к эквивалентному количеству СО2.

По содержанию данного вещества классифицируют внутренний воздух и его качество:

  • 1 класс – высокое – допуск двуокиси углерода 400 и ниже см3 в 1 м
    3
    ;
  • 2 класс – среднее – допуск углекислого газа 400 – 600 см3 в 1 м3;
  • 3 класс – допустимое – допуск СО2 – 1000 см33;
  • 2 класс – низкое – допуск диоксида углерода 1000 и выше см3 в 1 м3.

Нужный объем наружного воздуха для системы вентиляции определяют расчетом по формуле:

L = k×Ls, где

k – коэффициент эффективности распределения воздуха, приводится в таблице 6 ГОСТа;

Ls – расчетное, минимальное количество наружного воздуха.

Для системы без принудительного вытяжения  k = 1.

Детально с выполнением расчетов для обеспечения помещений вентиляцией ознакомит , прочитать которую стоит как заказчикам стройки, так и владельцам проблемного жилья.

Руководство для проектировщиков СП 60. 13330.2016

Этот сборник правил является основным документом для проектировщиков комплекса вентиляции в частном доме. Этим документом установлены правила проектирования вентсистем для всех видов зданий. Здесь также отталкиваются от госстандартов по микроклимату жилых помещений.

Санитарно-эпидемиологические показатели жилых домов применяют по СанПин 2.1.2.2645.

Основные постулаты нормативного сборника

Правилами предписывается материалы для воздуховодов и других частей вентиляционных конструкций приобретать только при наличии сертификатов, подтверждающих их соответствие санитарно-гигиеническим требованиям.

Для исключения появления конденсата воздуховоды по теплоизолируют по нормативам СП 61.13330. Для защиты от агрессивных компонентов воздушной среды внутри и снаружи дома используют антикоррозионные материалы или покрывают поверхность коробов специальными составами.

Теплоизоляция трубопроводов применяется  для предотвращения образования конденсата  и защиты от агрессивного воздействия  химических веществ, содержащихся в конденсате

Монтажные и наладочные работы ведут в соответствии со СП 73.13330.

Вентиляция с механическим приводом применяется:

  • если не хватает естественного воздухообмена;
  • если площадь не снабжена устройствами для поступления воздуха.

Механическая вентиляция включается, когда не хватает природной циркуляции воздушной массы в отдельные временные периоды.

Вентиляционная система на основе естественного воздухооборота рассчитывается исходя из разности плотностей уличного воздуха при температуре 5о C и плотности внутреннего воздуха при нормативной температуре в холодный сезон года.

Если при указанных выше температурах воздух полностью не возобновляется, делают с механическим побуждением.

Приемные вентиляционные устройства

Их не следует располагать на расстоянии менее 8 м от площадок для сбора мусора, парковок с числом автомобилей более трех, автодорог и других источников вредных выбросов и неприятных запахов.

Приемные отверстия для приточной части системы воздухообмена располагают в зоне цоколя или фундамента дома

В верхней зоне здания приемные конструкции размещают с наветренной стороны. В жаркие дни их защищают от прямых солнечных лучей и перегрева.

Нижняя граница приемного отсека вентиляции проходит на уровне не более 1 м от поверхности снега, но не ниже 2 метров от усредненной отметки земли.

Расчет воздушного притока

Производится расчет по приложению Ж действующего свода правил. Из результатов вычислений берут большее значение, гарантирующее соблюдение санитарных норм и безопасность в отношении пожаров и взрывов. Дебет поступившего в помещение воздуха не должен быть меньше минимального потребления, рассчитанного по приложениям Ж и И.

Вычисление издержек воздуха производят отдельно для летнего и зимнего периода и межсезонья по формулам Ж1-Ж7, выбирая наибольшее полученное значение:

  • по излишку тепла;
  • по весу вредных и опасных элементов;
  • по превышению влаги;
  • по кратности воздухооборота;
  • по расходу на 1 человека.

Минимальная трата наружного воздуха куб.м./час на одного человека приведена в таблице И1 приложения И.

Правила организации воздухообмена

В жилые помещения воздух подается через специальные распределители в верхней части дома. Приемные камеры для оттока воздуха делают под потолком комнаты не ниже 2 м от пола до нижней стороны отверстия для удаления лишнего тепла, избытков влаги и газов.

Оборудование и его размещение

Вентиляторы подбирают по двум показателям: сопротивлению вентсети при заданной скорости воздушной смеси в ней и по вычисленному потреблению воздуха. При этом учитывают приход и расход воздуха через неплотные прилегания деталей в заводских устройствах и воздуховодах по требованию п. 7.11.8.

Воздушный поток принуждается к движению вентилятором. В вытяжные и приточные отверстия устанавливают осевые модели, обеспечивающие местное вентилирование

Транзитные дистанции воздуховодов проектируют согласно ГОСТ РЕН 13779 по герметичности класса В, в других случаях по классу А.

Подсос и утечку воздуха через противопожарные клапаны и принимают по СП 5.13130.2009, для выполнения установок ФЗ от 22.07.2008г. № 123-ФЗ «ТР о требованиях ПБ».

Очистные фильтры выбираются с учетом длительности эксплуатации, количеству собираемой пыли, степени очистки воздуха. Воздухораспределители наружного воздуха должны иметь устройства для регулирования вектора воздушного потока и его расхода.

В помещениях с газовыми установками у вентиляторов монтируют решетки и клапаны с регуляторами расхода воздуха. Их устройство гарантирует  неполное закрывание.

В воздуховоды устанавливают осевые и центробежные типы вентиляторов. Они стимулируют движение потока по системе. Выбор модели определен объемом поставляемого воздуха и спецификой эксплуатации помещения

Помещения для расположения вентиляционного оборудования, в том числе на техэтажах и чердаках жилых зданий, подбираются в соответствии с условиями СП 54.13330 «Здания жилые многоквартирные». Категория помещения по взрыво– и пожароопасности определяется по ФЗ № 123-ФЗ.

Форма и материал воздуховодов


В жилых домах малой этажности объединение воздуховодов общеобменной вентиляции теплым чердаком неэффективно. Для предотвращения задымления на воздуховодах устанавливают противопожарные клапаны, воздушные заслоны.

Каналы вентиляции с ограничением по огнестойкости делают из негорючих материалов. Огнестойкие материалы применяют также для транзитных участков вентсистем и воздуховодов в помещениях для размещения оборудования в подвалах и на чердаках.

Материалы с группой горючести выше Г1 допускаются:

  • для воздуховодов помещений, кроме вышеуказанных;
  • для гибких вставок транзитных участков.

Вентиляционные короба и трубы делают из унифицированных стандартных деталей. Не допускается применение асбестоцемента в приточных системах. Воздуховоды должны иметь покрытия, устойчивые к воздействию агрессивной среды.

Для сборки канальной вентиляционной системы выпускают трубы и фасонные элементы из оцинкованной стали и пластика

Толщина листовой стали для изготовления воздуховодов подбирается по приложению К рассматриваемого нормативного сборника.

При допустимой температуре не выше 80 градусов при диаметре круглого сечения:

  • до 200 мм включительно – толщина листа 0,5 мм;
  • от 250 до 450 мм – 0,6 мм;
  • от 500 до 800 мм – 07 мм;
  • от 900 до 1250 мм – 1,0 мм.

Для воздуховодов прямоугольного сечения:

  • до 250 мм – 0,5 м;
  • от 300 мм до 1000 мм – 0,7 мм;
  • от 1250 до 2000 мм – 0,9 мм.

При установленной норме огнестойкости не менее 0,8 мм. Не разрешается прокладывать через кухни и жилые комнаты транзитные воздухопроводы, идущие из помещений иного назначения.

Газопроводы, кабели, провода, канализационные трубы разрешается прокладывать на расстоянии более 100 мм от стенок . В воздухоотводящих шахтах не допускается размещать трубопроводы бытовой канализации.

Короба и трубы вытяжной вентиляции общего обмена монтируют с подъемом 0,005 в направлении движения воздушной массы. Для удаления образующегося конденсата предусматривают дренажные устройства.

Специфика энергосбережения и автоматизация

Для частного домовладения немалую роль имеет экономия энергоресурсов.

Суммарное энергосбережение при проектировании вентиляционных систем складывается за счет:

  • выбора передового оборудования;
  • решения энергоэффективных задач;
  • применения механических систем;
  • вторичного применения тепла удаляемого воздуха;
  • индивидуального подхода к регулировке воздушного обмена.

Электроустановки подбираются с учетом нормативов ПУЭ (7-е издание) «Правила устройства электроустановок». При наличии системы пожаротушения и пожарной сигнализации в коттедже проектируется автоматическая блокировка электропитания систем вентиляции в соответствии с СП 7.13130.

Предусматривается при пожаре отключать централизованно или индивидуально системы вентиляции, включать противодымную защиту. Дистанционное управление дымовыми противопожарными клапанами, окнами, фрамугами должно быть автоматизировано.

Воздухообмен в многоэтажных домах в СП 54.13330.2016

Небесполезными при проектировании вентиляции индивидуальных домов будут постулаты этого свода правил, предназначенные для строительства многоквартирных домов высотой до 75 метров. Строительство проводится по рабочим чертежам, выполненным на основе проекта.

Жилой дом может иметь встроенные, встроено-пристроенные, пристроенные помещения общего назначения и пользования: бассейны, тренажерные залы, гаражи, автостоянки при соблюдении соответствующих правил безопасности. Размещение промышленных подразделений в жилых домах не допускается.

Правила для проектирования МКД, разработаны на основе санитарных требований СанПиН 2.1.2.2645, ГОСТ 30494 с учетом климатических зон по СП 131.13330.

Защита от шума регламентируется условиями СП 51.13330.  Проект жилого дома включает инструкцию по эксплуатации, в том числе вентиляционного комплекса.

Индивидуальный дом проектируется для проживания одной семьи. Состав помещений и их количество предусматривается по требованию заказчика. Основные помещения: общая гостиная, спальни, кухня, санузлы. Размещение жилых комнат в подвальных этажах не допускается.

Если в доме типовой планировки монтируется приточно-вытяжная вентиляция в системе применяется приточная установка и вытяжной вентилятор

При проектировании саун вентканалы оборудуют противопожарными клапанами. Вентиляционные отверстия и вводы трубопроводов в фундаментной и цокольной конструкции здания обеспечиваются защитными устройствами от грызунов.

Кратность воздухообмена:

  • спальня, гостиная при общей площади особняка на 1 чел. меньше 20 кв.м. – 3 куб.м /час на 1кв. метр жилой площади;
  • более 20 кв.м. – 30 куб.м /час на 1 человека;
  • кухня с электрической плитой – 60 кубометров/час;
  • помещение с газовым оборудованием – 100 куб.м/час;
  • помещение с отопительным котлом до 50 кВт с открытой и закрытой топкой – часовой расход, равный объему помещения.
  • ванная, туалет – 25 куб.м/час.

В наружных стенах подвала, техподполья, холодного чердака, не имеющих вытяжки, делают продушины, равномерно распределенные по периметру дома. Площадь одного проема не менее 0,05 кв.м.

Требования к воздухообмену в МГСН 3.01- 01

Конкретизируют общероссийские стандарты на возведение жилых зданий и частично их повторяют.

По кратности воздухообмена увеличивается норма с газовым оборудованием в зависимости от числа газовых конфорок:

  • 2 шт. – не менее 60 куб.м/час;
  • 3 штуки – не менее 75 куб.м/час;
  • 4 штуки – не менее 90 куб.м/час.

Тренажерный зал в рабочем режиме – 80 куб.м/час, нерабочем – 16 куб.м/час;

Для встраиваемых объектов делают автономную систему вентилирования. При наличии теплого чердачного пространства вытяжная шахта предусматривается высотой не менее 4,5 метров от поверхности плит, перекрывающих верхний этаж.

Гигиенические обоснования в СанПиН 2.1.2.2645

Сборник диктует гигиенические требования к вентиляционному устройству дома, внутреннему климату, состоянию воздуха. В соответствии с его нормами не допускается выход загрязненной смеси из кухонь и санузлов в общем вентканале с жилыми комнатами.

Шахты вытяжной вентиляции возвышаются над коньком кровли или плоской крышей на высоту не менее 1 метра.

Высота вентиляционных стояков, возвышающихся над кровлей определяется по расстоянию между ними и коньковым ребром. Если оно меньше 1,5 м, то канал должен быть выведен не меньше чем на 0,5 м над коньком

Перечислены допустимые нормы температуры, относительной влажности, быстроты передвижения воздуха в помещениях дома в холодный и теплый сезоны года.

Пример расчета естественной вентиляции дома

Действующие нормативные акты предлагают три способа расчета:

  • по кратности воздухообмена;
  • по санитарным и гигиеническим характеристикам;
  • по общей площади комнат.

Основой вычислений являются два показателя: расход воздуха в м3/час и часовая кратность воздухообмена. Эти данные берутся из сводов правил СП 54.13330 и СП 60.13330.

Кратность воздухооборота означает число полных обновлений воздуха в помещении за 1 час. Берется по т. 9.1 СНиП 31-01-2003.

По нормативным установкам принимается следующий расход воздуха:

  • гостиная, спальня – 1 раз/час;
  • кухня с электрической плитой – 60 кубометров/час;
  • санитарные узлы – 25 м3/час;
  • помещение с котлом на твердом топливе – кратность 1 + 100 м3/час.

Для кухни принимается схема: объем воздуха, равный нормативному обороту удаляется с помощью естественной вытяжки, а добавляемые 100 м3/час отводятся принудительной вентиляцией в виде кухонной вытяжки.

Для выполнения расчетов по кратности воздухообмена, обеспечении притока в системах без рекуперации, поставки воздушной смеси в системах с рекуператором нужен план дома с точными размерами помещений

Кратность обмена для котельных с газовым теплогенератором принимается равной 3+ объем воздуха на выжигание газа.

Расчеты по кратности и численности проживающих

Выполняется для каждой комнаты коттеджа по формуле:

L = S × h × n,

S – площадь комнаты в м2;

h – высота помещения м;

n – кратность воздухообмена в течение часа, берется из СНиП.

Нормативный объем воздушной массы и кратность ее смены в сутки зависит не только от площади обустраиваемого системой пространства, но и от численности проживающих. В расчетах вытяжки используется следующая формула.

L = m × N, где

L – объем воздушной вытяжки в м3/час;

m – количество воздушной смеси в расчете на одного человека м3/час;

N – число людей, присутствующих в помещении не менее 2 часов.

Рассматривается в качестве примера условный дом, имеющий состав помещений:

  • гостиная – 27 м2;
  • спальня 1 – 15 м2;
  • спальня 2 – 18 м2;
  • кухня – 16 м2;
  • коридор – 10 м2;
  • ванная – 8 м2;
  • санузел – 4 м2.

Всего – 98 м2.

Если предположить, что в доме проживает столько людей, что на каждого приходится менее 20 м2 общей площади, тогда часовой расход воздуха определяется из расчета 3 м3/час на 1 м2 площади. 98 × 3 = 294 м3/час.

Определяются объемы воздуха по кубатуре помещений с высотой 2,8 м:

  • гостиная – 27 × 2,8 = 75,6 м3/час;
  • спальня 1 – 15 × 2,8 = 42 м3/час;
  • спальня 2 – 18 × 2,8 = 50,4 м3/час;
  • кухня – 16 × 2,8 = 44,8 м3/час;
  • коридор – 10 × 2,8 = 28 м3/час;
  • ванная – 8 × 2,8 = 22,4 м3/час;
  • санузел – 4 × 2,8 = 11,2 м3/час.

Полученные значения с учетом кратности воздухообмена округляют в большую сторону до величины, кратной пяти. Коридор используемой таблицей СНиП не нормируется, поэтому исключается из расчета.

Схема расположения вентканалов в смешанной вентиляционной системе: вытяжка из кухни, ванной и туалета производится по отдельным каналам, приток осуществляется естественным образом через неплотности в оконных и дверных конструкциях

Полученные объемы суммируются отдельно по приходу воздуха и уходу.

Помещения с вытяжкой:

  • кухня – 44,8 не менее 90 м3/час;
  • ванная – 22,4 не менее 25 м3/час;
  • санузел – 11,2 не менее 25 м3/час.

Всего – 140 м3/час.

Комнаты, из которых поступает свежий воздух:

  • гостиная – 75,6×1 = 80 м3/час;
  • спальня 1 – 42×1 = 45 м3/час;
  • спальня 2 – 50,4×1 = 55 м3/час;

Всего – 180 м3/час.

Объем притока превышает объем оттока на 40 м3/час. Для баланса воздушных потоков увеличивают объем вытяжки на недостающее количество, добавляя его к объемам кухни и санузла.

Диаметры труб для сборки вентиляционных каналов определяются по диаграмме, в которой собраны и сведены в график типовые значения

После корректировки получают точные значения прихода и ухода.

Приход:

  • гостиная – 75,6×1 = 80 м3/час;
  • спальня 1 – 42×1 = 45 м3/час;
  • спальня 2 – 50,4×1 = 55 м3/час;

Всего – 180 м3/час

Уход:

  • кухня – 44,8 не менее 105 м3/час;
  • ванная – 22,4 не менее 25 м3/час;
  • санузел – 11,2 не менее 50 м3/час.

Всего – 180 м3/час.

Объемы сбалансированы в соответствии с расчетом по кратности.

Проживают 3 человека + 2 гостя бывают с перерывами. Норма – 60 м3/час на 1 постоянно проживающего человека, 20 м3/час на 1 временного жильца.

Вычисления:

  • гостиная – 3 × 60 + 2 × 20 = 220 м3/час;
  • спальня 1 – 2 × 60 = 120 м3/час;
  • спальня 2 – 1 × 60 = 60 м3/час.

Итого – 400 м3/час.

Вытяжку, рассчитанную выше по нормативам кратности, увеличивают до суммарного объема по притоку воздуха, раскидывая разницу 400 – 180 = 220 м3/ час на вытяжку из кухни, ванной и санузла.

Получают:

  • кухня – 105 м3/час = 280 м3/час
  • ванная – 25 м3/час = 60 м3/час;
  • санузел – 50 м3/час = 60 м3/час.

Всего – 400 м3/час. Расчетное значение диаметра вытяжки должно обеспечивать в частном доме полноценную смену воздушной массы.

Расчет по санитарным нормам

Площадь дома равна 98 кв.м. Приточный воздухообмен с учетом нормы 3 м3 на 1 м2 площади. 98 × 3 = 294 м3/час.

Этот результат распределяют по всем помещениям с вытяжкой:

  • кухня – 90 м3/час = 174 м3/час;
  • ванная – 25 м3/час = 60 м3/час;
  • санузел – 25 м3/час = 60 м3/час.

Всего – 294 м3/час.

Достижение равновесия воздухообмена – основа расчета по вентиляции.

Вычисление сечения воздуховодов

Теперь стоит задача распределить потоки. Вытяжка будет состоять из четырех каналов: два в кухне и по одному в ванной и санузле.

Можно считать по двум формулам:

а) F = L/3600×V , где

F – площадь сечения воздуховода м2;

L – расход вытяжной смеси м3/час;

V – скорость потока воздуха м/сек.

б) F = 2,778 × L/V , где

2,778 – коэффициент перехода от значений в метрах к сантиметрам.

В каналах с естественной вытяжкой ограничивается диапазоном от 0,5 до 1,5 м/сек. Принимают для выбранного дома – 0,8 м/сек.

100 куб.м. воздуха в кухне будут уходить по каналу с вытяжным вентилятором во время готовки пищи на кухонной плите. Для естественного воздухообмена на кухне остается 180 куб.м. Обсчитывают круглое сечение воздуховода для кухонного канала с естественной тягой.

F = 2,778 × 180/0,8 = 625 см2.

Площадь круга = п×R2, где п = 3,14.

625 = 3,14×R2, R = 14,1 см, рассчитанный диаметр вытяжки в частном доме – 282 мм.

Аналогично каналы для ванной и санузла будут сечением 163 мм каждый.

F = 2,778 × 60/0,8 = 208 см2.

Площадь круга = п×R2.

208 = 3,14×R2, R = 8,13 см, определено значение сечения вентканала в частном доме с диаметром 163 мм.

Можно подбирать воздуховоды по специальным диаграммам с двумя осями координат: расхода воздушной смеси и скорости транспортировки воздуха. На пересечении перпендикуляров из этих величин по конкретному воздуховоду находят величины его диаметра.

В пределах серии вентиляционных труб, соединителей, уголков, отводов и т.д. выпускаются элементы типовых размеров. Их приобретение существенно повышает темпы сборки системы

Подбор стандартного размера вентканалов производится по ГОСТ с учетом выполненного расчета. Например, на воздуховоды из оцинкованной стали применяется ГОСТ 14918-80, из железобетона – ГОСТ 17079-88.

Проектировщики для расчета вентиляционных систем и их воплощения в чертежах и трехмерных изображениях пользуются справочниками и компьютерными программами, разработанными на основе строительных норм и правил: алгоритм расчета вентиляции Vent–Calc, подбора воздуховодов – Ducter 2.5, рисования вентиляции SVENT, CADvent.

Выводы и полезное видео по теме

С правилами проектирования установок и систем для нормативного воздухообмена ознакомит следующий ролик:

Нормативы вентиляции разработаны не только для облегчения работы проектировщикам. Знать их полезно заказчикам строительства и собственникам жилья, не обеспеченного достаточной поставкой свежего воздуха. Если хозяева самостоятельно выявят нарушения в проекте, то смогут добиться исправления ошибок или хотя бы получить компенсацию.

Хотите рассказать о том, как работает система вентиляции в вашем собственном доме/квартире/даче? Оставляйте, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок-форме. В ней же вы можете поделиться полезной информацией по теме, задать вопрос и разместить фото.

Расчет вентиляции для частного дома

При строительстве частного дома в современных условиях следует уделить должное внимание проектированию системы вентиляции. От наличия или отсутствия вентиляции в жилом доме зависит здоровье его обитателей и техническое состояние самого дома. Ведь не секрет, что в плохо вентилируемом помещении люди чувствуют себя подавленно, часто страдают инфекционными заболеваниями и болезнями органов дыхания. Скапливающиеся в доме пары с большим содержанием токсинов и других вредных веществ оседают на стенах в виде конденсата, и болеть начинают не только люди, но и сам дом.

Поэтому в каждом доме, независимо от того, новый он или старый, необходимо обеспечить должную вентиляцию. Она обеспечит благоприятный микроклимат, удаляя из дома загрязненный воздух и наполняя жилище свежим воздухом с необходимым содержанием кислорода; с помощью нее в доме поддерживается комфортная для людей влажность и температура воздуха.

Однако следует очень тщательно подойти к вопросу выбора типа системы вентиляции, которая максимально подойдет к условиям вашего дома, а также правильный расчет ее мощности, для обеспечения эффективной работы без излишних энергетических затрат. Прежде чем остановить свой выбор на понравившемся вам типе вентиляционной системы, найденной по каталогам в Интернете, следует иметь в виду, что правильность выбора зависит от многих факторов. К ним, например, относятся:

  • этап, на котором планируется провести монтаж вентиляционной системы: уже эксплуатируемый дом или строительство нового здания;
  • материалы, из которых построен дом: дерево, панели, кирпич, пенобетон, камень;
  • параметры дома: общая площадь и объем каждого отдельно взятого помещения;
  • финансовые возможности хозяев дома для устройства вентиляции.

Заказать грамотный расчет вентиляции для загородного дома вы можете в нашей компании, обратившись по телефону или заполнив форму обратной связи.

Типы вентиляции для частного дома

Вентиляционные системы для зданий жилого и общественного назначения делятся на три категории: по функциональному назначению, по способу перемещения воздушного потока и по способу побуждения воздуха к движению.

По функциональному назначению системы вентиляции делятся на три вида:

  • Приточная – обеспечивающая приток свежего воздуха в помещения;
  • Вытяжная – удаляющая из помещений загрязненный воздух;
  • Рециркуляционная – подача свежего воздуха в помещения обеспечивается с частичной вытяжкой отработанного воздуха.

По способу передвижения воздушного потока системы вентиляции различают:

  • Канальные – движение воздуха обеспечивается сетью каналов и воздуховодов;
  • Безканальные – поступление свежего воздуха обеспечивается естественным путем через открытые форточки, окна и двери.

По способу побуждения воздуха к движению вентиляционные системы делятся на два вида:

  • Естественная вентиляция;
  • Принудительная вентиляция.

Для частных домов обычно используют один из этих двух типов вентиляции.

Естественная вентиляция

Преимущества: низкая себестоимость монтажа; отсутствие дополнительных трат на приобретение и техническое обслуживание дорогого оборудования.

Недостатки: не подходит для плохо вентилируемых домов из-за высокой воздухонепроницаемости, а также для помещений с большими площадями; зависимость от климатических особенностей и природных явлений; необходимость монтажа больших вентиляционных отверстий и объемных воздухопроводов. По этой причине естественную вентиляцию следует учитывать при проектировании дома и практически невозможно смонтировать в уже эксплуатируемом жилище, где естественная вентиляция не была предусмотрена.

Принудительная вентиляция

Циркуляция воздуха в жилых помещениях при таком типе вентиляции обеспечивается работой специальных вентиляторов вытяжного или засасывающего типа.

Этот тип вентиляции по типу применяемого оборудования делится на несколько подвидов:

  • Вытяжная;
  • Приточная;
  • Сбалансированная, или приточно-вытяжная.

Рекуперационная система (с возвратом тепла)

Принцип работы вытяжной, приточной и сбалансированной систем не сложен и заключается в принудительной откачке или нагнетании воздуха. Система с рекуперацией дает возможность полного контроля над работой всей системы, обеспечивая оптимальную для обитателей температуру и влажность отфильтрованного воздуха в помещении, что позволяет значительно сэкономить на обогреве дома. Существенным недостатком системы с рекуперацией является высокая стоимость; сложность монтажа и технического обслуживания; большой расход электроэнергии. Зная преимущества и недостатки каждого типа вентиляционной системы, легче выбрать именно тот вариант, который будет для вас наиболее приемлемым.

Проектирование вентиляционной системы

В том случае, если вы остановили свой выбор на естественном типе вентиляции, то прежде всего необходимо разработать проект, предусмотрев расположение всех элементов системы в каждом отдельно взятом помещении и объединив их в общую систему. Стоит учесть, что наибольшую потребность в вентиляции имеют такие помещения, как кухня, котельная, комнаты санитарно-гигиенического предназначения.

Легче осуществить монтаж естественной вентиляции в строящемся доме, когда расположение вентиляционных каналов и отверстий для подачи и откачки воздуха, дополнительных элементов согласовано при проектировании с размещением остальных коммуникационных систем.

Проектируя естественную вентиляцию, необходимо предусмотреть несколько важных моментов, без которых невозможно создание хорошей тяги в воздухоотводных каналах для обеспечения эффективной работы всей системы:

  • выходное отверстие вытяжного канала должно располагаться на высоте не менее одного метра над уровнем крыши;
  • оптимальное расстояние между решетками входа и вытяжки должно быть не меньше 5-6 метров;
  • воздухопроводы должны иметь минимальную длину и как можно меньше изгибов и других помех для обеспечения свободного воздухотока.

Расчет потребности вентиляции

Для того, чтоб правильно сделать расчет вентиляции частного дома, необходимо определить потребность количества кубометров воздуха для полного обмена в каждой комнате дома за один час. Для этого составляется поэтажный план дома, где указывается площадь каждого помещения и его назначение.

Шаг первый: Определяем необходимый воздухообмен в единицу времени. Для этого воспользуемся двумя способами:

С учетом коэффициента кратности. Коэффициент кратности для помещений с разным предназначением имеет различные значения. За единицу принимается коэффициент для жилых комнат – спальни, гостиные, комнаты отдыха. В бытовых помещениях, таких как кухня и санитарный узел, этот коэффициент равен трем. Суть метода заключается в определении потребности воздухообмена помещения за один час времени путем умножения объема помещения на коэффициент кратности.

Существуют нормативные строительные документы, в которых даются рассчитанные коэффициенты кратности по помещениям. Применительно к России это СНиП 2.08.01-89* Жилые здания, Приложение №4. Коэффициенты кратности для наиболее типовых помещений в жилом доме приводятся в таблице 1.

Таблица 1. Кратности воздухообмена в помещениях жилых зданий.

 

Помещения

 

 

Расчетная температура зимой,ºС

 

 

Требования к воздухообмену

 

 

 

Приток

 

Вытяжка

 

 

Общая комната, спальня, кабинет

 

 

20

 

 

1-кратный

 

 

 

 

Кухня

 

 

18

 

 

 

 

По воздушному балансу квартиры, но не менее, м3/час

 

 

90

 

 

 

Кухня-столовая

 

 

20

 

 

1-кратный

 

 

 

Ванная

 

 

25

 

 

 

 

25

 

 

 

Уборная

 

 

20

 

 

 

 

50

 

 

 

Совмещенный санузел

 

 

25

 

 

 

 

50

 

 

 

Бассейн

 

 

25

 

 

По расчету

 

 

 

Помещение для стиральной машины в квартире

 

 

18

 

 

 

 

0,5-кратный

 

 

 

Гардеробная для чистки и глажения одежды

 

 

18

 

 

 

 

1,5-кратный

 

 

 

Вестибюль, общий коридор, лестничная клетка, прихожая квартиры

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

Помещение дежурного персонала (консъержа/консъержки)

 

 

18

 

 

1-кратный

 

 

 

 

 

Незадымляемая лестничная клетка

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

Машинное помещение лифтов

 

 

14

 

 

 

 

0,5-кратный

 

 

 

Мусоросборная камера

 

 

5

 

 

 

 

1-кратный

 

 

 

Гараж-стоянка

 

 

5

 

 

 

 

По расчету

 

 

 

Две последние колонки данной таблицы содержат данные коэффициентов кратности воздухообмена по подаче и вытяжке воздуха.

Алгоритм расчета вентиляции с учетом коэффициентов кратности:

Рассчитать объем каждой комнаты или помещения бытового назначения можно по формуле: V=h*l*n, где: V – объем, мі; h – высота, м; l – длина, м; n – ширина, м.

Объем воздуха для каждого помещения рассчитывается по формуле: L=V*К, где К – коэффициент кратности.

В жилых домах количество подаваемого воздуха равно объему вытяжки. Обычно для помещений жилого типа рассчитывается только нормативная вытяжка или подача воздуха. Обсчитав нормативы воздухообмена по всем помещениям (отдельно с нормой вытяжки, отдельно – с подачей), суммируем общий объем воздуха отдельно для вытяжки, отдельно – для подачи. Сравниваем полученные показатели и берем в расчет показатель с большей величиной.

Рассмотрим пример расчета с учетом коэффициента кратности для кухни и спальни, высота потолков которых составляет 2,5 метра.

Спальня. При параметрах комнаты 4, 5х4,8 м ее площадь составит 21,6 мІ. Следовательно, объем помещения будет 21,6х2,5=54 мі. То есть потребность воздухообмена для спальни за один час будет составлять 54х1=54 мі.

Кухня. Если ее длина и ширина составляет соответственно 4 и 3 метра, то площадь будет равна 12мІ, а объем помещения – 12х2,5=30 мі. учитывая коэффициент кратности для бытовых помещений 3, потребность воздухообмена за час для кухни составит 30х3=90 мі.

Аналогичным образом рассчитывается объем вентиляции для всех остальных помещений, а затем берется общее значение объема воздухооборота.

Расчет потребности вентиляции по количеству присутствующих в помещении людей. Согласно утвержденным санитарно – гигиеническим нормам, потребность воздуха для одного человека составляет:

  • в спальне – 20 мі/час;
  • жилые помещения общего назначения (гостиные, зал, детская) – 40 мі/час;
  • кухня и другие бытовые помещения – 60 мі/час.

То есть, если в спальне проживает два человека, то потребность в воздухообмене в этой комнате составит 20х2=40 мі/час; а для семьи из трех человек потребность в воздухообмене для гостиной составит 40х3=120 мі/час, а для кухни – 60х3=180 мі/час.

Для эффективной работы вентиляции во всем доме необходимо производить расчет потребности воздухообмена по наибольшему значению одного из двух приведенных способов.

Шаг второй: расчет вентиляционных каналов и размеров проходных отверстий для вытяжных и приточных устройств

От правильного подбора оптимальных размеров вентиляционных каналов и диаметра воздуховодных отверстий зависит работа всей вентиляционной системы в частном доме.

Каналы для подачи и вытяжки воздуха могут быть встроенными в полости стены в виде вентиляционной шахты (что обычно делается при строительстве нового дома), или устанавливаются в виде наружных металлических или пластиковых трубопроводов. Сечение таких трубопроводов может быть круглым или прямоугольным; изгибы выполняются с использованием гофротрубы. Для того, чтоб предотвратить образование конденсата внутри наружных воздуховодов, трубы следует утеплить. Над выходом вытяжного канала, во избежание попадания осадков или посторонних предметов, устанавливается защитный зонтик – дефлектор.

Минимальный диаметр воздуховодных каналов при монтаже естественной вентиляции не должен быть меньше 10 сантиметров. При монтаже принудительной вентиляции этот минимальный предел составляет 6 сантиметров. Правильно рассчитанное сечение каналов для воздухообмена гарантирует эффективную работу вентиляционной системы с необходимыми давлением и скоростью воздушного потока в воздуховодах. Так, например, для комнаты объемом 300мі, при естественной вентиляции сечение канала должно быть 250х400 мм, а при принудительной – 250х400 мм.

Сделать правильный расчет сечений воздуховода можно по приведенной ниже диаграмме соотношения сечения воздуховода со скоростью и объемом воздушного потока за час.

Горизонтальными линии диаграммы обозначен расход воздуха; вертикальными — скорость воздушного потока. Косыми линиями обозначены размеры воздуховодов.

Разобравшись в значениях диаграммы, нетрудно обсчитать сечение воздушных каналов для вентиляции помещений частного дома. Осуществляя расчет воздуховодов вентиляционной системы, следует учесть, что для уменьшения шума и поддержания оптимального давления соотношение сторон в воздуховодах прямоугольного типа не должно быть больше, чем 3:1. Скорость в воздушной магистрали не должна превышать 5м/с, а в ее отводках – 3 м/с.

Для каждого дома система вентиляции должна быть спроектирована и смонтирована строго по индивидуальному проекту, который учитывает все архитектурные особенности и финансовые возможности хозяев. Однако общие требования для всех систем вентиляции должны неукоснительно соблюдаться:

  • для всех систем вентиляции вытяжной воздух должен выбрасываться наружу выше уровня кровли;
  • заборная решетка, через которую осуществляется забор и нагнетание в систему свежего воздуха, должна находиться не ниже, чем два метра над уровнем земли;
  • необходимо так рассчитать и спланировать вентиляционную систему, чтоб подача воздуха осуществлялась в направлении от жилых помещений к помещениям с повышенным загрязнением воздуха.

Вентиляция дома: виды, расчет (фото)

Комфорт в жилище во многом зависит от правильно организованного воздухообмена. Грамотная вентиляция дома оптимизирует уровня влажности и температуры, способствует созданию здорового микроклимата. Благодаря вентиляционной системе в помещения своевременно поступает свежий воздух, а испарения и неприятные запахи удаляются.

Виды вентиляции

Правильно организованный воздухообмен

Система вентиляции должна охватывать весь дом. Недостаточно установить вытяжные узлы в кухне, ванной комнате и туалете, как считают многие домовладельцы. В вентилировании нуждается все здание. Застой воздуха в какой-либо из комнат приведет к появлению плесени, грибку и, как следствие, порче мебели, строительных и отделочных материалов.

Важно! При правильно организованной вентиляции воздух поступает в жилые комнаты и удаляется через наиболее «грязные помещения»: кухню, санузел. При этом воздушные потоки должны свободно перемещаться от притока к вытяжке.

Разновидности вентиляционных систем:

  • Естественная вентиляция;
  • Принудительная вентиляция;
  • Смешанные системы.

Естественная вентиляция

Естественная вентиляция с организованным воздухообменом

Естественная вентиляция дома осуществляется благодаря разности температур снаружи и внутри помещения. Как следует из названия, такая система обеспечивает воздухообмен без привлечения дополнительного оборудования. Несмотря на ряд недостатков, естественная вентиляция пользуется большой популярностью у владельцев частных домов.

Естественная вентиляция делится на неорганизованную и организованную систему. В первом случае воздухообмен осуществляется через приоткрытые форточки и различные неплотности в строительных конструкциях (инфильтрация). При организованном типе вентиляции воздух проникает и удаляется в дом через специально устроенные приточные и вытяжные отверстия.

Основное преимущество естественного воздухообмена – это простое устройство и нетребовательность к ремонту. Такая система надежна и практически никогда не ломается.

Неорганизованный воздухообмен

У естественного воздухообмена есть ряд существенных недостатков. Эффективность работы вентиляции напрямую зависит от времени года. При существенной разнице внешней и внутренней температур помещение вентилируется нормально. Зато при незначительном отличии (осенью и весной) воздухообмен в помещении практически не происходит. Еще один минус – отсутствие фильтрации поступающего воздуха, вместе с которым в здание проникают насекомые и уличная пыль. Если дом расположен в экологически неблагоприятном районе качество внутреннего воздуха может стать серьезной проблемой. Кроме этого, в зимнее время в помещение подается холодный воздух, что увеличивает расходы на отопление.
Советы по устройству естественной вентиляции:

  • Вытяжные каналы лучше устроить вертикально, допустимый угол наклона – не больше 35º;
  • Если комнаты с вытяжными отверстиями расположены рядом, можно объединить на чердаке вытяжные воздуховоды в один. В помещениях расположенных в разных концах дома лучше установить отдельные вытяжные каналы;
  • При прокладке каналов следует избегать крутых поворотов и использовать трубы с гладкой поверхностью;
  • В котельной, а также комната с камином должны быть оборудованы персональными вытяжными трубами.

Принудительная вентиляция

Дом с принудительной вентиляцией

В принудительной вентиляции движение воздушных потоков осуществляется за счет электрических вентиляторов. Такая система не зависит от природных факторов, воздух в помещение поступает в нужных количествах и с заданной скоростью. В состав принудительной вентиляции входят фильтры, увлажнители и охладители воздуха, шумопоглотители, калориферы и блок автоматики для управления параметрами.

Варианты организации принудительного воздухообмена:

  • Наборная система;
  • Моноблок;
  • Установка вытяжных и приточных вентиляторов.

Элементы наборной системы

Наборные системы довольно громоздки, поэтому их обычно монтируют в домах с большой площадью. Воздуховоды и основные узлы системы обычно скрывают за фальшивыми потолками. Большой выбор комплектующих позволяет включить в систему любые функции: тонкую фильтрацию, увлажнение, обеззараживание воздуха и пр.

В моноблочной вентиляции все детали размещены в одном шумоизолированном корпусе. Благодаря компактным размерам и низкому уровню шума моноблок можно монтировать непосредственно в жилых помещениях. В большую часть моноблочных конструкций встроены рекуператоры-теплообменники, позволяющие обогревать входящие потоки за счет удаляемого воздуха. Моноблочные системы используются для организации воздухообмена в небольших коттеджах и квартирах.

Наиболее бюджетный вариант принудительно воздухообмена – установка приточных и вытяжных вентиляторов. Приточные установки располагают в жилых комнатах, вытяжные – в кухнях и санузлах. Минусов у такой системы больше, чем плюсов. Вентиляторы шумят, часто ломаются, входящие потоки воздуха невозможно подогреть. Поэтому приходится организовывать работу системы таким образом, чтобы она функционировала только в какие-либо определенные часы.

Смешанная вентиляция

Смешанный тип вентиляции

Смешанные системы сочетают в себе элементы естественной и принудительной вентиляции. Наиболее распространенный вариант – это естественный приток и электрическая вытяжка. Свежий воздух может поступать через приточные клапана, приоткрытые форточки, отверстия в неплотно пригнанных оконных и дверных рамах. Для удаления отработанного воздуха используются отдельные вентиляторы или одна вытяжная установка на чердаке с разводкой в кухню, ванную комнату, туалеты и т.д.

Расчет вентиляции

Вентиляционная система с рекуперацией

Чтобы правильно организовать работу вентиляции, необходимо определить с какими объемами воздуха ей придется справляться. То есть, сколько кубометров в час воздуха нужно удалять из помещения и подавать в него. Наиболее простые способы расчета воздухообмена:

  • По площади помещений;
  • По санитарным нормам;
  • По кратностям воздухообмена.

Расчеты по площади помещения производятся на основании нормативных актов, согласно которым на 1 м² помещения должно подаваться 3 м³ чистого воздуха. В показателях, полученных таким образом, содержится высокая погрешность, так как при их расчете не учитывается назначение помещения и количество людей, проживающих в комнате. Более точными являются два других метода.

По принятым на сегодняшний момент санитарным нормам для одного постоянно находящегося в комнате человека должно подаваться 60 м ³ воздуха, а на каждого временного пребывающего еще 20 м³ в час. Следует учитывать только людей, пребывающих в здании долгое время.

Таблица кратностей воздухообмена

Расчет по кратностям воздухообмена регламентирован правилами СНиП и считается наиболее точным. Кратность воздухообмена показывает, сколько раз за 1 час в данном помещении воздух должен полностью обновиться. В одном столбце таблицы указаны кратности для помещений с притоком, в другом – с вытяжкой. Если в таблице нет требуемого помещения, то воздухообмен для него по умолчанию считается 3 м³/ч на 1 м² площади.

Формула по кратностям выглядит следующим образом:

L=n*V, где V – объем помещения, n – кратность воздухообмена.

Для нахождения объема помещения нужно перемножить между собой длину, высота и ширину комнаты.

Важно! Объемы подаваемого в помещение воздуха должны совпадать с количеством удаляемого воздуха. Если величины не разняться, их следует округлить в сторону большего значения.

Если выбранная система вентиляции состоит их приточных клапанов и вытяжных вентиляторов, то рассчитать параметры просто. Пропускная способность каждого устройства указана в технической документации, хозяину остается только подобрать оборудование с требуемыми параметрами.

Следует заметить, что в таблице напротив помещений указаны кратности только притока или вытяжки. Например, в ванной, санузле и кухне указаны параметры только для вытяжки, а в жилых комнатах (спальнях, гостиной, столовой) — только для притока. Такая организация воздухообмена предотвращает перетекание неприятных запахов из одной в другую комнату.

Делаем вентиляцию в частном доме

https://youtu.be/11N1kOzkbpE

Расчет вентиляции и кондиционеров в частном доме в Новосибирске и Бердске, параметры воздуха и типы вентиляционных систем

Вентиляция в загородном доме: с чего начать

Новые материалы, применяемые при строительстве доме, не пропускают воздух, поэтому требуется монтаж вентиляции и кондиционирования. Иначе в доме скапливается углекислый газ и повышается влажность, что негативно сказывается на здоровье людей и отделке помещений.

Параметры вентиляционной системы, расположенной в жилом помещении.

Различные помещения в доме имеют свои требования к системе воздухообмена. Задача системы вентиляции является подача в вкаджое помещение воздуха необходимого качества и требуемой температуры. Эти показатели зависят от назначения помещений (котельная. жилое, сан узла), от наличия источника загрязнения воздуха (гараж и котельная), а так же от количества людей и технике в них находящихся.

Для помещений, предназначенных для проживания людей, предусмотрены следующие параметры вентиляционной системы:

Тип помещенияОбъем и кратность воздухообмена.
Гостиная, спальня, детская.от 30 м3/ч на 1 чел-ка
Библиотекаот ½ до 1 м3/ч на 1 чел-ка
Кухня с электрической плитойот 60 м3/ч на 1 чел-ка
Кухня с 2-комфорочной газовой плитойот 60 м3/ч на 1 чел-ка
Кухня с 4-комфорочной газовой плитойот 90 м3/ч на 1 чел-ка
Ванная, туалет25 м3 в час
Кладовая½  м3/ч 
Спортивный залот 80 до 1 м3/ч на 1 чел-ка

 Выбор системы вентиляции зависит от его назначения, так в детскую и спальню нужен приток воздуха. поэтому там нежна приточная  система, а в кухне и туалете акцент делается на удалении загрязненного воздуха, поэтому тут стоит применить вытяжку. Так же важно  объединить это в общую систему циркуляции воздуха между разными помещениями.

 Монтаж бытовой вентиляции осуществляется при строительстве, реконструкции или ремонте жилого  дома.

При проектировании бытовой вентиляции важными моментами является количество этажей и условия использования. Если это многоквартирный дом, то на каждом этаже должен быть размещен воздуховод. А при организации приточной вентиляции предусматривают подогрев воздуха в условиях низких температур на улицы. 

В комнаты с повышенной влажностью воздуха (ванные, туалеты) монтируют естественные вытяжки, но для более эффектвной их деятельности добавляют вентиляторы. Так же поступают и в кухнях. 

Централизованная бытовая вентиляция жилого дома в целом предусматривает применение системы воздуховодов, датчиков и вентиляторов, объединённых с помощью общей системы управления.

Вентиляционные коммуникации в доме

Существует два типа вентиляции помещений: естественная (с помощью открывания окон и дверей, в зимнее время осуществляется вывод тепла, что повышает расходы на отопление) и принудительная. 

Для организации принудительной вентиляции требуется произвести необходимые расчеты и сделать проект дома, что даст гарантии наличие комфортного микроклимата в вашем доме.  Работает такая система от электроэнергии и имеет в своем составе большой список оборудования и материалов. Монтаж такой системы лучше доверить специалистам. 

Приточные вентиляционные коммуникации

Плюсом приточной системы является невысокая стоимость, а назначение заключается в подаче подогреве воздуха с улицы,  перед поступлением его в помещения.  Такая система увеличивает давление в здании, а отработанный воздух за счет этого вытесняется через окна, двери и щели.

Конструкция системы состоит из канального вентилятора, электрического или водяного воздухонагревателя и фильтра. Все это находится в корпусе из стали и закрывается съемной крышкой.  Минусы приточной вентиляции включают в себя: отсутствие рекуперации и баланса между подаваемым и выходящим воздухом, а так же нагрев подаваемого воздуха требует увеличивать мощность системы отопления. 

Вытяжные вентиляционные коммуникации

Такие системы не обеспечивают приток воздуха. А только с помощью вентиляторов убирают отработанный воздух из помещения. Если вы остановились на этой системы. То стоит продумать и рассчитать способы подачи свежего воздуха. Одним из способов является проветривание, но поступаемый воздух не очищается и не нагревается, что увеличивает нагрузку на отопление вашего дома.

Приточно-вытяжная система

Эти системы осуществляют постоянный контроль воздухообмена, и могут снабжаться оборудованием для охлаждения, нагревателем и увлажнителем. Для экономии затрат на эксплуатацию вместе с ними применяют системы рекуперации, которые нельзя монтировать в холодных помещениях. Экономия достигается за счет отбору тепла у отработанного воздуха и подогрев им входящего воздушного потока.  Чтобы все правильно работало, следует доверить монтаж приточно-вытяжных систем опытным монтажникам.

Мы осуществляем монтаж систем вентиляции и кондиционирования под ключ. 

Цена системы вентиляции  и кондиционирования сильно зависит от выбранного типа вентиляционной системы и блоков кондиционеров, так как стоимость оборудования составляет до 70 % от всей сметы. Так же на цену влияет срочность и сложность монтажных работ.

Заказать расчет системы вентиляции и кондиционирования дома или коттеджа 

телефон +7 (383) 381-98-00

Или отправьте нам письмо по эл. почте [email protected]

Вентиляция в частном доме из сип панелей 120 м2 – цена, фото с объекта. Решение

  Вентиляция и кондиционирование для дома, построенного из SIP-панелей — острая необходимость. Такая ситуация сложилась по причине того, что указанный материал совсем не ‘дышит’, а дом из него считается на 100% герметичным. Вследствии этого мы можем наблюдать отсутствие циркуляции воздуха внутри дома, и плюс к этому — повышение температуры за счет той же воздухонепроницаемости и воздействия людей. Наш Заказчик, зная о таких проблемах и их последствиях, обратился к Нам за решением  данной проблемы. Так было положенно начало проекту по системе вентиляции и кондиционирования в его частном доме из SIP-панелей.


Первое обращение

  Прочитав одно из технических решений в блоге на сайте, Клиент заказал Обратный звонок, и менеджер перезвонил ему в короткие сроки – так и произошла первая связь. Заказчик интересовался вентиляцией для своего будущего дома, поэтому менеджер тут же переключил звонок на инженера из проектного отдела.
 

Пожелания Клиента

  Заказчик не знал, какое оборудование и система подходит под его частный дом, поэтому хотел, чтобы ему порекомендовали такую систему вентиляции, которая бы обеспечила циркуляцию свежего воздуха в доме. Так же необходимостью была система кондиционирования с подогревом и дистанционным управлением. Так как наш проектный отдел уже имел опыт с внедрением системы в доме из SIP-панелей, мы поделились знаниями, нюансами и возможными вариантами систем вентиляции под его планировку. Далее договорились о выезде на объект и дальнейшей реализации проектного решения с указанием сроков.
 

Данные про объект

 

Выполнение заказа

1. Первая связь с Клиентом, где мы услышали все его пожелания и требования: это послужило базой для последующего подбора оборудования.


2.
Реализация КП. На этом этапе Заказчик отправил нам планировку своего дома, исходя из чего, мы выполнили расчеты, и подготовили план-схему под проект. После этого, было подобрано оборудование под требуемые расчеты и согласованный ранее бюджет. В итоге, реализован был первый вариант Коммерческого Предложения и отправлен Заказчику на рассмотрение.


Мы хотим проконсультировать Вас

3.
После согласования концепции, наши инженеры выехали на объект со всеми план-схемами,  спецификациями оборудования. На объекте было проведено обследование: снятие замеров, согласование ТЗ по размещению установки, систем воздуховодов и других тонкостей, во избежание неоправданных расходов со стороны Клиента.
 

4. После утверждения и уточнения деталей по стоимости, срокам реализации, всей механики работ был подписан договор с Заказчиком. Далее мы приступили к реализации рабочей план-схемы для монтажников (два варинта: рабочая, черновая), закупке оборудования, согласованию этапности работ с прорабом, утвердили готовность монтажной бригады.


5.
На базе подготовительных работ, наша монтажная группа под руководством инженера с проектного отдела выехала на объект – был осуществлен монтаж.


6.
Пуско-наладка – обязательный пункт каждого технического решения. После установки оборудования, в присутствии Клиента, обязательно проверяется работа всей установленной системы. Если все работает без сбоев и ошибок – договор можно считать закрытым. Но, конечно же, при потребности, мы осуществляем сервис в дальнейшем.
 

Техническое решение

  От Клиента поступило требование, что вся система должна быть с подогревом подаваемого воздуха. Поэтому всё оборудование подбиралось исходя из этого пункта.


  Вентиляция. Приточно-вытяжная установка включает в себя рекуперацию тепла, и дополнительно к ней присоединён электрический калорифер на 3 кВт для нагрева приточного воздуха. Модель ПВУ: Daikin VAM 350 FВ. Она была установлена на втором этаже здания, и от нее шла система воздуховодов по второму этажу, а так же спускалась на первый этаж. Таким образом, реализована приточно-вытяжная вентиляция для всего дома.

  Расчет вентиляции. Подбор установки был совершен после расчета необходимой мощности. Так как изначально работали только с проектами дома, расчет производился по кратности воздухообмена с использованием этой формулы:
 

L = n * S * H, где
 

L – необходимая мощность ПВУ, м3/ч.

N – кратность воздухообмена для определенного дома: по норме брали 2-х кратный воздухообмен.

S – общая площадь дома, в нашем случае 120 м2, но мы не брали в учет санузлы и другие помещения, для которых не нужно проводить общую систему.

H – высота потолков в комнатах, в данном случае 2,9 м.
 

  В итоге вышло, что мощность у приточно-вытяжной установки должна быть 400 м3/ч.
 

  Кондиционирование. По требованиям, кондиционер должен хорошо подогревать помещение зимой, а настройки осуществляться в дистанционном режиме. Поэтому мы подобрали сплит-систему бренда Cooper&Hunter модель CH-S18FTXLA. Ее преимущества: управление всеми режимами с помощью wi-fi; тепловой насос работает на обогрев даже при -25° С. Был установлен один внутренний блок в гостиной. Вы также сможете подобрать кондиционер самостоятельно, узнав все тонкости подбора.
    Дополнительная вентиляция. По нормам, нужно организовать вентиляцию и для санузлов, чтобы выводить загрязненный воздух и предотвратить образование грибка и конденсации влаги. После согласования с Клиентом, было принято поставить бытовые вытяжные вентиляторы в санузел на первом и втором этаже. Итого было подобрано модель Vortice MEX 100/4 LL 1S – 2 экземпляра. Так же установили дополнительный канальный вентилятор в техническом помещении, в котором находилась стиральная машинка, сушка и другое бытовое оборудование.
  Рабочая план-схема для объекта

Нюансы при выполнении

  • При выезде на объект, было обнаружено техническое помещение, в котором находилось много бытовой техники. В этом помещении все процессы приборов основывались на водном ресурсе, так как там стояли: стиральная машинка, сушка, гладильная доска с паровым утюгом и т.д. Поэтому в данном помещении влажность была значительно повышена. Для предотвращения появления грибка, конденсации на стенах и поверхности, было предложено решение – установить дополнительный канальный вентилятор на вытяжку влажности. Заказчик принял предложение, и мы быстро внесли прибор в КП под реализацию.
  • Высота потолков в 2,9 м усложнила задачу по монтажу вентиляционного оборудования. По этой причине, пришлось подобрать воздуховоды с размерами 100х150 мм, и монтировать их по углам.
  • Согласно правилам для каждого этажа  нужно устанавливать отдельную приточно-вытяжную установку, но учитывая пожелания Клиента, пришлось установить одну установку на весь дом.
  • Учитывая потребность в качественном и эффективном обогреве воздуха, мы утеплили приточный воздуховод – это было хорошее решение, ведь теперь приточный воздух подогревается рекуперацией тепла, потом проходит через калорифер для дополнительного нагрева, а далее распространяется по утепленным воздуховодам.

Выводы

  При выполнении пуско-наладки, Заказчик твердо сказал, что доволен всей проделанной работой и, в том числе, оборудованием и энергоэффективностью вентиляции. Это можно обусловить такими аспектами:

  • Мы реализовали все потребности для дома из Сип-панелей, в котором вентиляция становится необходимостью по причине плотной конструкции. Подробности о вентиляции и почему она нужна в доме из Сип-панелей, читайте в статье.
  • Кондиционер работает с подогревом и настраивается с помощью WI-FI – тут мы тоже полноценно угодили Клиенту.
  • Мы так же увидели проблему, о которой не говорилось изначально – дополнительная вентиляция в санузлах и техническом помещении.


  Таким образом, мы обеспечили полноценную систему для здорового микроклимата в доме. Заказчик доволен – наша душа спокойна, ведь проблем в этом доме точно не будет.


Фотоотчет

 

Другие материалы по теме:

Проект вентиляции частного дома и её расчет

На чтение 2 мин Просмотров 74 Опубликовано Обновлено

Проект вентиляции дома, составленный специалистами, обеспечит качественную работу системы и здоровый микроклимат в помещениях.

Расчет вентиляции частного дома

Типичный проект вентиляции дома

Расчет вентиляции дома производится на основании целого комплекса параметров. Основная задача при проведении расчетов – обеспечение оптимального воздухообмена во всех помещениях дома, в зависимости от их назначения. Определив интенсивность воздухообмена, можно переходить к выбору подходящих воздуховодов (диаметр, сечение), вентиляторов.

Для создания проекта вентиляции дома, необходимо учесть следующие показатели:

  • Интенсивность воздухообмена;
  • Площадь помещения;
  • Температура подаваемого воздуха;
  • Назначение помещений;
  • Численность жителей дома.

Воздухообмен – это показатель, определяющий количество полного замещения воздуха в комнате за единицу времени. Значения этого параметра регламентированы СНиП для разных помещений.

Для жилых комнат он равен единице. В ходе расчета вентиляции в частном доме все показатели воздухообмена по помещениям суммируются. Полученная цифра – это производительность вентиляционной системы по объему.

В среднем производительность составляет в кубометрах в час:

  • Для квартир от 100 до 800;
  • Для коттеджей от 1000 до 2000.

Проектирование вентиляции в частном доме

Проект вентиляции в частном доме составляют на основе произведенных расчетов. Система вентиляции частного дома включает в себя воздушные каналы, переходники, повороты, разветвители, распределители.

Первый этап – это разработка схемы воздушных каналов, интенсивность гула, скорость движения воздушного потока и давление в системе.

На последний показатель влияет мощность вентилятора. Важными параметрами при расчете вентиляции в частном доме являются диаметр вентканалов, число поворотов и переходов. Чем длиннее каналы при расчете вентиляции дома и чем больше переходов, тем мощнее должен быть вентилятор и выше давление в системе. При слишком слабом давлении ряд помещений будет страдать от плохой вентиляции (чаще всего это кухня или туалет).

Скорость воздушного потока в системе должна быть от 12 до 16 метров в секунду, в зависимости от этого подбирается диаметр вентканалов. Основной задачей при создании проекта вентиляции в частном доме является баланс между диаметром вентканалов, мощностью оборудования и уровнем гула.

Важный параметр – это мощность калорифера.

Она зависит как от температуры на улице, так и от необходимой температуры в помещении. Как правило, для частных домов берут калориферы мощностью от 1 до 5 киловатт.

Сложности в самостоятельном проектирование вентиляции

Автор Евгений Апрелев На чтение 7 мин Просмотров 2.7к. Обновлено

При строительстве частных домов, нежилых помещений и зданий промышленного назначения, очень важная роль отводится системам вентиляции. Ее правильный расчет и проектирование, еще в начальной стадии строительства, позволит сэкономить значительные средства на монтаж и ввод в эксплуатацию систем вентиляции. В рамках этой статьи, мы попытаемся рассказать, как производится правильный расчет вентиляционной системы для коттеджа.

Типы вентиляционных систем

Все системы вентиляции делятся на три категории по их назначению.

  1. Приточная. Эта система вентиляции обеспечивает подачу свежего воздуха в помещение.
  2. Вытяжная. Такая вентиляционная система удаляет использованный воздух из помещения.
  3. Рециркуляционная. Эта система вентиляции, подмешивает к свежему воздуху, подающемуся в помещение, вытяжной.

Кроме того, каждый тип вентиляции, в свою очередь, может быть с искусственной или естественной подачей воздуха.

Но и это еще не все: Все системы вентиляции отличаются друг от друга способом перемещения воздушного потока.

  • Канальные. Для перемещения воздуха используются воздуховоды или каналы.
  • Бесканальные. Это когда воздух поступает в помещение за счет естественных неплотностей в окнах, дверях и т.д.

Теперь, когда нам известно о существующих типах вентиляционных систем, можно поговорить и о тех значениях, которые влияют на их выбор.

Как правильно рассчитать воздухообмен в частном доме

Для проектирования систем вентиляции в жилых помещениях, нужно ориентироваться на несколько основных факторов, первым из которых мы рассмотрим воздухообмен.

Воздухообмен – это, сколько раз должна происходить смена воздуха в группе помещений, за единицу времени. Существуют четко определенные нормы воздухообмена, регламентируемые нормативными документами. Чтобы правильно его рассчитать для жилого помещения, можно воспользоваться любым из трех возможных методов. Мы рассмотрим расчет по площади жилища, по гигиеническим стандартам и по кратности. А теперь по порядку.

Расчет расхода воздушных потоков по площади помещения

Для того чтобы произвести расчет этого параметра, необходимо знать, что по установленным нормам воздухообмен в жилых помещениях должен составлять 3м3/ч, на 1м2 площади. Например: площадь гостиной 20м2 тогда требуемый воздухообмен для него должен составлять 3м3/ч х 20м2 = 60 м3/ч.

Расчет расхода воздушных потоков по санитарным нормам

Для проектирования вентиляции и расчета воздухообмена, можно воспользоваться и установленными гигиеническими нормами. Исходя из санитарно-гигиенических нормативов, на одного человека, постоянно находящегося в помещении, требуется 60м3/ч, а на временно присутствующего – 20м3/ч воздуха. Все данные по его расходу на одного человека регламентирует СНиП 2.04.05-91

Расчет расхода воздушных потоков по кратности

Кратность – это число, которое означает, сколько раз в помещении должна происходить полная смена воздуха. При расчете этого показателя нужно учитывать объем жилища, в котором производится расчет. Существуют таблицы, основанные на данных СНиП 2.08.01-89* Жилые здания, приложение 4; и МГСН 3.01-96 «Жилые здания»;

Все таблицы мы приводить не будем, но некоторые данные, по основным помещениям квартиры или частного дома, мы предоставим.

  • Гостиная, спальня кабинет – приток, кратный 1;
  • Кухня, столовая – вытяжка, не менее 90м3/ч, приток 3м3/ч на 1м2 площади;
  • Ванная – вытяжка, не менее 25м3/ч, приток 3м3/ч на 1м2 площади;
  • Туалет или совмещенный санузел – вытяжка, не менее 50м3/ч приток 3м3/ч на 1м2 площади;
  • Прачечная – вытяжка, кратная 0,5, приток 3м3/ч на 1м2 площади;
  • Бытовая комната – вытяжка, кратная 1,5, приток 3м3/ч на 1м2 площади;

Как производить расчет по кратности

  1. Изначально высчитывается объем каждого помещения дома в отдельности. Рассчитать это очень просто: Нужно перемножить длину, ширину и высоту помещения.
  2. Для каждого отдельного помещения рассчитываем требуемый воздухообмен, используя для этого формулу: L=n*v, где n – кратность воздухообмена, а v – объем помещения.
  3. Суммируем L всех комнат частного дома, отдельно по притоку и по вытяжке.
  4. Если формула баланса ∑ Lпр = ∑ Lвыт. – не получается, следует увеличить значение расхода воздушных потоков, для тех комнат, которые представлены минимальными значениями, а не кратностью. В нашем случае это кухня, ванная и туалет.

Роль воздухораспределения в эффективности вентиляционной системы

В проектировании приточно-вытяжной вентиляции большую роль играет процесс правильного распределения потоков воздуха. Если не учитывать при расчетах эти данные, то вентиляционная система даже с высокими показателями воздухообмена может оказаться неэффективной, в процессе удаления загрязненного воздуха из квартиры или коттеджа. Одной из основных задач при проектировании вентиляции является правильное расположение приточных и вытяжных распределительных устройств, для достижения максимального эффекта.

Воздухораспределителем называется специальный прибор благодаря которому воздух попадает в помещение, и различаются по конструкции и соответственно дизайну. Они бывают в виде:

  • Решеток, регулируемых и нерегулируемых, различной геометрической формы и с направлением воздуха как в одну, так и во все стороны. Такие воздухораспределители могут использоваться для приточной, вытяжной и переточной систем вентиляции и располагаться на потолке, стенах или на полу.
  • Перфорированных панелей. Эти устройства представляют собой панели с перфорацией, расположенной как в один, так и в несколько рядов. Они удаляют воздушные потоки из верхней части комнаты.
  • Диффузоров или плафонов. Такие устройства используются для приточной и вытяжной вентиляции, могут быть с регулятором потоков воздуха.
  • Сопловые и щелевые. Они бывают как приточные, так и вытяжные и могут создавать большую струю воздуха с высокой скоростью, до 30-40м/с.

Именно их правильное местоположение позволяет эффективно распределить приточный и вытяжной воздух по помещению.

Схему правильного распределения воздушных масс в здании, заказывают отдельно от проекта, компаниям, которые на этом специализируются, а самостоятельно произвести расчеты можно, с помощью справочников или различных компьютерных программ. Одна из таких программ называется Swegon.

Основные этапы проектирования вентиляции частного дома

Проектирование и монтаж систем вентиляции – это довольно сложный процесс, который состоит из нескольких основных этапов.

  • На первом этапе составляется техническое задание, на основании данных и особых требований к вентиляции в жилище. Основным итогом этого должен стать оптимальный выбор вентиляционной системы для конкретной постройки.
  • Второй этап проектирования предполагает проведение расчетов требуемого воздухообмена по каждой конкретной комнате. Этот этап очень важен, ведь в случае неправильных расчетов, в жилом доме могут возникнуть такие неприятные моменты, как повышенная влажность, духота, появление плесени и т.д.
  • Расчет сечения воздуховодов. Это также сложный процесс, требующий определенных знаний и опыта. При создании проекта вентиляции в частном доме используются круглые или прямоугольные воздуховоды. Важно знать, что в воздуховоде естественной вытяжки, скорость воздушного потока не должна превышать 1м/ч, а для воздуховодов с механическим нагнетанием воздуха 5м/с. для магистральных, и 3м/с для ответвлений. На основании этих данных, и значений по расходу воздуха, с помощью специального программного обеспечения или диаграмм, рассчитываются сечения воздуховодов.
  • Когда все расчеты произведены, производятся работы по созданию принципиальной схемы вентиляционной системы и ее разделению на отдельные, не нарушающие требований нормативных документов, посредством проектирования специальных разделительных клапанов. Целью этого разделения является предотвращение возможного распространения пожара через воздуховоды.
  • Следующий этап в создании проекта вентиляции частного дома предполагает выбор оборудования, отвечающего всем расчетным требованиям (аэродинамический и акустический расчет), определяются места его размещения, а также пути прокладки воздуховодов.
  • Конечной стадией проектирования системы вентиляции частного дома считается этап согласования с действующими нормами всех нормативных актов, технического задания и архитектурным решением.

Важно!
Проект вентиляционной системы частного дома должен соответствовать пожарным, санитарно-гигиеническим, архитектурным требованиям безопасности. Только после согласования со всеми государственными органами надзора, такой проект готов к монтажу.

проектирование и установка. Проектирование вентиляции в частном доме

В процессе технического прогресса важную роль играет вентиляция, проектирование которой осуществляется одновременно со строительством строительного проекта любого здания. Мы давно отказались от строительства домов из дерева и натуральных строительных материалов, которые нормально пропускают воздух, сохраняя при этом тепло. На данный момент массово используются пластик и пенополистирол, которые обладают плохой воздухопроницаемостью и выделяют такие вредные вещества, как формальдегид.Все эти химические стройматериалы используются не только в производственных зданиях, но и при ремонте жилых помещений. Чтобы немного спасти положение, появилось такое понятие, как «вентиляция». И это не просто трубка, по которой поступает свежий воздух. Поэтому проектирование вентиляции — большая наука. Грамотно разработанный проект дает возможность свободно дышать даже рядом с горячей машиной на заводе.

Описание конструкции

Необходимо составить техническое задание.Это исходный документ для проектирования вентиляции или другого технического объекта. В нем указаны требуемые параметры воздуха в вентилируемых помещениях, организация воздухообмена, типы теплоносителей. При подготовке таких заданий необходимы следующие данные: назначение здания, характеристики строительных материалов и покрытий, двери, окна, разрезы комнат и планы этажей. На производственных объектах учтены технологический процесс и режим работы.

Расчет вентиляции

Сначала рассчитываются параметры внутреннего и внешнего климата в соответствии с нормативными актами (СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» и СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»). .

Второе — необходимый теплообмен определяется нормативными актами и объемы потребляемого воздуха на человека в час с учетом теплопритоков.

Третье — при рассмотрении особенностей помещения определяются виды необходимой вентиляции: общеобменная или местная, приточно-вытяжная или вытяжная, естественная, механическая или смешанная.

В заключение, оборудование подбирается по технико-экономическим критериям.

Конструкция вентиляции предполагает расчет распределения воздуха различными способами: вытеснение или перемешивание, подача и отвод воздуха снизу-сверху, типы струй свежего воздуха, расчет количества и типов воздухораспределителей.

Также проводятся расчеты воздушной сети: звуковое давление воздуха на выходе из распределителей, конфигурация, сечение воздуховода, перепад давления в сети.

Затем составляется графическая схема, отображающая описание утвержденного проекта системы вентиляции: план, характеристики и расположение технологических узлов, описание используемых материалов и оборудования.

Виды вентиляции

АТ Проектирование вентиляции промышленного здания Существуют разные виды вентиляции: простые системы для офисных помещений, системы средней и высокой сложности для больших цехов на производстве.

Естественная вентиляция — это воздухообмен за счет разницы давлений, разрежения воздуха и использования энергии ветра, без использования специального оборудования и затрат энергии.

Принудительный — это воздухообмен, который осуществляется через технические устройства: кондиционеры, вентиляторы и др.

Типы систем принудительной вентиляции

По конструкции системы принудительной вентиляции делятся на следующие типы:

— Принудительная вентиляция . Он работает с помощью вентилятора, который подает свежий воздух в комнату, и из-за того, что клапан находится в выключенном состоянии, воздух не может проходить через вентилятор в любом направлении.Отток происходит естественным путем, за счет давления через щели в окнах и во время открывания дверей.

— Вытяжная вентиляция. Производится с помощью вентилятора, удаляющего отработанный воздух из помещения, при этом его приток происходит за счет герметичности окон и при открытии дверей.

Конструкция комбинированной приточно-вытяжной вентиляции Представляет собой чертеж, на котором показано движение воздуха в вытяжной системе. В этом случае подача и отвод воздуха происходят одновременно с помощью специальных технологических устройств.Этот процесс осуществляется двумя типами воздухообмена. Первый — это метод смешивания воздуха, когда чистый воздух из помещения смешивается с чистым воздухом, и он выпускается через выпускные клапаны. Второй — способ вытеснения, когда свежий воздух подается снизу, а отработанный воздух выводится сверху естественным направлением.

Более сложные виды вентиляции и их применение

Помимо естественных и простейших обязательных видов, существуют и более сложные.Их используют при проектировании промышленной вентиляции. Например, на заводах, где производственный процесс характеризуется большим тепловыделением, применяется «воздушный душ», когда поток охлажденного воздуха подается к местам тепловыделения с большой скоростью. Другой вид вентиляции — это «оазис». В этом случае охлажденный воздух подается в замкнутое пространство комнаты, а затем распределяется по комнате. На производстве, где происходит много газовыделения, пылеобразования, выброса взрывчатых веществ, службы, которые выполняют проектирование промышленной вентиляции, обязывают использовать очень сложные виды вентиляции, такие как аспирация (это всасывание загрязненных воздух).Системы вытяжки, применяемые в производстве, могут быть как общеобменными (аспирация), так и местными (бортовой отсос, вытяжные зонты). Для соблюдения норм безопасности и охраны окружающей среды, заложенных в конструкцию вентиляции промышленного здания, предусматривают использование дополнительных систем: воздушных экранов и воздушных завес, встроенных в систему вентиляции, противопылевых фильтров и применяемых от химические примеси в дыме.

Компьютеризация проектирования вентиляции

Проектирование вентиляции — очень сложная и кропотливая работа.Он требует больших знаний в этой области. Для облегчения работы специалистов была создана программа по проектированию вентиляции. И таких приложений на данный момент уже довольно много, как для крупных организаций, так и для не очень опытных пользователей. Например, Vent-Calkona работает на основе формул Альтшула и позволяет производить гидравлический расчет воздуховода. На информационном рынке предлагается множество подобных программ, например CADvent, AutoCAD, Ventmaster и др., С помощью которых можно без особых усилий создавать проекты в 3D, 2D графику, чертежи и многие другие вычисления.

Вентиляция жилых помещений

Вентиляция многоквартирного дома с естественным обменом воздуха проектируется по общепринятым нормам, установленным нормативными актами. Если описать простыми словами, то все выглядит так: через протечки в окнах и через открытые двери или через проветриватель через вентилятор поступает чистый воздух, а отработанные выхлопные газы выводятся через вентилируемые нагнетательные шахты. Но из-за того, что сейчас почти во всех домах пластиковые окна, естественный приток нарушен.Необходимо делать конструкцию с принудительной вентиляцией. Один из вариантов — установить впускной клапан инфильтрации, расположенный на стене или за радиатором. В этом случае свежий воздух будет уже прогрет, что зимой очень удобно. Удаление его в доме также иногда затрудняется тем, что вентиляционная шахта находится не в каждой комнате, а в основном в ванной, туалете, кухне и коридоре. Поэтому для циркуляции воздуха в квартире или частном доме в дверях устанавливают воздушные решетки.При естественной вентиляции многоквартирного дома не работает принудительная механическая система. Для этого в вытяжной шахте устанавливаются специальные вентиляторы. Такие устройства бывают разных типов. Их монтируют на стене у входа в шахту или за потолком и монтируют в воздуховоде воздуховода. Эти вентиляторы называются скрытыми.

Стандарты проектирования систем вентиляции

В любом здании, как в промышленном, так и в частном доме, должна быть установлена ​​система вентиляции, но не всегда хватает финансовых ресурсов для найма специалистов для такой ответственной и ответственной работы.Поэтому иногда приходится рассчитывать и устанавливать такие конструкции самостоятельно. Чтобы вы не допустили грубых ошибок в расчете, мы приводим пример того, как производится расчет и проектирование вентиляции в частном доме. Все системы отличаются друг от друга по производительности, поэтому по принятым нормам должны иметь такие показания:

  • для жилых помещений — 3 м³ в час на 1 м²;
  • для санузлов — 50 м³ в час на 1 м²;
  • для отдельных санузлов — 25 м³ в час на 1 м²;
  • для жилых комнат обязательно должен быть приточный воздух.

Типы воздуховодов и вентиляционная установка

При вентиляционной установке используются воздуховоды, крепеж, фильтры и арматура. Основная инструкция — это устройство вентиляции и установка. Все выполнено по этому проекту, где указан конкретный тип воздуховода. Жесткие конструкции бывают прямоугольными и круглыми. Наименьшее сопротивление воздуха у круглых, чуть более прямоугольных, а наибольшее — гибких и полугибких воздуховодов за счет того, что они гофрированные.Поэтому основная магистраль проходит по предоставленным данным, которые входят в конструкцию вентиляции, а установку и выполняют с использованием жестких конструкций, а гибкие — в качестве соединителей. Все воздуховоды должны быть изолированы минеральной ватой для предотвращения конденсации.

Рентабельность установки теплообменников — Home Energy

Пересмотрено и отредактировано 30.10.2013

Преимущества установки теплообменника в доме включают улучшенное удаление влаги, снижение вероятности повреждения конструкции, устранение вредных загрязнителей и снижение затрат на электроэнергию.В результате улучшенное качество воздуха в помещении может положительно повлиять на жителей дома и их здоровье. Установка также увеличивает стоимость дома при перепродаже.

Простой расчет окупаемости, при котором экономия энергии оплачивается при покупке и установке теплообменника, показывающая рентабельность этого, приведена ниже.

Пример экономической эффективности

Следующая система уравнений показывает рентабельность теплообменника воздух-воздух, установленного в доме с низким уровнем инфильтрации в Фарго, штат Нью-Йорк.D. Для расчетов предполагается, что существуют следующие условия:

  • Площадь: 1500 квадратных футов

  • Кол-во спален: 3

  • Скорость инфильтрации: 0,1 воздухообмена в час (ACH) или 10 часов для полного воздухообмена

  • Стоимость мазута за галлон 3,80 долл. США

  • Стоимость электроэнергии за киловатт-час (кВтч): 0,10 доллара США

Стандартные рекомендованные скорости вентиляции были установлены Американским обществом инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха (ASHRAE Standard 62.2-2007). Эти стандарты не принимают во внимание особые обстоятельства, такие как особая чувствительность или хобби, которые создают проблемы с качеством воздуха. Стандарты различаются в зависимости от здания, его использования и количества людей (стандарт ASHRAE 62.2-2007). ПРИМЕЧАНИЕ. Тарифы на коммунальные услуги на топливо и электроэнергию различаются и должны корректироваться с учетом местных затрат, а также площади пола и количества спален.

Расчеты

Для частного дома количество спален определяет типичное количество жителей.

В этом примере в доме с 3 спальнями уровень жильцов равен четырем, или количество спален плюс одна. Для определения стандартной рекомендуемой скорости воздушного потока при вентиляции используется следующая формула:

Рекомендуемая интенсивность вентиляции = (0,01 x площадь пола, квадратных футов) + 7,5 (количество спален + 1)

Скорость вентиляции в примере = (0,01 x 1500 кв. Футов) + 7,5 (3 спальни + 1) = 45 кубических футов в минуту

Расход воздуха при вентиляции часто выражается в кубических футах в минуту (куб. Фут в минуту).

Стандартная рекомендуемая скорость вентиляции для этого примера дома составляет 45 кубических футов в минуту. Использование теплообменника для нагрева этого воздуха до температуры в помещении позволяет снизить затраты на отопление, связанные с нагреванием холодного воздуха до комнатной температуры. Точное количество энергии, конечно, зависит от разницы температур между наружным и внутренним воздухом.

Мерой этого является градусо-день нагрева (HDD).

Обычно жесткий диск рассчитывается как средняя разница между 65 ° F и средней дневной температурой.Различные агентства погоды по всему штату имеют таблицы обычных жестких дисков для данной области. В этом примере используется Фарго, Северная Дакота, с жестким диском 9000.

В уравнениях для определения количества сэкономленной энергии (британских тепловых единиц) за год используются куб. Фут / мин, HDD, коэффициент полезного действия теплообменника (EF) и константа для удельной теплоемкости и удельного веса воздуха (25,92). Данные о градусах тепла за сутки можно найти в [Национальном центре климатических данных]. Формула выглядит следующим образом:

При использовании 45 куб.футов в минуту и ​​9000 HDD экономия тепловой энергии за счет теплообменника с КПД 70% составит:

Экономия тепловой энергии = 45 x 9000 x 0.70 x 25,92 Экономия тепловой энергии = 7 348 320 БТЕ в год

Теплообменнику требуется контроль размораживания, чтобы предотвратить образование льда. Размораживание обычно выполняется с помощью электрического резистивного нагревателя. Эту стоимость электроэнергии необходимо вычесть из стоимости экономии энергии. Стоимость может быть определена по следующей формуле:

Стоимость размораживания = мощность, потребляемая устройством размораживания x часы работы x стоимость электроэнергии

Предполагается, что нагреватель мощностью 70 Вт (Вт), 500 часов работы в год при температурах ниже нуля и $.10 за кВт · ч, затраты на электроэнергию для работы обогревателя после преобразования ватт в киловатты (кВт) составляют:

.

Стоимость = 70 Вт x 500 часов в год x 1 кВт / 1000 Вт x 0,10 доллара США / кВт · ч = 3,50 доллара США в год

В этом примере в холодном климате с использованием мазута для обогрева дома стоимость эксплуатации теплообменника в год составляет 3,50 доллара США. Приведенные выше формулы можно использовать для оценки стоимости эксплуатации в других климатических условиях и ситуациях.

Определение экономии топлива и срока окупаемости

Чтобы определить сэкономленные деньги, общая тепловая энергия делится на содержание британских тепловых единиц и КПД печи.

галлона в год = экономия тепловой энергии в год / (содержание британских тепловых единиц на галлон x эффективность топлива)

Если взять мазут в качестве примера, он имеет 140 000 британских тепловых единиц на галлон и предположим, что топка на жидком топливе имеет КПД 65% (0,65). Используя эти цифры, мы можем определить экономию топлива каждый год.

галлона в год = 7 348 320 британских тепловых единиц в год / 140000 британских тепловых единиц на галлон x 0,65 = 81 галлон, сэкономленный в год.

Умножение этого на стоимость жидкого топлива и вычитание тепла оттаивания дает общую экономию.

Экономия затрат = (сэкономленные галлоны x стоимость галлона) — затраты на размораживание

Используя рассчитанные ранее значения и стоимость 3,80 доллара за галлон мазута, ежегодная экономия составит:

Экономия затрат = (81 галлон в год x 3,81 доллара за галлон) — 3,50 доллара США на размораживание = экономия 304,30 доллара в год

Учитывая затраты на покупку, установку и прочие расходы в размере 1500 долларов, простой метод окупаемости показывает, сколько лет теплообменник воздух-воздух окупает себя за счет экономии затрат на отопление.

лет до окупаемости обменника = стоимость покупки / экономия затрат

лет до окупаемости обменника = стоимость покупки 1500 долларов США / годовая экономия 304,30 долларов США = 4,9 года

Дополнительная информация Воздухо-воздушные теплообменники для более здоровых энергоэффективных домов

Оценка инфильтрации в реальном времени для использования в управлении вентиляцией жилых помещений

Внутренняя среда. Авторская рукопись; доступно в PMC 2020 28 февраля.

Опубликован в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC7047832

NIHMSID: NIHMS1548464

Lisa C.Ng

1 Национальный институт стандартов и технологий

Стивен Циммерман

1 Национальный институт стандартов и технологий

Джереми Гуд

2 Beetle Management, Inc. 20003

Брайан Толл

99 Beetle Management, Inc.

Стивен Дж. Эммерих

1 Национальный институт стандартов и технологий

Эндрю К. Персили

1 Национальный институт стандартов и технологий

1 Национальный институт стандартов и технологий

2 Beetle Management, Inc.

См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Abstract

Минимальная интенсивность вентиляции наружным воздухом, указанная в таких стандартах, как ASHRAE Standard 62.2, обычно основывается на герметичности оболочки, площади здания, географическом положении и количестве людей. Стандарт ASHRAE 62.2 допускает постоянный кредит инфильтрации, что снижает требуемую механическую вентиляцию. Однако скорость проникновения зависит от погоды и работы системы. Таким образом, механические системы потенциально могли бы работать меньше, если бы скорость инфильтрации в реальном времени (RT) была известна и использовалась для регулировки скорости механической вентиляции.Модели CONTAM двух испытательных центров в кампусе Национального института стандартов и технологий были проверены измерениями и использованы для моделирования почасовой скорости инфильтрации в трех городах. Скорости инфильтрации передавались теоретическому контроллеру, который изменял почасовую скорость механической вентиляции в соответствии с требованиями вентиляции. Смоделированные энергопотребление и относительное годовое воздействие на людей для этой стратегии контроля RT сравнивались с вентиляцией с постоянной скоростью. Внедрение стратегии управления RT привело к ежегодной экономии энергии в размере 66 долларов США в обоих домах и трех городах без увеличения годового воздействия на жильцов по сравнению с непрерывной вентиляцией с постоянной скоростью.Авторы обсуждают преимущества и ограничения предложенной стратегии управления вентиляцией в реальном времени.

Ключевые слова: CONTAM, вентиляция жилых помещений, инфильтрация в реальном времени, использование энергии, относительный коэффициент воздействия, стандарт ASHRAE 62.2

Введение

В стандарте ASHRAE 62.2–2016 1 минимально необходимая интенсивность вентиляции снаружи определяется на основе по количеству спален и занимаемой площади. Кредит на инфильтрацию может быть использован для уменьшения необходимой механической вентиляции в доме.Кредит основан на преобразовании значения воздухонепроницаемости оболочки в эффективную годовую скорость инфильтрации с использованием площади пола, высоты и местоположения дома для определения климатических условий. Кредит применяется на весь год, даже если фактическая скорость проникновения будет ниже или выше, чем кредит в любой момент времени 2 . Аналогичным образом, кредит на инфильтрацию не учитывает времена года, когда механическая вентиляция плюс фактическая скорость инфильтрации превышают требования к вентиляции наружным воздухом, что приводит к чрезмерному потреблению энергии.Применение управления вентиляцией в реальном времени может помочь достичь целевой общей скорости вентиляции на почасовой основе, а не на среднегодовой основе. Это позволит уравновесить цели поддержания приемлемого качества воздуха в помещении и снижения энергопотребления за счет предотвращения недостаточной и избыточной вентиляции.

В исследованиях стратегий управления, направленных на сокращение энергопотребления механической вентиляции, в качестве контрольного индикатора использовались углекислый газ и относительная влажность 3 . Однако динамический характер проникновения часто не рассматривается или количественно не оценивается.Одно экспериментальное исследование отключало механическую вентиляцию при самых высоких перепадах температуры внутри и снаружи, чтобы сэкономить около 9% энергии на отопление / охлаждение 4 . Предполагалось, что в этих условиях инфильтрация будет максимальной, что компенсирует отключение системы механической вентиляции. Хотя большая разница температур внутри и снаружи приводит к более высокой скорости инфильтрации, скорость инфильтрации в этом исследовании не измерялась. Однако он был рассчитан с использованием эмпирических уравнений в Приложении C к стандарту ASHRAE Standard 62.2–2016.

Hesaraki and Holmberg 5 внедрили подход к управлению вентиляцией на основе количества людей в недавно построенных шведских домах, где интенсивность вентиляции была снижена на 27% в периоды отсутствия людей для экономии энергии. Они варьировали продолжительность времени, в течение которого была разрешена пониженная вентиляция (диапазон от 4 до 10 часов), и оценили, каким будет потенциальное воздействие на людей, возвращающихся домой после продолжительного периода пониженной вентиляции. Их исследование показало, что экономия тепловой энергии на 16% может быть достигнута за счет работы с пониженной интенсивностью вентиляции в течение восьми часов (и возврата к нормальной вентиляции за два часа до возвращения жителей).В этом исследовании учитывалась только механическая вентиляция (т. Е. Предполагалось отсутствие инфильтрации) при определении концентрации загрязняющих веществ в периоды пониженной и нормальной вентиляции. Без учета инфильтрации их оценки концентрации внутренних загрязнителей могут быть завышены.

Turner and Walker 6 смоделировал потенциальную экономию энергии более чем на 40% с помощью своего встроенного контроллера вентиляции для жилых помещений (RIVEC), не ставя под угрозу долгосрочное или краткосрочное воздействие загрязняющих веществ с постоянной скоростью выбросов.RIVEC контролировал все вентиляционные устройства в доме, включая вытяжки на кухне и в ванных комнатах, и уменьшал механическую наружную вентиляцию, когда эти вытяжные системы работали. RIVEC также принимал во внимание время пикового потребления электроэнергии и время суток, когда загрязняющие вещества снаружи могут быть высокими, чтобы уменьшить вентиляцию снаружи до более благоприятного времени. Поскольку вентилятор механической вентиляции может быть отключен на срок до четырех часов (т. Е. Во время пикового потребления электроэнергии), производительность установленного вентилятора должна составлять 125% от требований стандарта ASHRAE Standard 62.2, согласно требованиям стандарта для прерывистой работы 7 . Тернер и Уокер 6 использовали в своем анализе постоянный кредит инфильтрации ASHRAE Standard 62.2.

В исследовании Walker and Less 8 для контроля вентиляции в реальном времени использовалась относительная доза и экспозиция с использованием модели REGCAP, разработанной Национальной лабораторией Лоуренса Беркли (LBNL). Это модель баланса массы, которая учитывает вентиляцию, теплопередачу, работу оборудования и влажность.Предполагалось, что типовой загрязнитель выбрасывает его непрерывно, но это количество варьировалось в течение дня. Моделирование проводилось на одноэтажном доме. Как и в предыдущем исследовании, скорость воздушного потока при вентиляции должна быть (в 2–2,5) раза выше, чем требуется в стандарте ASHRAE 62.2–2016, чтобы компенсировать время отключения вентилятора в периоды отсутствия людей. Вентилятор также должен был быть увеличенного размера для поддержания годовой относительной экспозиции в течение рабочего времени в соответствии с требованиями стандарта для управления в реальном времени.Таким образом, экономия энергии на вентиляцию была небольшой, потому что преимущества отключения вентиляции в часы отсутствия людей были нивелированы усилением вентиляции в часы работы. Инфильтрация рассчитывалась одним из двух способов: (1) среднегодовая эффективная скорость, которая постоянна в течение года, и (2) с использованием модели инфильтрации воздуха Альберты (AIM-2) 9, 10 . Об относительно небольшой экономии энергии на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха (HVAC) также сообщили Clark et al. 11 из-за увеличения времени работы вентилятора для подпитки на время отключения вентилятора.Для своих анализов они использовали сопряженные модели CONTAM-EnergyPlus 12 .

Проникновение является динамическим, изменяется во времени в пределах 5: 1 или более, в зависимости от работы системы вентиляции, погоды и условий в помещении 13 . Несмотря на эту изменчивость, динамика часто упрощается в стандартах вентиляции и стратегиях управления вентиляцией. Например, часто используется единичная скорость инфильтрации, даже если она может оказаться неприемлемой при определении того, соответствует ли общая скорость вентиляции наружного воздуха стандартным или местным требованиям в течение года.В настоящее время наиболее точным способом определения скорости проникновения в здание в режиме реального времени является проверка разбавления индикаторным газом 14 . Скорость проникновения, определяемая тестами на разбавление индикаторного газа, часто усредняется за период в несколько часов и применима только к погодным условиям, при которых проводятся тесты. Однако тесты на разбавление индикаторного газа в настоящее время нецелесообразны в качестве средства контроля вентиляции в реальном времени, поскольку измерения проводятся в течение нескольких часов, а установка и обслуживание такой системы могут быть дорогостоящими.

Цель исследования

Целью данной работы было определение того, насколько эффективно оценки инфильтрации в реальном времени (RT) могут быть использованы для управления механической вентиляцией жилых помещений при одновременной экономии энергии и поддержании IAQ (качества воздуха в помещении) в соответствии со стандартом ASHRAE 62.2– 2016 г. Авторы предлагают использовать моделирование воздушного потока для прогнозирования скорости инфильтрации RT, чтобы работа вентилятора механической вентиляции могла быть уменьшена или остановлена, если инфильтрация RT больше, чем базовый кредит инфильтрации.Сравнение проводится между постоянной и RT-стратегией управления вентиляцией с точки зрения показателей, описывающих эффективность вентиляции, воздействие и потребление энергии.

Методы оценки инфильтрации

В этом разделе описаны методы оценки инфильтрации, используемые в этом исследовании, кредит инфильтрации в стандарте ASHRAE 62.2–2016 и модели CONTAM, используемые для имитации проникновения для контроля RT.

Кредит инфильтрации

В стандарте ASHRAE 62.2–2016 1 минимально необходимая скорость вентиляции вне помещения ( Q tot, 62.2 ) определяется уравнением (1):

Qtot, 62,2 (л / с) = 0,15 × нижний + 3,5 × (Nbr + 1),

(1)

где A этаж — площадь жилого этажа (м 2 ), а N br — количество спален. Стандарт позволяет использовать кредит на инфильтрацию, так что требуемая скорость механической вентиляции — которая определяет минимальный размер устанавливаемого вентилятора и воздуховодов — может быть менее Q tot 62.2 . Кредит на инфильтрацию можно определить разными способами. В этом исследовании использовался метод нормализованной утечки ( NL ) по уравнению (2):

NL = 1000 × ELAAfloor × [HHr] z,

(2)

где ELA — эффективная площадь утечки при 4 Па, измеренная с помощью наддува вентилятора или испытания дверцы воздуходувки (м 2 ) 15 , H — расстояние по вертикали между самой низкой и самой высокой точками над уровнем земли в жилом помещении. граница давления (м), H r — контрольная высота (2.5 м), а z — показатель степени для преобразования ELA в эффективную годовую скорость инфильтрации ( z = 0,4). Все эти параметры более подробно определены в Стандарте 62.2. Кредит на проникновение ( Q inf, 62,2 ) определяется уравнением (3):

Qinf, 62,2 (л / с) = NL × wsf × Afloor1,44,

(3)

где wsf — коэффициент защиты от атмосферных воздействий. Этот коэффициент основан на географическом расположении (т. Е. Для определения климатических условий) и назначается, как указано в Нормативном приложении B стандарта 62 ASHRAE.2–2016. Таким образом, для частного дома на одну семью уравнение (4) определяет требуемую скорость потока механического вентилятора ( Q вентилятор, 62,2 ):

Qfan, 62,2 (л / с) = Qtot, 62,2-Qinf, 62,2.

(4)

Оценка в реальном времени с использованием CONTAM

Скорость инфильтрации в домах меняется со временем в зависимости от погоды, условий в помещении и работы оборудования. В этом исследовании скорость инфильтрации в реальном времени оценивается с помощью программного обеспечения для моделирования многозонного воздушного потока CONTAM, разработанного Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) 16 .CONTAM особенно полезен для моделирования всего здания, поскольку он полностью отражает физику воздушного потока, связанный с воздушным потоком в здании, и является эффективным с точки зрения вычислений. CONTAM также имеет преимущество в том, что он может моделировать влияние работы системы HVAC на инфильтрацию и межзональные воздушные потоки. CONTAM прошел валидацию с точки зрения целостности программы 17 и сравнений с лабораторными экспериментами 17 и полевыми исследованиями 17–20 .

Методы

Целью данной работы было определить, насколько эффективно оценки RT инфильтрации можно использовать для управления механической вентиляцией жилых помещений при одновременной экономии энергии и поддержании качества воздуха в помещении в соответствии со стандартом.Авторы использовали CONTAM для прогнозирования скорости инфильтрации RT в двух испытательных центрах в кампусе NIST, а затем использовали эти скорости для имитации контроллеров системы механической вентиляции RT. Два испытательных центра, их требования к вентиляции, а также измерения скорости воздухообмена, перепада давления и других параметров описаны в документе «Испытательные помещения, требования к вентиляции и измерения» . Подробно описаны модели испытательных домов CONTAM, которые включают каждую внутреннюю зону и точно соответствуют реальным планам этажей.Далее были описаны тесты на распад индикаторного газа, используемые для проверки предсказательной способности детальных моделей CONTAM. Наконец, в этом разделе была описана исследованная стратегия управления вентиляцией при RT вместе с показателями, используемыми для оценки эффективности стратегии управления.

Испытательные центры, требования к вентиляции и измерения

В этом разделе описаны два испытательных центра в кампусе NIST в Гейтерсбурге, штат Мэриленд, США, их требования к вентиляции и измерения, которые в них проводились.

IAQ Промышленный дом.

IAQ Manufactured House (MH) — это одноэтажный промышленный дом двойной ширины, построенный на территории кампуса NIST в 2002 году (). Он имеет три спальни, две ванные комнаты и открытое пространство, содержащее гостиную, столовую, семейную комнату и кухню. MH оборудован центральной газовой печью с принудительной подачей воздуха мощностью 22 кВт и электрическим кондиционером мощностью 15 кВт. Распределительный воздуховод приточного воздуха находится в изолированной части пространства для ползания (т. Е. В животе), которая охватывает всю площадь пола дома ().Согласно предыдущим измерениям, воздух из приточных каналов просачивается в брюшную часть , 21, , так что при включенной системе кондиционирования воздуха в кондиционированных областях MH немного сбрасывается давление.

(a) Фотография и (b) схематический разрез MH, показывающий пространство для обхода и брюшко.

MH имеет две вытяжки для ванн, вытяжку из кухни и вытяжной вентилятор для всей дома. Эти четыре выхлопа были отключены во время тестирования. Температура в доме измерялась, и работа системы центрального отопления и охлаждения, включая ее внутренний вентилятор, контролировалась с помощью имеющегося в продаже термостата.Передняя и задняя двери пристроенного гаража были открыты во время испытаний, чтобы уменьшить воздействие гаража на границу давления в доме. суммирует характеристики MH. Дополнительные сведения о MH можно найти в Nabinger and Persily 22 и Nabinger and Persily 21 .

Таблица 1.

Характеристики MH и NZERTF

25 м² 2012 904 ) 1301 (все этажи) 663
Характеристики здания MH NZERTF
Год постройки 2002 140 245 (жилая площадь)
490 (все этажи) a
Строительный объем (м 3 ) 357
Истории 1 3 над землей, включая чердак
Высота (м) 2.5 6,3
Площадь внешней поверхности над уровнем земли (м 2 ) 301 367
ELA при 4 Па (см 2 ) (по результатам испытания дверцы вентилятора ) 137
Система отопления / охлаждения Газовая печь 22 кВт Тепловой насос воздух-воздух
Электрический кондиционер 15 кВт Холодопроизводительность 7,6 кВт
7.Теплопроизводительность 8 кВт
Механическая вентиляция (Расчетное значение, л / с) Компоненты установлены, но отключены во время данного исследования HRV, 38 b
Тест на нулевое энергопотребление в жилых помещениях Средство.

Жилой испытательный центр с нулевым потреблением энергии (NZERTF) в NIST был построен в 2012 году для поддержки разработки и внедрения рентабельных проектов, технологий и методов строительства с нулевым потреблением энергии ().Это двухэтажный дом с четырьмя спальнями, тремя ванными комнатами, гостиной открытой планировки, столовой и кухней. У NZERTF также есть подвал и чердак, которые расположены в кондиционируемом помещении, поскольку тепловые барьеры и барьеры от влажности воздуха охватывают стены подвала и крышу чердака. Трансферные решетки связывают жилые помещения с этими двумя зонами. Система центрального отопления и охлаждения включает тепловой насос воздух-воздух, который подает воздух в подвал, первый и второй этажи. Тепловой насос имеет холодопроизводительность 7.6 кВт и тепловая мощность 7,8 кВт. Внутренний блок находится в подвале, а воздуховоды проходят вдоль потолка подвала. Вентилятор с уравновешенной рекуперацией тепла (HRV) установлен в подвале и имеет свой собственный воздуховод. HRV подает в дом 47 л / с наружного воздуха с расходными материалами на первом этаже (в кухне / столовой) и в каждой из трех спален второго этажа. Воздух из ванной на первом этаже и из обеих ванных комнат на втором этаже выпускается в HRV перед тем, как его выбросить.Во время тестирования ВСР работала по прерывистому графику (40 минут включения, 20 минут отдыха), чтобы обеспечить среднечасовую скорость 38 л / с. В доме также есть вытяжка из кухни и вытяжка сушилки для белья, которые были выключены. Температура в доме измерялась, и работа системы кондиционирования помещения, включая рециркуляционный вентилятор распределения воздуха, контролировалась с помощью имеющегося в продаже термостата. резюмирует характеристики NZERTF. Дополнительные сведения о конструкции, конструкции, оборудовании и энергоэффективности NZERTF можно найти в Pettit et al. 23 , Fanney et al. 24 и Fanney et al. 25

Требования к вентиляции.

Требования стандарта ASHRAE 62.2–2016 для обоих домов, Q tot, 62,2 , Q inf, 62,2 и Вентилятор Q , ​​62,2 , обобщены для Атланты (смешанная влажность) , Балтимор (смешанно-влажный) и Чикаго (холодный). Эти города были выбраны с учетом ряда климатических условий. Из-за большего размера NZERTF требует 54 л / с общего наружного воздуха в соответствии со стандартом ASHRAE 62.2–2016, по сравнению с MH, который требует всего 35 л / с.

Таблица 2.

Стандарт ASHRAE 62.2–2016 Требования к вентиляции и кредит на инфильтрацию для MH и NZERTF в трех городах

2

904 (л / с)
MH
Значение / город Атланта Балтимор Балтимор Балтимор Q общ., 62,2 (л / с) 35
Q инф., 62,2 (л / с) 21 23 23 Q вентилятор, 62.2 (л / с) 14 12 12
NZERTF
Стоимость / город Атланта Балтимор Чикаго 54
Q inf, 62,2 (л / с) 6 7 8
Q вентилятор, 62,2 s) 48 47 46

Испытания дверцы воздуходувки были проведены в обоих домах в соответствии с ASTM E779–10 15 .Измеренное значение ELA для MH составило 663 см 2 ± 84 см 2 , а для NZERTF было 137 см 2 ± 7 см 2 , что составляет 95% доверительный интервал. Как показано на рисунке, поскольку NZERTF более плотный, чем MH, вентилятор Q , ​​требуемый 62,2 (уравнение (4)) в NZERTF больше, чем требуется в MH. Кредит инфильтрации был определен с использованием уравнения (2) и уравнения (3), где wsf для Атланты, Балтимора и Чикаго соответственно равны 0.46, 0,50 и 0,60. Обратите внимание, что стандарт ASHRAE 62.2–2016 устанавливает предел кредита на проникновение таким образом, чтобы он не превышал 2/3 от Q tot, 62,2 для нового строительства (т. Е. 36 л / с для NZERTF и 23 л / с для MH). Для существующих домов Приложение A к стандарту ASHRAE 62.2–2016 содержит руководство по определению необходимой механической вентиляции. Для целей данного исследования оба испытательных центра были приняты как новые постройки. Используя уравнение (3), кредит инфильтрации в Чикаго для MH был рассчитан как 28 л / с, но был установлен на 23 л / с из-за ограничения 2/3 в стандарте.

Измерения.

Испытания на распад индикаторного газа были проведены для измерения скорости воздухообмена всего здания (инфильтрация через оболочку плюс любой механический забор наружного воздуха) в каждом доме при различных условиях, в том числе с постоянно включенными и всегда выключенными вентиляторами распределения воздуха. Вытяжные вентиляторы во время тестирования были выключены. Испытания на распад индикаторного газа соответствовали ASTM E741–11 14 , при этом гексафторид серы (SF 6 ) автоматически вводился через определенные интервалы времени в возвратный поток системы кондиционирования пространства в MH и в канал подачи HRV в NZERTF.В обоих домах такой подход к закачке позволил доставить индикаторный газ и смешать его по всему птичнику. Образцы индикаторного газа отбирались в шести точках каждого птичника () с интервалами 30 с с помощью фотоакустического инфракрасного пробоотборника Lumasense INNOVA 1412. Этот прибор имеет диапазон измерения от 3,6 мг / м от 3 до 18,2 мг / м 3 (от 0,6 ppm v до 3 ppm v ), точность, заявленная производителем, составляет 5%, а его номинальная повторяемость находится в пределах 1%.

Перепад давления (Δ P ), относительная влажность в помещении и снаружи ( RH ), температура в помещении и снаружи ( T в и T из , соответственно) и скорость ветра ( Вт с ) были собраны во время испытаний с интервалом в одну минуту ().В обоих испытательных центрах с помощью датчиков влажности и температуры были измерены T в , T из и RH (в помещении и на улице). Δ P измеряли с помощью датчиков перепада давления. В MH Δ P было измерено на каждой внешней стене и на стене между домом и открытым гаражом на высоте 0,3 м и 1,8 м от пола (). В NZERTF измеряли Δ P на каждой внешней стене на высоте 0.8 м и 4,3 м от уровня земли (т. Е. Середины стены на каждом этаже). W s был измерен в MH с помощью звукового анемометра Climatronics, размещенного в 4 м от южной стены и на высоте 9 м над землей. W s был измерен в NZERTF с помощью ультразвукового датчика ветра, расположенного на 90 см над линией крыши. Диапазон измерения и точность датчиков указаны в. В двух испытательных лабораториях использовались разные продукты, поэтому характеристики диапазона измерения и точности различаются.

Расположение датчиков в (a) MH и (b) NZERTF

Таблица 3.

Собранные данные и характеристики инструментов

Собранные данные Диапазон измерений Точность
Дифференциальное давление ± 25 Па ± 1% полной шкалы
Температура и относительная влажность в помещении по сухому термометру MH: от -39,2 ° C до 60 ° C ± 0,2 ° C
0.От 8% до 100% ± 2% (от 0 до 90%)
± 3% (от 90 до 100%)
NZERTF: от -20 ° C до 70 ° C ± 0,21 ° C (от 0 ° C до 50 ° C)
от 1% до 95% ± 2,5% (от 10 до 90%)
± 5% RH ( <10% и> 90% отн.От 8% до 100% ± 2% (от 0 до 90%)
± 3% (от 90 до 100%)
NZERTF: от -40 ° C до 70 ° C ± 0,21 ° C (от 0 ° C до 50 ° C)
от 0% до 100% ± 2,5% RH (от 10% до 90% RH)
± 5% RH ( <10% и> 90% отн. ± 5 ° при Вт с > 2.2 м / с
NZERTF: от 0 м / с до 60 м / с ± 3% при 10 м / с
от 0 ° до 360 ° ± 3 °

Модели CONTAM

Почасовое моделирование CONTAM было запущено для каждого испытательного центра с использованием годовых файлов погоды для Типичного метеорологического года 3 (TMY3) для Атланты, Балтимора и Чикаго 26 . Подробные модели испытательных стендов CONTAM включают все помещения, включая туалеты и шахты воздуховодов в случае NZERTF.Подробное описание модели MH, а также ее валидацию можно найти в Nabinger and Persily 22 и Nabinger and Persily 21 . Подтверждение связанной модели CONTAM-EnergyPlus NZERTF доступно в Ng et al. 27

В CONTAM системы вентиляции можно моделировать как «простые» или как канальные системы обработки воздуха (AHS). В MH система центрального отопления и охлаждения была смоделирована в CONTAM как система обработки воздуха в воздуховоде для улавливания воздушного потока и переноса загрязняющих веществ между животом и обитаемыми областями MH.показан воздуховод в точке MH в брюшной части, который снабжает жилые помещения через вентиляционные отверстия в полу. Рециркуляционный вентилятор (помеченный как «вентилятор HVAC» на первом этаже) был смоделирован с использованием типа вентилятора Fan Performance в CONTAM с коэффициентом отсечки 0,1, что означает, что моделируемый вентилятор выключается, если расчетный расход воздуха меньше 10%. максимального воздушного потока. В этом случае вентилятор становится простым отверстием площадью 0,02 м 2 , позволяющим воздуху проходить через систему воздуховодов в нижнюю часть и обратно, когда вентилятор выключен.

CONTAM модель MH (ползунки и чердаки не показаны).

Поскольку вентилятор HVAC влияет на разгерметизацию MH, было важно зафиксировать его работу в модели CONTAM. Этот учет был выполнен путем моделирования управления гипотетической системой отопления и охлаждения, которая имеет уникальный размер на основе расчетной температуры местного нагрева (HDT) и расчетной температуры охлаждения (CDT), а также выбранной внутренней уставки 23,5 ° C и типичного термостата. зона нечувствительности ± 2 ° C 28 .HDT и CDT — это температуры, которые превышаются в 1% часов типичного погодного года в соответствии с ASHRAE 29 . Предполагалось, что система будет работать две трети часа, когда наружная температура равна ее HDT или CDT. Для температур от 23,5 ° C до HDT и от 23,5 ° C до CDT доля времени выполнения линейно варьировалась от 0,0 до 0,67. Доля времени работы вентилятора не должна превышать 1,0 при любой температуре. Кроме того, доля времени работы вентилятора была установлена ​​на 0,0, когда температура наружного воздуха была в пределах 21.5 ° C и 25,5 ° C. Пример доли времени работы контроллера в зависимости от температуры наружного воздуха приведен в Балтиморе, Мэриленд, США (HDT = −7,6 ° C и CDT = 33,0 ° C). Два других города США, включенных в это исследование, и их соответствующие HDT и CDT: Атланта, Джорджия, где HDT = −3,0 ° C и CDT = 33,1 ° C, и Чикаго, штат Иллинойс, где HDT = −15,3 ° C и CDT = 31,4 °. С.

Смоделированный контроллер фракции времени работы вентилятора на MH в Балтиморе.

В NZERTF и системы отопления / охлаждения, и системы HRV смоделированы как простые AHS, поэтому в модель CONTAM включаются только поставки и возврат ().Единственные воздуховоды, включенные в модель CONTAM NZERTF, — это вытяжка кухни и сушилки на первом этаже. Скорость воздушного потока в каждом приточном диффузоре и обратном выпуске была указана в модели на основе скорости воздушного потока, измеренной с помощью улавливающего кожуха с низким расходом. Поскольку любая утечка в воздуховоде в NZERTF находится в кондиционируемом помещении, работа вентилятора не влияет на давление воздуха внутри и снаружи помещения или на скорость инфильтрации. Поэтому контроллер времени работы вентилятора не был реализован в модели CONTAM, как это было сделано для MH.Вместо этого центральный вентилятор теплового насоса был смоделирован как постоянно работающий. Кроме того, HRV представляет собой сбалансированную систему, поэтому ее работа не влияет на повышение давления в NZERTF.

CONTAM модель NZERTF (цокольный и чердачный уровни не показаны).

В каждой модели есть три места утечки на каждую секцию стены, чтобы лучше улавливать эффект стека. Одна утечка помещается на четверть высоты стены, другая — на середину стены, а третья — на три четверти высоты стены.Все внешние окна и двери были закрыты, а все внутренние двери открыты в симуляциях. Результаты моделирования подробных моделей MH и NZERTF сравниваются с измерениями в разделе «Результаты».

Проверочные испытания CONTAM

Измерения расхода индикаторного газа для скорости воздухообмена всего здания использовались для проверки подробных моделей CONTAM испытательных помещений. В октябре 2017 года в MH было проведено четырнадцать испытаний на распад (8 с включенной системой отопления / охлаждения, 6 с выключенной системой нагрева / охлаждения).В NZERTF в декабре 2017 года было проведено восемь испытаний (6 с системой обогрева / охлаждения и HRV, 2 с системой обогрева / охлаждения и HRV). Замена наружного воздуха рассчитывалась с использованием процедуры, описанной в ASTM E741–11 14 . и покажите среднюю разницу температур ( T на выходе T на ) и скорость ветра ( W s ) во время испытаний. В среднем тесты в MH проводились в более мягкую погоду, чем тесты, проводимые в NZERTF.

Таблица 4.

Измеренный и прогнозируемый общий расход наружного воздуха CONTAM для MH

9097 9097 9097 9097 1-8 9097 903 904 904 904 3 4 .2
Состояние системы Номер теста Среднее значение T на выходе T на 909 (° C) 904 Среднее значение Вт с (м / с) Измеренный общий расход наружного воздуха (л / с) 95% доверительный интервал измеренного значения (л / с) Прогнозируемый общий расход наружного воздуха (л / с) Разница в процентах (%)
На 1 3 1 21 0.3 14 33
На 2 −7 1 15 0,1 15 0
3 3 30 0,2 25 17
Вн. 1 17 0.2 13 24
На 6 −2 4 24 0,1 23 4
4 2 2 23 0,3 19 17
на 8 −5 0 12 0,1 13 −8 0 2 21 0.2 18 14
Выкл. 9 −2 1 9 0,1 8 11 3 14 0,1 18 −29
Выкл. 11 −6 4 19 0,4

2225 904
12 −7 2 23 0.2 18 22
Выкл. 13 −8 2 21 0,2 17 19
Выкл. 20 0,1 15 25
Выкл. Средние испытания от 9 до 14 −5 2 18 16 20

Таблица 5. вых

T дюйм (° C) Среднее значение Вт с (м / с) Измеренная общая скорость наружного воздушного потока (л / с) 95% доверительный интервал измеренного значения (л / с) Прогнозируемый общий расход наружного воздуха (л / с) Разница в процентах (%) На 1 −21 3 77 3 23 На 2 −22 2 68 3 54 21 На 3 −24 66 3 59 11 Вн. 5 −28 3 63 2 58 8 На 6 −30 1 43

a 7 На Среднее значение тестов с 1 по 6 −26 3 60 2 9097 Выкл. 7 −25 2 17 0.3 18 −6 Выкл. 8 −31 1 27 0,4 19 30 Выкл. 8 −28 2 22 0,5 18 18

показывает измеренные и прогнозируемые скорости воздухообмена для M где средний измеренный общий расход наружного воздуха (механическая вентиляция плюс инфильтрация) при включенной системе отопления / охлаждения составил 21 л / с ± 0.2 л / с (95% доверительный интервал), а средняя прогнозируемая скорость составила 18 л / с (средняя абсолютная разница 14%). При выключенной системе отопления / охлаждения измеренная общая скорость потока наружного воздуха составила 18 л / с ± 0,2 л / с (доверительный интервал 95%), а средняя прогнозируемая скорость составила 16 л / с (средняя абсолютная разница 22%). Как отмечалось ранее, система механической вентиляции в MH была отключена, поэтому скорость смены воздуха при включении и выключении системы кондиционирования воздуха должна была быть аналогичной, за исключением дополнительной инфильтрации и утечки воздуховода в брюшную полость.

показывает измеренные и прогнозируемые скорости воздухообмена для NZERTF. Средняя измеренная общая скорость потока наружного воздуха при включенной системе составила 60 л / с ± 2 л / с, а средняя прогнозируемая скорость составила 52 л / с (средняя абсолютная разница 12%). Как измеренные, так и прогнозируемые показатели включали механическую вентиляцию вне помещений, обеспечиваемую HRV. Был один 4-часовой период во время Теста №4 и один двухчасовой период во время Теста №6, когда режим рециркуляции ВСР был активирован из-за того, что наружная температура была ниже -10 ° C.Средняя измеренная общая скорость потока наружного воздуха с отключенной системой составила 22 л / с ± 0,5 л / с, а средняя прогнозируемая скорость составила 18 л / с (средняя абсолютная разница 18%).

Таким образом, абсолютные различия между измеренными и прогнозируемыми скоростями колеблются от 4 л / с до 7 л / с в MH и от 1 до 18 л / с в NZERTF, включая обе системы. и системные значения. Эти различия составили в среднем 15% от среднего измеренного расхода наружного воздуха в каждом испытательном помещении.Эти скорости соответствуют в среднем 0,05 ч -1 разницы на MH и 0,03 ч -1 разницы в NZERTF. Как отмечено в Ng, et al. 30 , при таких низких скоростях необходимо учитывать точность измерений распада индикаторного газа. Кроме того, в стандарте ASTM E741–11 14 указано, что в соответствии с его процедурой измерения концентраций газа будут обеспечивать значения скорости воздухообмена в пределах 10% от истинного значения. Учитывая низкие скорости воздухообмена и заявленную неопределенность в ASTM E741–11, результаты моделей CONTAM были сочтены находящимися в пределах разумной точности.Сравнение измеренных и прогнозируемых скоростей инфильтрации в литературе также выявило различия с аналогичной величиной 31–33 .

Стратегии управления вентиляцией

Это исследование включало оценку одной стратегии постоянного и одной RT:

  1. Вентиляционное отверстие , ​​продолжение : Эта стратегия непрерывно снабжала каждую испытательную лабораторию вентилятором Q , ​​62,2 , как определено уравнением (4). Почасовая скорость проникновения для этой стратегии предсказывается моделью CONTAM.

  2. Вентиляционное отверстие RT : Эта стратегия реализовала управление вентиляцией RT путем снабжения каждого испытательного помещения вентилятором Q , ​​RT , который менялся на каждом временном шаге в зависимости от скорости инфильтрации, рассчитанной CONTAM, например, Q вентилятор , RT = Q tot, 62,2 Q inf, RT . Если Q inf, RT > Q tot, 62,2 , то Q вентилятор, RT = 0

Если Q inf, RT > Q tot, 62.2 , затем Q вентилятор, RT = 0. В противном случае уравнение (4) используется для вычисления Q вентилятора, RT . Чтобы соответствовать Q tot, 62,2 , когда инфильтрация близка к нулю, максимальная скорость воздушного потока вентилятора RT была равна Q tot, 62,2 . Когда моделируемая инфильтрация была больше, чем кредит инфильтрации, общая вентиляция вне помещения ( Q inf, RT + Q вентилятор, RT ) для стратегии Vent cont будет больше, чем Q tot , 62.2 . Также могут быть времена года, когда Q inf, RT > Q tot, 62,2 .

Показатели производительности для сравнения стратегий управления вентиляцией

Для сравнения эффективности стратегий управления вентиляцией использовались следующие пять показателей: прогнозируемая скорость инфильтрации, средняя Q вентилятор скорость потока, часы вентиляции, относительный коэффициент воздействия и энергетические воздействия вентиляции.

Прогнозируемая скорость инфильтрации.

Среднегодовая прогнозируемая скорость инфильтрации для двух испытательных центров в трех городах сравнивается с кредитом на инфильтрацию в ASHRAE 62.2–2016.

Средний расход Q
вентилятор .

Для стратегии управления вентиляцией RT прогнозируемая CONTAM скорость инфильтрации была вычтена из общей потребности в вентиляции с использованием уравнения (4), чтобы получить Q вентилятор, RT в каждый час в году. Среднегодовое значение Q вентилятора, RT , которое включает время, когда вентилятор был выключен (т.е.е., вентилятор , ​​RT = 0), был рассчитан и сравнен с вентилятором Q , ​​62,2 .

Вентиляция часов.

На каждом часовом временном интервале оценивалось, было ли выполнено Q tot, 62,2 и как. Вентиляция наружного воздуха удовлетворялась либо одной инфильтрацией, либо суммой Q вентилятора и Q inf . Любые временные интервалы, в которых сумма Q fan и Q inf была меньше Q tot, 62.2 часов были признаны неудовлетворительными.

Коэффициент относительной экспозиции.

Стандарт ASHRAE 62.2–2016 допускает управление вентиляцией при RT только в том случае, если среднегодовой относительный коэффициент воздействия ( R avg ) в периоды занятости не превышает 1,0 по сравнению с воздействием, которое может возникнуть в результате непрерывной вентиляции при Q общ, 62,2 . Кроме того, относительная экспозиция на любом временном шаге ( R i ) не должна быть больше 5.0 для временных шагов не более одного часа. На основании стандарта ASHRAE 62.2–2016 Нормативное приложение C и при условии, что общий постоянный источник загрязнения является пространственно однородным, R i определяется уравнением (5):

Ri = Qtot, 62.2Qtot, i + (Ri − 1 − Qtot, 62.2Qtot, i) × e − Qtot, i / V,

(5)

где i — это i-й временной шаг, а V — условный объем (м 3 ) дома. В этом исследовании оценивалось относительное воздействие в каждый час в году.Нормативное приложение C к Стандарту 62.2 предоставляет несколько методов для определения Q inf , включая преобразование NL из уравнения (2) в постоянную скорость инфильтрации с использованием уравнения (3). Пользователь также может рассчитывать потоки, приводимые в сумме, и потоки, приводимые в движение ветром, используя эмпирические уравнения для каждого временного шага, учитывая погоду и T в на каждом временном шаге, для скорости инфильтрации на каждом временном шаге. В стандарте указано, что эти методы оценки инфильтрации могут использоваться только в том случае, если была проведена проверка дверцы вентилятора.В противном случае Q inf устанавливается в ноль. Однако первый из этих методов для определения Q inf (с использованием NL с уравнением (3)) предполагает, что инфильтрация постоянна в течение года. Эмпирические уравнения, используемые во втором методе, изменяют инфильтрацию в зависимости от погоды, но могут не полностью улавливать влияние ветра на инфильтрацию, поскольку используемые коэффициенты ветра усредняются по всему зданию и не зависят от конкретного направления ветра.В этом исследовании инфильтрация прогнозируется с использованием подробных моделей CONTAM для конкретных изучаемых зданий, которые более точно учитывают различия в условиях внутри и снаружи. Обратите внимание, что в уравнении (5) воздействие на людей относится к вентиляции с общей скоростью вентиляции, требуемой стандартом ASHRAE 62.2–2016.

Энергетические воздействия вентиляции.

Энергетическое воздействие вентиляции оценивалось в этом исследовании с точки зрения: (1) энергии для работы вентилятора механической вентиляции (МВ) и (2) энергии для кондиционирования воздуха среднего напряжения.Причина, по которой энергия, необходимая для кондиционирования инфильтрационного воздуха, не учитывалась, заключается в том, что в обеих изученных стратегиях вентиляции использовалась скорость инфильтрации из CONTAM. Таким образом, энергия, необходимая для кондиционирования инфильтрационного воздуха, будет одинаковой в обеих стратегиях вентиляции, и о каких-либо дополнительных затратах или экономии не может быть сообщено.

Энергия была преобразована в себестоимость с использованием предполагаемой стоимости электроэнергии за киловатт-час (кВтч). Часовые значения энергии для работы вентилятора среднего напряжения, E MV , были рассчитаны с использованием уравнения (6), предполагая, что эффективность вентилятора вентиляции ( e MV ) равна 0.5 л / (с • Вт). Это средний КПД HRV в базе данных оборудования Института отопления и вентиляции (HVI) для вентиляторов с мощностью подачи Q total, 62,2 в обоих домах 34 :

EMV [кВт · ч] = QfaneMV × 11000 × 1 час,

(6)

где Q вентилятор — часовой расход воздуха вентилятором, а 1/1000 — коэффициент преобразования Вт в кВт.

Почасовые значения энергии, необходимой для кондиционирования воздуха среднего напряжения, были определены путем расчета явного тепла воздуха, подаваемого в испытательную лабораторию при T на выходе и приведенном в соответствие с заданным значением в помещении ( T в ) из 23.5 ° С. Влияние скрытого тепла и рекуперации тепла на тепловую / охлаждающую нагрузку испытательных помещений в данном исследовании не рассматривалось. Явное тепло, связанное с средним воздухом, q sens, MV , определяется уравнением (7):

qsens, МВ [кВтч] = Qвент × ρ × cp, воздух × (Tin − Tout) × 11000 × 1ч,

(7)

где c p, воздух — удельная теплоемкость воздуха (1,003 кДж / кг • ° C), ρ — плотность воздуха (1,2 кг / м 3 ), а 1/1000 — это преобразование. коэффициент от л / с до м 3 / с.

Напоминаем, что MH оборудован электрическим кондиционером, а обогревается газовой печью. NZERTF нагревается и охлаждается тепловым насосом типа «воздух-воздух». Для простоты сравнения энергетических воздействий в двух испытательных помещениях системы отопления / охлаждения в обоих испытательных помещениях были приняты как тепловые насосы с одинаковой производительностью. Почасовая энергия, необходимая тепловому насосу для кондиционирования наружного воздуха среднего напряжения ( E л.с., MV ), была рассчитана с учетом коэффициента производительности (COP) теплового насоса (л.с.), равного 3.6 кВт / кВт. Это значение представляет собой средний КПД тепловых насосов в базе данных Института кондиционирования, отопления и охлаждения (AHRI) с мощностью нагрева и охлаждения от 7,3 кВт до 15 кВт, который охватывает мощности оборудования в испытательных лабораториях 35 . Таким образом, энергия, необходимая тепловому насосу для кондиционирования воздуха среднего напряжения, выражается в уравнении (8) как:

Э.с., МВ [кВтч] = qsens, MVCOP × 1ч

(8)

Почасовая стоимость работы вентилятора среднего напряжения и кондиционирования наружного воздуха была рассчитана путем умножения энергопотребления (кВтч) на среднюю национальную стоимость электроэнергии за 2018-2019 годы, как определено U.S. Управление энергетической информации. Это среднее значение составляет 0,13 доллара США / кВтч 36 . Экономия энергии, прогнозируемая для стратегии управления вентиляцией RT, сравнивалась со стратегией Vent cont .

Результаты

Анализ стратегии управления вентиляцией RT включал сравнения пяти показателей эффективности: прогнозируемая скорость инфильтрации, средняя скорость потока Q вентилятор , часы вентиляции, относительный фактор воздействия и энергетические воздействия вентиляции.

Прогнозируемые скорости инфильтрации

показывают среднюю прогнозируемую скорость инфильтрации из CONTAM, а также кредит инфильтрации ASHRAE Standard 62.2–2016 ( Q inf, 62,2 ) для каждого исследованного испытательного центра и города. Прогнозируемая годовая скорость инфильтрации была выше, чем кредит инфильтрации по стандарту ASHRAE 62.2–2016 в обоих испытательных центрах. Наибольшая разница между прогнозируемой скоростью инфильтрации и Q inf, 62,2 была в Чикаго, где CONTAM оценил среднюю скорость инфильтрации чуть более чем в два раза Q inf, 62.2 в MH и в среднем в 2,5 раза больше, чем Q inf, 62,2 в NZERTF. также показано стандартное отклонение годовых показателей инфильтрации, которые относительно велики по сравнению со средним значением. Это указывает на то, что инфильтрация сильно варьируется в течение года, что не учитывается стандартом ASHRAE 62.2–2016 за инфильтрацию.

Таблица 6.

Прогнозируемая среднегодовая скорость инфильтрации и кредит инфильтрации для MH и NZERTF

03 Балтимор 03
Test House Среднегодовая скорость инфильтрации (л / с) Атланта Балтимор
MH Моделирование: Q inf, RT (среднее ± стандартное отклонение) 33 ± 20 37 ± 22 47 ± 26
Кредит инфильтрации: Q inf, .2 21 23 23 a
NZERTF Моделирование: Q inf, RT (среднее ± стандартное отклонение) 930 ± 10 21 21 ± 11
Кредит инфильтрации: Q inf, 62,2 6 7 8

Большая часть различий между прогнозируемой инфильтрацией и кредитом инфильтрации, приписываемым Чикаго месяцы нагрева, как показано на и.Эти цифры показывают среднемесячную скорость инфильтрации, прогнозируемую CONTAM, а также кредит инфильтрации ( Q inf, 62,2 ) и общую скорость вентиляции, требуемую стандартом ASHRAE 62.2–2016 ( Q tot, 62,2 ) для MH и NZERTF, соответственно, в Чикаго.

Среднемесячная инфильтрация, предсказанная CONTAM в Чикаго, в штате Миннесота. Горизонтальные линии показывают кредит инфильтрации и общую скорость наружного воздушного потока, требуемую стандартом ASHRAE Standard 62.2–2016.

Среднемесячная инфильтрация, прогнозируемая CONTAM в Чикаго в NZERTF. Горизонтальные линии показывают кредит инфильтрации и общий расход наружного воздуха, требуемые стандартом ASHRAE 62.2–2016.

Для отопительных месяцев (с октября по март) кредит на инфильтрацию для MH занижает скорость инфильтрации на 106–150% (в среднем на 135%) (). В холодные месяцы кредит на инфильтрацию также занижает скорость проникновения, но только на 26–120% (в среднем на 68%).Кроме того, в течение многих отопительных месяцев чистая инфильтрация в среднем превышала Q итого, 62,2 . Графики среднемесячных показателей инфильтрации для Атланты и Балтимора показывают аналогичные тенденции и не представлены. Результаты показали, что в отопительные месяцы только прогнозируемая инфильтрация могла в среднем составлять Q total, 62,2 в MH для всех трех городов.

показывает среднемесячную скорость инфильтрации, прогнозируемую CONTAM, а также кредит инфильтрации ( Q inf, 62.2 ) и общую скорость вентиляции, требуемую стандартом ASHRAE 62.2–2016 ( Q tot, 62,2 ) в NZERTF. В отопительные месяцы (с октября по март следующего года) кредит на инфильтрацию занижал уровень инфильтрации от 145% до 226% (в среднем 197%). В холодные месяцы кредит на инфильтрацию занижал скорость инфильтрации от 61% до 167% (в среднем 103%). Среднемесячные показатели инфильтрации в Атланте и Балтиморе показали аналогичные тенденции, но здесь не представлены.Эти результаты прогнозируемой скорости инфильтрации ниже Q inf, 62,2 показывают, что экономия энергии может быть возможна, если реализовано RT-управление вентилятором MV, особенно в периоды, когда скорость инфильтрации была больше Q inf, 62,2 или встретил Q общ, 62,2 .

Среднее значение вентилятора Q

расход

Среднее значение вентилятора Q , ​​RT на NZERTF, прогнозируемое стратегией управления вентиляцией RT для всех городов (36 л / с), больше, чем для MH (7 Л / с).Эти скорости потока вентилятора были в среднем на 48% меньше, чем требуется стандартом ASHRAE 62.2–2016 для MH, и на 23% меньше для NZERTF, когда были включены потоки отвода вентилятора (). В то время как средний вентилятор Q , ​​вентилятор RT скорость потока меньше, чем требуется в стандарте, максимальный требуемый воздушный поток вентилятора равен Q tot, 62,2 . Это необходимо для обеспечения того, чтобы, когда инфильтрация была близка к нулю, общая скорость наружной вентиляции могла быть соблюдена. Если бы отводные потоки не были включены в среднее значение, среднегодовое значение вентилятора Q , ​​RT в MH было бы 12 л / с в трех городах, что на 2% меньше, чем требуется стандартом ASHRAE. 62.2–2016. Поскольку для NZERTF требуется больше MV, на его среднегодовой вентилятор Q , ​​RT не влияет исключение потоков разветвления.

Среднегодовое значение Вентилятор Q , ​​расход RT при (a) MH и (b) NZERTF. Q вентилятор, 62,2 показан для справки.

Часы вентиляции

показывает количество часов, в течение которых общая вентиляция ( Q общ, 62,2 ): (1) удовлетворялась только инфильтрацией; (2) инфильтрация плюс механическая вентиляция; и (3) не было выполнено.Сумма этих часов равна 8760 часам (т. Е. Одному году). Несмотря на то, что вентилятор MV непрерывно работал со скоростью Q вентилятор, 62,2 для стратегии Vent cont , были неудовлетворенные часы вентиляции, когда прогнозируемая скорость инфильтрации CONTAM была меньше Q inf, 62,2 ( ). Неудовлетворительное количество часов вентиляции может быть устранено с помощью стратегии управления вентиляцией RT и включения вентилятора Q , ​​вентилятора RT > Q , ​​62,2 для компенсации за те времена, когда инфильтрация была ниже, чем кредит инфильтрации. Q tot, 62,2 не было выполнено 24% в году (89 дней) на MH с использованием стратегии Vent cont . В NZERTF при использовании той же стратегии вентиляции это было неудовлетворительным 10% в год (35 дней).

Часы года Q total, 62,2 встречено только инфильтрацией, встречено MV плюс инфильтрация и неудовлетворено в (a) MH и (b) NZERTF

Наиболее заметное различие между (MH) и ( NZERTF) состоит в том, что в MH больше часов в году, когда только инфильтрация удовлетворяет требованиям вентиляции ( Q inf, RT Q tot, 62.2 ), чем в NZERTF. Это связано с тем, что NZERTF намного жестче, чем MH, поэтому скорость проникновения ниже. Кроме того, NZERTF требует большей вентиляции, потому что он больше. Как и ожидалось, чем холоднее климат, тем больше количество часов вентиляции за счет инфильтрации в обоих домах. Это более очевидно для MH, чем для NZERTF. Тем не менее, в Чикаго количество часов, в течение которых только инфильтрация удовлетворяла требованиям вентиляции в NZERTF, увеличилось на 17% по сравнению с Балтимором.В среднем, Q итого, 62,2 было удовлетворено только инфильтрацией в MH в трех городах почти 50% в год. В NZERTF вентиляция в среднем удовлетворялась только инфильтрацией только 1% в год.

Коэффициент относительной экспозиции

показывает годовой относительный фактор экспозиции ( R ср. ) для стратегии управления вентиляцией RT в трех городах для обоих испытательных центров. Годовой относительный коэффициент воздействия стратегии вентиляции при RT был меньше или равен 1.0 для обоих тестовых домов во всех трех городах. Более высокие значения R avg были на NZERTF.

Таблица 7.

R в среднем в MH в трех городах с использованием стратегии вентиляции RT по сравнению с постоянной вентиляцией.

MH NZERTF
Атланта Балтимор Чикаго Атланта Балтимор Чикаго
04189 0,8 0,7 1,0 1,0 1,0

В MH или NZERTF не было часов в году, когда R i было больше 5,0, что составляет предел в стандарте ASHRAE 62.2–2016. Результаты уменьшения среднего вентилятора Q , ​​RT и относительно небольшого воздействия на R avg показывают, что потенциальная экономия энергии может быть реализована за счет уменьшения работы вентилятора, не увеличивая при этом значительно воздействие на людей.Напротив, в MH, R ср. на экспозицию, предполагаемую в этом исследовании, было уменьшено с контролем вентиляции RT по сравнению с постоянной вентиляцией в Q tot, 62,2 . В NZERTF контроль вентиляции RT оставался аналогичным воздействию с использованием постоянной вентиляции при Q tot, 62,2 .

Энергетическое воздействие вентиляции

Энергия, необходимая для вентиляции, оценивается в этом исследовании с точки зрения: (1) энергии для работы вентилятора механической вентиляции (MV) и (2) разумной энергии для кондиционирования воздуха MV.Предполагалась система среднего напряжения без рекуперации тепла. Энергия была преобразована в стоимость с использованием предполагаемой стоимости электроэнергии за киловатт-час (кВтч). Чтобы понять влияние энергии, сначала рассматривается время работы вентилятора.

представляет собой процентное сокращение времени работы вентилятора стратегии управления вентиляцией RT по сравнению с более типичным случаем непрерывной работы вентилятора (т. Е. Стратегией Vent cont ).

Процентное сокращение времени работы вентилятора для стратегии управления RT в MH и NZERTF в трех городах по сравнению со стратегией Vent cont .

показывает, что в MH время работы вентиляторов в трех городах сократилось в среднем на 48% с использованием стратегии управления RT. В NZERTF среднее сокращение времени работы вентилятора составило всего 1%. Снижение было больше в MH, потому что он более негерметичен, и, следовательно, одна только инфильтрация может удовлетворить потребность в вентиляции больше времени.

показывает разницу в стоимости реализации стратегии управления вентиляцией RT по сравнению со стратегией Vent cont .Различия в стоимости рассчитываются для обоих испытательных центров в каждом городе и делятся на различия, возникающие в результате (1) энергии для работы вентилятора среднего напряжения и (2) разумной энергии для кондиционирования воздуха среднего напряжения. показывает, что меньшая экономия была получена за счет сокращения работы вентилятора среднего напряжения. Также наблюдалась тенденция к тому, что в самом холодном из исследованных городов, то есть в Чикаго, общая экономия затрат на энергию (эксплуатацию и кондиционирование) была наибольшей. В трех городах общая годовая экономия затрат на электроэнергию в MH с использованием стратегии управления вентиляцией RT составляла от 37 до 69 долларов США (в среднем = 51 доллар США).В NZERTF общая годовая экономия затрат на электроэнергию варьировалась от 62 до 104 долларов США (в среднем = 82 доллара США).

Разница в стоимости энергии для (a) MH и (b) NZERTF.

Как отмечалось ранее, энергия, необходимая для кондиционирования инфильтрационного воздуха, не учитывалась, потому что в обеих изученных стратегиях вентиляции использовалась скорость инфильтрации из CONTAM. Тем не менее, стоимость кондиционирования инфильтрационного воздуха, прогнозируемая CONTAM, была в 2-5 раз выше, чем стоимость кондиционирования инфильтрационного воздуха на основе стандарта 62 ASHRAE.2–2016 инфильтрационных кредитов в течение года. Таким образом, оценки использования энергии с использованием кредита на проникновение могут недооценивать фактическое использование энергии, поскольку это консервативное значение.

Обсуждение и ограничения

В этом исследовании авторы изучили эффективность стратегии управления вентиляцией при RT, используя подробные модели CONTAM для прогнозирования почасовой скорости инфильтрации и включения их в теоретический контроллер в MH и NZERTF. При использовании моделей CONTAM для прогнозирования скорости инфильтрации RT, в отличие от предположения о постоянной скорости инфильтрации, мы обнаружили в среднем на 36% снижение среднего воздушного потока MV по сравнению с требованиями стандарта ASHRAE 62.2. − 2016 для двух тестовых домов и трех исследуемых городов. Это было тогда, когда в среднее значение также включали расход вентилятора. Когда расход отводов был исключен из среднего, снижение MV в двух испытательных центрах и трех городах составило 12%. Для стратегии контроля RT во всех городах уменьшение среднего воздушного потока MV не привело к увеличению годовой относительной экспозиции сверх пределов, установленных стандартом. Стратегия контроля RT привела к среднегодовой экономии в размере 66 долларов США в обоих испытательных центрах и трех городах.Хотя сбережения в индивидуальном доме могут показаться небольшими, в более крупном сообществе домов общая экономия будет более существенной.

Стратегия управления вентиляцией RT имела свои преимущества и недостатки. В этой стратегии использовались скорости проникновения из проверенной детальной модели дома CONTAM. Однако разработка и проверка подробной модели требовали опыта и времени. Таким образом, в будущую работу будет включен метод создания полезных упрощенных моделей CONTAM, которые можно будет легче применять в полевых условиях.Тем не менее, погода в реальном времени, необходимая для управления вентиляцией RT, в настоящее время доступна с помощью ряда механизмов и уже применяется во многих интеллектуальных термостатах.

Дальнейшая работа

Дополнительные упражнения по измерениям и моделированию могут быть полезны для лучшего понимания работы контроллеров вентиляции RT с использованием оценок скорости инфильтрации. В частности, испытательные центры являются примерами особо плотной и негерметичной конструкции; Было бы полезно оценить дома, которые более типичны с точки зрения герметичности оболочки.Анализ также предполагал, что система среднего напряжения была сбалансированной. Однако следует оценить другие типы систем вентиляции, такие как только вытяжные, только приточные и интегрированные с системой отопления / охлаждения.

При оценке воздействия вентиляции наружным воздухом на энергию в данном исследовании учитывалось только физическое тепло. Необходимо учитывать влияние скрытой тепловой нагрузки на дом, особенно летом, особенно в таких городах, как Атланта, где скрытая нагрузка может превышать ощутимую нагрузку.Для этого типа анализа идеально подходит модель сопряженного воздушного потока и энергии, такая как модель CONTAM-EnergyPlus 24, 37 .

Как отмечалось выше, обратная сторона разработки и проверки подробной модели дома CONTAM требует опыта и времени. Таким образом, продолжение этого исследования — это исследование, в котором упрощенные модели CONTAM разрабатываются и используются для определения скорости проникновения RT. Также могут быть методы для оценки проникновения в реальном времени, которые не будут полагаться на модель CONTAM, например регрессионные модели, искусственный интеллект или комбинацию симуляций CONTAM и моделей, управляемых данными.Эти подходы потребуют проведения дополнительных измерений в большем количестве домов и в большем количестве мест. Существуют также другие модели проникновения, такие как AIM-2 9 , которые можно использовать для оценки проникновения, и их проще запрограммировать в контроллер, чем CONTAM.

В этом исследовании оценивалось воздействие на людей с использованием равномерно распределенного, постоянного и общего источника загрязнения, как указано в стандарте ASHRAE 62.2–2016. В действительности источники переносимых по воздуху загрязняющих веществ демонстрируют пространственные и временные вариации и оказывают очень разное воздействие на здоровье и комфорт жителей здания.С увеличением доступности воздухоанализаторов потребительского уровня и постоянным повышением точности их измерений, возможно, появится возможность реализовать управление вентиляцией, которое будет более чувствительным к индивидуальной внутренней среде и уникальным потребностям и предпочтениям людей в отношении здоровья и комфорта.

Выводы

Скорость вентиляции наружным воздухом, указанная в стандарте ASHRAE 62.2–2016, учитывает инфильтрацию с использованием единственного постоянного значения. Однако скорость инфильтрации значительно зависит от работы системы вентиляции, погоды и условий в помещении в соответствии с известными физическими взаимосвязями.Таким образом, единичная предполагаемая или измеренная скорость инфильтрации может оказаться неприемлемой при определении того, соблюдаются ли требования к общей скорости вентиляции наружного воздуха в течение года. Авторы предложили использовать модели воздушного потока CONTAM для определения скорости инфильтрации в реальном времени, которые затем могут быть переданы контроллеру системы вентиляции RT для уменьшения или устранения MV, когда инфильтрация превышает балл, назначенный в соответствии со стандартом ASHRAE 62.2–2016. Метод был протестирован в двух испытательных центрах в кампусе NIST в Гейтерсбурге, Мэриленд, США.

Реализация теоретического контроллера привела к прогнозируемой годовой экономии затрат на электроэнергию в диапазоне от 37 до 69 долларов США (в среднем = 51 доллар США) в MH и от 62 до 104 долларов США (в среднем = 82 доллара США) в NZERTF. Эта экономия была достигнута без увеличения годового воздействия на людей простых, типичных загрязняющих веществ, по сравнению с непрерывной вентиляцией с единой скоростью в NZERTF. В MH годовое воздействие на людей улучшилось с помощью контроля вентиляции RT.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Джонатана Уилсона и Дэвида Джейкобса из Национального центра здорового жилья за частичное финансирование этого исследования совместно с Beetle Management, Inc в рамках CRADA CN-17-0080.Авторы также хотели бы поблагодарить Габриэля Граевски и Даниэля Греба из NIST за их ключевой вклад в экспериментальные исследования. В публикации этой рукописи нет конфликта интересов. Любое упоминание коммерческих продуктов в этой рукописи только для информации; он не подразумевает рекомендаций или одобрения со стороны авторов, Национального института стандартов и технологий или Beetle Management, Inc.

Ссылки

1. Стандарт ASHRAE 62.2–2016: Вентиляция и приемлемое качество воздуха в малоэтажных жилых зданиях.Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc. [Google Scholar] 2. Персилы А.К. и Мартин СР. Моделирование вентиляции в промышленных домах. № отчета NISTIR 6455, февраль 2000 г. 2000 г. Гейтерсбург: Национальный институт стандартов и технологий. [Google Scholar] 3. Гайо Г., Шерман М. Х. и Уокер И. С.. Эффективность интеллектуальной вентиляции и качества воздуха в жилых домах: обзор. Здания Энергии 2018; 165: 416–430. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2017.12.051. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Мартин Э., Фенотти К., Паркер Д., Люблинер М. и Ховард Л. Полевые и лабораторные испытания подходов к интеллектуальному управлению механической вентиляцией всего дома. 2018. Голден, Колорадо: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL). [Google Scholar] 5. Хесараки А. и Хольмберг С. Вентиляция по требованию в новых жилых домах: последствия для качества воздуха в помещении и экономии энергии. Внутренняя среда 2015; 24: 162–173. DOI: 10.1177 / 1420326 × 13508565. [CrossRef] [Google Scholar] 6.Тернер WJN и Уокер И.С. Современные средства управления и устойчивые системы вентиляции жилых помещений. 2012 г. Беркли, Калифорния: Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. [Google Scholar] 7. Шерман М. Х. и Уокер И. С.. Соответствие стандартам вентиляции жилых помещений за счет динамического управления системами вентиляции. Здания Энергии 2011; 43: 1904–1912. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2011.03.037. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Уокер IS и меньше BB. Переосмысление контроля вентиляции с учетом присутствия людей 39-я конференция AIVC 2018. Жуан-ле-Пен, Франция: Центр инфильтрации и вентиляции воздуха, 2018.[Google Scholar] 9. Уокер И.С. и Уилсон DJ. Модель инфильтрации воздуха Альберты. 1990 г. Альберта, Канада: Университет Альберты. [Google Scholar] 10. Меньше BD. Личное сообщение о методах оценки инфильтрации в «Переосмыслении средств управления вентиляцией на основе занятости» на 39-й конференции AIVC 2018 г. с Ng L, 2019 г. [Google Scholar] 11. Кларк Дж. Д., Лесс Б. Д., Даттон С. М., Уокер И. С. и Шерман М. Х. Эффективность стратегий интеллектуального управления вентиляцией на основе присутствия в энергоэффективных домах в США.Build Environ 2019 (156): 253–267. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2019.03.002. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Дольс В.С., Эммерих С.Дж. и Полидоро Б.Дж. Соединение многозонного программного обеспечения CONTAM для управления воздушным потоком и транспортировкой загрязняющих веществ с EnergyPlus с помощью совместного моделирования. Build Simul 2016; 9: 469–479. Статья журнала. DOI: 10.1007 / s12273-016-0279-2. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 13. Персилый А.К. Полевые измерения интенсивности вентиляции. Внутренний воздух 2016; 26: 97–111. DOI: 10.1111 / ina.12193. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 14.ASTM E741–11 Стандартный метод испытаний для определения изменения воздуха в отдельной зоне посредством разбавления индикаторным газом. Американское общество испытаний и материалов. [Google Scholar] 15. ASTM E779–10 Стандартный метод испытаний для определения скорости утечки воздуха при повышении давления вентилятора. Американское общество испытаний и материалов. [Google Scholar] 16. Dols WS и Polidoro B. Руководство пользователя и программная документация CONTAM. № отчета Техническая нота 1887, 2016. Гейтерсбург, доктор медицины: Национальный институт стандартов и технологий.[Google Scholar] 17. Haghighat F и Megri AC. Комплексная проверка двух моделей воздушного потока — COMIS и CONTAM. Внутренний воздух 1996; 6: 278–288. [Google Scholar] 18. Chung KC. Разработка и проверка многозонной модели для общего прогнозирования воздушной среды внутри помещений. HVAC & R Res 1996; 2: 376–385. [Google Scholar] 19. Эммерих С.Дж., Набингер С.Дж., Гупте А. и Ховард-Рид С. Подтверждение прогнозов многозонной модели качества воздуха в помещении для индикаторного газа в таунхаусе. Построить Serv Eng Res Tech 2004; 25: 305–316. [Google Scholar] 20.Emmerich SJ. Валидация многозонного моделирования качества воздуха в жилых помещениях: обзор. ASHRAE Tran 2001; 107: 619–628. [Google Scholar] 21. Набингер С. и Персили А. Влияние модернизации воздухозаборника на интенсивность вентиляции и потребление энергии в промышленном доме. Здания Энергии 2011; 43: 3059–3067. Статья. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2011.07.027. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Набингер С. и Персили А. Воздухонепроницаемость, вентиляция и потребление энергии в промышленном доме: результаты до модернизации.№ отчета НИСТИР 7478, 2008 г. Гейтерсбург, доктор медицины: Национальный институт стандартов и технологий. [Google Scholar] 23. Петит Б., Гейтс С., Фанни А. Х. и Хили В. М.. Проблемы проектирования жилого испытательного центра NIST Net-Zero Energy. № отчета Техническая нота 1847, 2014 г. Гейтерсбург, доктор медицины: Национальный институт стандартов и технологий. [Google Scholar] 24. Fanney AH, Payne V, Ullah T., Ng L, Boyd M, Omar F, Davis M, Skye H, Dougherty B, Polidoro B, Healy WM, Kneifel J и Pettit B. Проектирование и эксплуатационные характеристики жилого испытательного центра Net-Zero Energy NIST.Здания Энергии 2015; 101: 95–109. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2015.05.002. [CrossRef] [Google Scholar] 25. Фанни Х., Хили В.М., Пейн В., Кнайфель Дж., Нг Л., Догерти Б.П., Уллах Т. и Омар Ф. Небольшие изменения приносят большие результаты на испытательном центре Net-Zero Energy Residentail NIST. J Solar Energ Eng 2017. DOI: 10.1115 / 1.4037815. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 27. Ng L, Poppendieck D, Dols WS и Emmerich SJ. Оценка качества воздуха в помещении и энергетического воздействия вентиляции в доме с нулевым потреблением энергии с использованием связанной модели.Научно-технологическая среда 2017; 24: 124–134. DOI: 10.1080 / 23744731.2017.1401403. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 28. Персили А., Мюссер А. и Эммерих С.Дж. Смоделированные распределения скорости проникновения для жилья в США. Внутренний воздух 2010; 20: 473–485. DOI: 10.1111 / j.1600-0668.2010.00669.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 29. Основы руководства ASHRAE. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. [Google Scholar] 30. Нг Л., Персили А. и Эммерих С. ​​Инфильтрация и вентиляция в очень плотном доме с высокими эксплуатационными характеристиками В: 36-я конференция AIVC «Эффективная вентиляция в зданиях с высокими эксплуатационными характеристиками» Мадрид, Испания, сентябрь 23–24 2015, стр.719–726. [Google Scholar] 31. Modera M, P, Sherman M, H и Grimsrud D, T. Модель прогнозируемой инфильтрации воздуха — долгосрочная проверка полевых испытаний. ASHRAE Tran 1982; 88B: CONF-820112. [Google Scholar] 32. Модера М. П., Шерман М., Х. и Левин П. А.. Детальное исследование модели проникновения LBL с помощью мобильной установки для проверки инфильтрации. ASHRAE Tran 1983; 89: 157–179. [Google Scholar] 33. Шерман М.Х. и Модера М.П. Сравнение измеренной и прогнозируемой инфильтрации с использованием модели инфильтрации LBL. Вест Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International, 1986, стр.325–347. [Google Scholar] 34. HVI. Каталог сертифицированных HVI продуктов. Феникс, Аризона: Институт домашней вентиляции, 2019. [Google Scholar] 35. AHRI. Справочник сертификации AHRI. Арлингтон, Вирджиния: Институт кондиционирования воздуха, отопления и охлаждения, 2019. [Google Scholar] 36. EIA. Краткосрочный прогноз энергетики. 2018. Вашингтон, округ Колумбия: Управление энергетической информации США. [Google Scholar] 37. Дольс В.С., Эммерих С.Дж. и Полидоро Б.Дж. Использование программного обеспечения для измерения энергии, расхода воздуха и качества воздуха в помещении (TRNSYS / CONTAM) для оценки стратегий вентиляции зданий.Построить Serv Eng Res Tech 2015; 37: 163–175. DOI: 10.1177 / 0143624415619464. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

% PDF-1.7 % 9294 0 объект > эндобдж xref 9294 84 0000000016 00000 н. 0000004941 00000 н. 0000005246 00000 н. 0000005300 00000 н. 0000005671 00000 п. 0000006447 00000 н. 0000006486 00000 н. 0000006601 00000 п. 0000006872 00000 н. 0000007566 00000 н. 0000008586 00000 н. 0000009223 00000 п. 0000009480 00000 н. 0000010112 00000 п. 0000010819 00000 п. 0000011216 00000 п. 0000011467 00000 п. 0000012114 00000 п. 0000012643 00000 п. 0000012923 00000 п. 0000013444 00000 п. 0000013912 00000 п. 0000014189 00000 п. 0000014714 00000 п. 0000061673 00000 п. 0000089786 00000 п. 0000122338 00000 н. 0000150346 00000 н. 0000175020 00000 н. 0000177671 00000 н. 0000189401 00000 н. 0000189659 00000 н. 00001

00000 н. 0000255582 00000 н. 0000255657 00000 н. 0000255761 00000 н. 0000255855 00000 н. 0000255912 00000 н. 0000256078 00000 н. 0000256135 00000 н. 0000256241 00000 н. 0000256343 00000 н. 0000256496 00000 н. 0000256553 00000 н. 0000256717 00000 н. 0000256853 00000 н. 0000257012 00000 н. 0000257068 00000 н. 0000257198 00000 н. 0000257306 00000 н. 0000257455 00000 н. 0000257511 00000 н. 0000257599 00000 н. 0000257701 00000 н. 0000257811 00000 н. 0000257867 00000 н. 0000257923 00000 н. 0000257979 00000 н. 0000258036 00000 н. 0000258092 00000 н. 0000258149 00000 н. 0000258291 00000 н. 0000258348 00000 н. 0000258405 00000 н. 0000258462 00000 н. 0000258582 00000 н. 0000258639 00000 н. 0000258805 00000 н. 0000258862 00000 н. 0000258976 00000 н. 0000259033 00000 н. 0000259139 00000 н. 0000259196 00000 н. 0000259370 00000 н. 0000259427 00000 н. 0000259531 00000 н. 0000259588 00000 н. 0000259712 00000 н. 0000259769 00000 н. 0000259893 00000 н. 0000259950 00000 н. 0000260007 00000 н. 0000004609 00000 п. 0000002020 00000 н. трейлер ] / Назад 1135600 / XRefStm 4609 >> startxref 0 %% EOF 9377 0 объект > поток hVyTSgKBB BX u / k`Z’Qk]> Ѐ, qDK> N @ TPZm: ZѱqZs ߒ ;; y ~ ~ B8B 툇 %% E | 䎸 H ي āa $ # DM8 \ *, ‘\ 7wF ו- b {chODʇljxu ȗwJ’ȩ $ / Мa1 \ k # I17} $ 8 0_D | ‘tXxLpC ߙ Yx) sI 5ϙ } $ ȐY $ г3 * {u9 «Y $ t} QYi» # X @; A $ DZȍ + q \ ޼ pP |

Как рассчитать площадь вентиляционных отверстий чердака, необходимую при добавлении вентиляционных отверстий на потолке

Добавление вентиляционных отверстий на чердаке под карнизами крыши.

Сохранение прохлады на чердаке летом может продлить срок службы крыши, а также сэкономить деньги на счете за кондиционирование воздуха. Для эффективного охлаждения чердака через него должен циркулировать наружный воздух. Одним из решений является использование естественной циркуляции, вызванной подъемом горячего воздуха, для подачи свежего воздуха на чердак через вентиляционные отверстия на потолке под карнизом, а затем вытеснение горячего воздуха через коньковые или фронтальные вентиляционные отверстия возле пика крыши.

Общее практическое правило относительно количества необходимого вентиляционного пространства на чердаке состоит в том, чтобы иметь по крайней мере один квадратный фут вентиляционного пространства на каждые 150 квадратных футов площади чердака.В идеале половина вентиляционных отверстий должна быть расположена в потолке в нижней части крыши, а половина — в фронтальных или коньковых вентиляционных отверстиях вверху, чтобы обеспечить естественную циркуляцию воздуха через чердак.

Чтобы узнать, сколько вентиляционных отверстий на потолке необходимо установить:

  • Рассчитайте необходимую общую площадь вентиляционных отверстий: Умножьте длину чердака на ширину в футах, чтобы найти площадь чердака, затем разделите на 150, чтобы найти общее необходимое пространство для вентиляции в квадратных футах. [(длина х ширина чердака в футах) ÷ 150 = общая кв.фут. вентиляционная площадь]
    Пример: мансарда 50 x 30 футов будет иметь общую площадь 1500 кв. футов, разделенную на 150, что даст 10 кв. футов от общего необходимого вентиляционного пространства.
  • Рассчитайте необходимую площадь вентиляционных отверстий под потолком: Разделите общую площадь вентиляционных отверстий на два, чтобы определить площадь вентиляционных отверстий под потолком. [Вентиляционное пространство ÷ 2 = кв. Фут. Вентиляционная площадь под потолком]
    Пример: 10 кв. Футов. Вентиляционная площадь ÷ 2 = 5 кв. Футов. Вентиляционная площадь под потолком.
  • Рассчитайте площадь каждого вентиляционного отверстия: Если известно, используйте «чистую свободную площадь», предоставленную производителем вентиляционного отверстия, которое вы будете использовать, которое учитывает фактическую открытую площадь вентиляционного отверстия, а не общий размер вентиляционного отверстия. .Для квадратных или прямоугольных вентиляционных отверстий умножьте длину на ширину вентиляционного пространства в дюймах, затем разделите на 144, чтобы преобразовать в квадратные футы [(lxw в дюймах) ÷ 144 = площадь вентиляционного отверстия в квадратных футах]
    Пример: вентиляционное отверстие 6 ″ x 12 ″ равняется 72 кв. дюйма, деленное на 144, равняется площади 0,5 кв. фута на одно вентиляционное отверстие.
    Для круглых вентиляционных отверстий умножьте радиус вентиляционного отверстия (половину диаметра) на его (квадрат), затем умножьте полученное значение на 3,14 (пи) и разделите на 144, чтобы найти количество квадратных футов [(r² в дюймах x 3.14) ÷ 144 = квадратный фут на вентиляционное отверстие].
    Пример: вентиляционное отверстие диаметром 6 дюймов будет иметь радиус 3 дюйма, умножение на само будет равно 9 дюймов, умножение на пи (3,14) даст 28,26 кв. Дюйма, деление на 144 даст площадь 0,196 кв. Фута. .. за вент.
  • Определите необходимое количество вентиляционных отверстий на потолке: Разделите общую площадь вентиляционных отверстий на площадь каждого вентиляционного отверстия. [площадь вентиляционных отверстий под потолком в кв. футах ÷ площадь отдельных вентиляционных отверстий в кв. футах = количество необходимых вентиляционных отверстий].
    Пример: 5 кв.фут. площадь вентиляционных отверстий под потолком, разделенная на 0,5 кв. фута. площадь вентиляционных отверстий равняется 10 необходимым вентиляционным отверстиям под потолком.

Распределите вентиляционные отверстия на потолке равномерно по низу низких сторон крыши.

Доступно несколько различных типов вентиляционных отверстий на потолке, включая непрерывные, круглые и перфорированные для винилового сайдинга. Мы обсудим самые простые в установке стандартные вентиляционные отверстия 8 x 16 дюймов.

  1. Сначала отметьте место, где вы хотите разместить вентиляционные отверстия в потолке, расположив их так, чтобы они помещались между балками или стропилами.
  2. Вырежьте отверстие немного меньше, чем само вентиляционное отверстие, дисковой пилой или сабельной пилой. Не забывайте надевать защитные очки.
  3. Убедитесь, что отверстие выходит на чердак и не заблокировано изоляцией или другими препятствиями.
  4. Прикрутите или пригвоздите вентиляционное отверстие.

Свежий воздух, втягиваемый вентиляционными отверстиями на потолке, должен выводиться около пика чердака через вентиляционные отверстия в фронтонах, коньковые вентиляционные отверстия в крыше, ветряные турбины или вентиляционные вентиляторы.

Дополнительная информация

Предыдущая статьяДобавление окон и дверей сегодняСледующая статьяЗеленые идеи в доме

Опираясь на свою 40-летнюю карьеру в области реконструкции, Дэнни более десяти лет работал экспертом по благоустройству дома на каналах CBS The Early Show и The Weather Channel.Его обширный практический опыт и понимание отрасли делают его незаменимым помощником по всем вопросам, связанным с домом — от советов по простому ремонту до полной реконструкции и помощи домовладельцам в подготовке их домов к экстремальным погодным условиям и сезонам.

9 План типичного особняка Японского архитектурного института …

Контекст 1

… с полными результатами CFD, тогда как при валидации полевых измерений использовались результаты измерений для типичного здания с естественной вентиляцией для сравнения с результатами моделирования муфты.Давление было принято в качестве начальных граничных условий для программы соединения, а не скорость в качестве граничных условий, как рекомендовано в их предыдущем исследовании (Wang and Wong, 2006b). Авторы пришли к выводу, что сложно точно предсказать тепловую среду в помещении, используя только моделирование энергии здания, и предположили, что программа связи между моделированием энергии здания и CFD может точно и быстро прогнозировать естественную вентиляцию, принимая граничные условия давления для моделирования CFD внутри помещения. .Йик и Лун (2009) использовали метод сопряжения для оценки характеристик естественной вентиляции жилых домов. К ним относятся прогнозирование давления ветра на оконные проемы в фасаде здания с помощью программы моделирования CFD, прогнозирование естественной скорости вентиляции с использованием модели имитационной сети потока COMIS, а также прогнозы температуры в свободном плавании в помещении и использования энергии для кондиционирования воздуха с использованием тепла здания. программа моделирования передачи HTB2 и программа моделирования энергии кондиционирования BECRES.Кроме того, был применен статистический подход к случайным изменениям скорости и направления ветра. Как упоминалось в предыдущем разделе, модели CFD становятся все более популярными в практике проектирования. Применение CFD имело значительный успех во многих исследованиях, связанных с вентиляцией (Wang et al, 1991; Li and Fuchs, 1993; Borchiellini et al, 1994; Chen, 1996). Нет сомнений в том, что расчет CFD является одним из наиболее важных методов исследования естественной вентиляции (Chen, 2009), и он будет и дальше использоваться в качестве исследовательского инструмента для прогнозирования характеристик вентиляции в зданиях.В отличие от многозонных методов, CFD-моделирование требует больше времени на создание и выполнение, чем многозонные методы. Из-за ограничений мощности компьютера может оказаться невозможным использовать CFD для моделирования сложного здания с большим количеством комнат. Однако CFD может предсказывать подробные потоки в каждой комнате / зоне здания или в части сложного здания. С другой стороны, многозонные методы предлагают возможности для моделирования характеристик всего здания. Хотя точность моделирования многозонной модели не очень точна в каждой зоне из-за используемых допущений, этот тип модели является очень мощным инструментом проектирования, особенно для расчета воздушного потока в большом здании.Поскольку как CFD-моделирование, так и моделирование энергопотребления зданий имеют свои собственные ограничения в прогнозировании естественной вентиляции в зданиях, точность в каждой зоне может быть зафиксирована путем интеграции многозонной модели с подробной программой воздушного потока, такой как CFD-модель (Ван и Чен , 2007а). В последние годы все более популярной становится стратегия объединения (построение имитационных моделей энергии с помощью моделей CFD). Энергетическое моделирование было объединено с CFD для повышения точности прогноза естественной вентиляции с уменьшением вычислительных затрат (Wang and Wong, 2007, 2008), а программа многозонного воздушного потока была объединена с CFD для улучшения прогнозирования воздушного потока и загрязнения во всем здании. (Ван и Чен, 2007b).На данный момент результаты совместного моделирования были удовлетворены и подтверждены: то есть интеграция CFD с моделированием энергопотребления здания может повысить точность и эффективность тепловой среды в помещении, а также предоставить полезную информацию для понимания естественной поперечной вентиляции. Таким образом, эта комбинированная модель может использоваться как удобный и важный инструмент для исследования естественной вентиляции в зданиях. Недавнее резкое увеличение вычислительной мощности, доступной для численного моделирования и симуляции, способствует важной роли анализа естественной вентиляции.Для изучения проблем, связанных с вентиляцией, использовались различные подходы к моделированию, и некоторые из наиболее популярных методов, например модель тепловой сети, модель многозонного воздушного потока и т. Д., Используемые разными исследователями, были описаны в предыдущем разделе. Модель сети воздушного потока (модель сети многозонного типа) для моделирования естественной перекрестной вентиляции в последние годы активно изучалась исследовательской группой авторов (Kurabuchi et al, 2004, 2005, 2009; Ohba et al, 2004, 2006, 2008a, b, 2009; Tsukamoto et al, 2009).Во второй части главы представлена ​​недавно разработанная модель многозонной сети воздушного потока, COMIS-Local Dynamic Similarity Model (LDSM) (Kurabuchi et al, 2004; Ohba et al, 2004), которая была предложена для оценки коэффициента расхода и описан угол потока в приточном отверстии для поперечной вентиляции. Выделены описания LDSM и разработанной модели вентиляции, основанной на теории LDSM, в сочетании с COMIS и TRNSYS. Результаты моделирования, в качестве примера с использованием этой разработанной модели вентиляции, охлаждающей нагрузки типичного японского особняка (Рисунок 5.9) даны. Поле давления на впускном отверстии (рисунок 5.10) может быть проиллюстрировано динамическим давлением, перпендикулярным отверстию (P n), динамическим давлением, касательным к отверстию (P t) и давлением привода вентиляции (P r). Таким образом, полное давление (P T) на впускном отверстии равно P þ P þ P. LDSM предполагает, что P, который напрямую связан с расходом вентиляции (Q), однозначно определяется P t и P r, и что есть динамическое сходство в отношениях между P n, P t и P r, когда отношения P r и P t совпадают.Отношение P r к P t определяется как безразмерное комнатное давление (PR *) уравнением 5.1, в то время как коэффициент расхода (C d) и угол притока (b) описываются отношениями P n к P r и P t к P n, которые задаются уравнениями 5.2 и 5.3, соответственно, как показано в таблице 5.3. Характеристики вентиляции через отверстие можно представить уравнениями 5.6 и 5.7 (см. Рисунок 5.11). Соответствующие коэффициенты расхода можно рассчитать по уравнениям 5.1 — 5.7, даже когда углы ветра и места раскрытия различаются (Ohba et al, 2006). На рисунке 5.12 показана блок-схема модели COMIS-LDSM и TRNSYS. Этот тип модели сопряжения широко используется сегодня в качестве многозонной модели вентиляции для моделирования вентиляции. P W (давление ветра) и P t для ограждающей конструкции здания представлены в качестве входных данных. Производительность вентиляции приточных и выпускных отверстий также предоставляется в качестве входных данных. На основе модели LDSM код COMIS был пересмотрен для расчета коэффициентов расхода и расхода воздуха на входных / выходных отверстиях.Произвольное комнатное давление (P R) задается как начальное условие, а коэффициент расхода, соответствующий P R, выбирается из кривой производительности вентиляции. Расчет проводился методом релаксации-Ньютона до тех пор, пока скорости притока и оттока в каждой комнате не были сбалансированы. Сопряженная модель может оценивать расход вентиляции более точно, чем обычная модель отверстия, поскольку она может выбирать коэффициенты расхода, подходящие для произвольных направлений ветра, когда направление ветра не перпендикулярно отверстиям.Он также может определять углы притока / оттока в отверстиях (см. Уравнение [5.3]), которое дает важную информацию о структуре внутреннего потока. На Рис. 5.13 показаны углы притока / оттока и расход вентиляции в помещениях для направления ветра 135 ° 8. Коэффициент покрытия здания составляет 0 процентов. Значение Q для стандартной модели отверстия было рассчитано обычным способом (фиксированный C d, равный 0,63). Углы падения в угловые проемы гостиной / столовой / кухни (LDK) и спальни на втором этаже были больше, чем у других противветренних проемов LDK и спален из-за прохождения воздушного потока вдоль внешней поверхности стены.На рисунке 5.14 показан расчетный расход вентиляции для различных помещений с направлением ветра 135 8. Разница между расходами воздуха стандартной модели с отверстием и COMIS-LDSM в LDK составляла 26%. В остальных комнатах — 5-9%. На Рис. 5.15 показан общий расход вентиляции в птичнике при различных углах ветра. Традиционная модель с отверстием значительно завышает скорость вентиляционного потока при направлениях ветра 45 8, 135 8, 225 8 и 315 8 по сравнению с моделью COMIS-LDSM, особенно там, где приближающийся поток не был нормальным для отверстий с наветренной стороны.Это может привести к плохому прогнозированию снижения охлаждающей нагрузки при использовании перекрестной вентиляции для снижения энергопотребления системы кондиционирования воздуха. В таблице 5.4 показаны совокупные охлаждающие нагрузки в июне и эффекты снижения энергии за счет перекрестной вентиляции в случаях 1 (окно закрыто), 2 (базовое открытое / закрытое) и 3 (активное открытое / закрытое) для 20-процентного коэффициента покрытия здания. Рисунок 5.16 поясняет логику работы оконных проемов. Видно, что использование перекрестной вентиляции позволило снизить охлаждающую нагрузку на 14 кВтч (5%) по сравнению с потребностями, когда окна были закрыты.Когда окна оставались открытыми во время незанятого часового пояса или пока жители спали, охлаждающая нагрузка была на 127 кВтч меньше, чем требуется, когда окна оставались закрытыми. В этой главе дается обзор исследований естественной перекрестной вентиляции и новейших инструментов моделирования, используемых в исследованиях, связанных с вентиляцией зданий. Первая часть главы представила краткое введение в естественную вентиляцию, обрисовала в общих чертах некоторые исторические события в развитии вентиляции, а также классифицировала и прокомментировала различные подходы к исследованию вентиляции зданий.Кроме того, было подробно обсуждено современное состояние средств проектирования моделирования энергопотребления зданий, включая модели многозонных сетей воздушного потока для естественной вентиляции. Наиболее сложным методом считается исследование воздушного потока, основанное на сочетании многозонных моделей и моделей CFD …

Непрерывные измерения скорости воздухообмена в жилом доме в течение 1 года: влияние температуры, ветра, вентиляторов, и окна

Зависимость инфильтрации I от разницы температур внутри и снаружи Δ T и скорости ветра W остается малоизученной.Различные исследователи (Bahnfleth et al., 1957; Burch and Hunt, 1978) обнаружили линейную зависимость от обеих переменных, в то время как некоторые (Dick and Thomas, 1951) нашли зависимость от квадратного корня из разницы температур, а другие (Goldschmidt et al., 1980; Wang and Sepsy, 1980) обнаружили зависимость от квадрата скорости ветра. Некоторые обнаружили, что функция является аддитивной, в то время как другие обнаружили эмпирически (Дик, 1950; Дик и Томас, 1951; Персили, 1986) или теоретически (Синден, 1978), что она субаддитивна.Многие не находят влияния направления ветра, но другие (Малик, 1978) считают, что это направление важно. Две публикации ASTM (Hunt et al., 1980; Trechsel and Lagus, 1986) предоставляют удобные сборники статей по измерениям утечки воздуха.

Ранняя статья Уорнера (1940) описывает ранние исследования проникновения воздуха. Уорнер цитирует результат Петтенкофера (1858), в котором обнаружено сильное влияние разницы температур на воздухообмен, но не упоминается влияние одновременной скорости ветра. С другой стороны, Уорнер цитирует Холдейна (1899), который обнаружил сильное влияние ветра, но не упоминает о разнице температур.Собственные эксперименты Уорнера в многоквартирном доме в Лондоне показали сильный эффект открывания окон.

Sinden (1978) представил теоретическое доказательство того, что воздушный поток является субаддитивным по отношению к температуре и ветру. Доказательство зависит от общепринятого предположения о том, что поток воздуха через отверстие пропорционален разности давлений в отверстии, увеличенной до некоторой степени:

Показатель n считается лежащим между 0,5 и 1, в зависимости от формы и размера. отверстия и типа потока, причем только ламинарный поток имеет показатель степени, равный 1.(Ряд исследований показывает, что эмпирически коэффициент составляет около 0,65.) Разница давлений, вызванная ветровыми и температурными эффектами, представляет собой просто алгебраическую сумму разностей давлений, возникающих в каждом отдельном случае:

Поскольку эта сумма возводится в степень меньше единицы, то поток, обусловленный обеими переменными вместе, должен быть меньше суммы потоков, обусловленных каждой из них в отдельности:

Это доказательство является довольно общим и справедливо независимо от того, какими могут быть показатели степени для переменных температуры и ветра.

Sinden также представил мысленные эксперименты, показывающие, как при некоторых условиях скорость ветра и разница температур могут действовать противоположно, так что увеличение любого из них может привести к снижению скорости инфильтрации.

Дик (1950) и Дик и Томас (1951) изучали интенсивность воздухообмена в 28 жилых домах зимой 1948 и 1949 годов в Англии. Дик разработал уравнения, связывающие скорость воздухообмена с первой степенью скорости ветра, а также с квадратным корнем из разницы температур внутри и снаружи помещения.

Bahnfleth et al. (1957) измерили скорость инфильтрации в двух испытательных лабораториях Университета Иллинойса.

Coblentz и Achenbach (1963) измерили инфильтрацию в 10 домах с электрическим отоплением на Среднем Западе.

Лашобер и Хили (1964) измерили скорость воздухообмена в испытательном помещении зимой 1960–1961 гг. Они протестировали модели, включающие линейные и квадратичные члены как для ветра, так и для разницы температур. Модель наилучшего соответствия с учетом степеней свободы была линейной по обоим параметрам.

Ван и Сепси (1980) измерили скорость воздухообмена в четырех специально построенных испытательных лабораториях. Они обнаружили, что лучшая зависимость — линейная по температуре и квадратичная по скорости ветра.

Goldschmidt et al. (1980) измерили показатели изменения воздуха в зимнее время в двух передвижных домах. Один был заделан обычным способом, а другой был заключен в оболочку, чтобы уменьшить воздухообмен. Авторы обнаружили, что лучшая зависимость должна быть линейной с разницей температур и включать как линейный, так и квадратичный член, включая скорость ветра.

Малик (1978) измерил воздухообмен, ветер и температуру в двух внутренних таунхаусах. Регрессионный анализ показал влияние не только скорости и температуры ветра, но и направления ветра, при этом направление, перпендикулярное (или в пределах 20 ° от нормали) к длинной оси таунхаусов, как и ожидалось, оказывало более сильное влияние на изменение воздуха, чем другие направления. . Отмечено линейное влияние температуры и скорости ветра или перпендикулярная составляющая скорости ветра.

Назаров и др.(1985) изучали отдельный дом в Чикаго, измеряя внутреннюю и внешнюю температуру, давление и скорость воздухообмена в течение 15 недель подряд. Средние недельные скорости хорошо коррелировали как с перепадами давления, так и температур (Спирмен r = 0,74–0,75, P <0,001), но не со скоростью ветра ( r = 0,25, P = 0,36) (наши расчеты из их Таблицы 2).

Лагус и Кинг (1986) измерили скорость воздухообмена в ряде дуплексов и квартир ВМС.В одном анекдотическом наблюдении они отметили, что использование кухонного вентилятора и двух вентиляторов для ванной комнаты в одном блоке увеличивало скорость воздухообмена на 0,75 ч -1 . Это значение было выше, чем любой показатель воздухообмена, измеренный в течение следующих 9 месяцев.

Персили (1986) провел испытания на герметичность и измерения воздухообмена в 82 домах с пассивными коллекторами солнечной энергии по всей территории США. Были разработаны шесть эмпирических моделей с использованием линейных и квадратичных комбинаций скорости ветра и температуры.Все шесть моделей показали себя примерно одинаково, со значением R 2 около 0,7.

Palmiter et al. (1991) измеряли скорость инфильтрации с помощью перфтороиндикаторов (PFT) и тестов на двери с вентилятором в пяти различных исследованиях, включая 472 полностью электрических дома на северо-западе Тихого океана. Поскольку тесты PFT проводились в жилых домах в среднем в течение 17 дней, поведение жильцов было важным источником колебаний в скорости воздухообмена.

Влияние температуры и ветра

В этом доме разница температур в помещении и на улице явно влияла на скорость воздухообмена.Одной разницы температур было достаточно, чтобы объяснить 60–70% колебаний скорости воздухообмена, измеренной, когда все окна были закрыты. Величина эффекта составляла приблизительно 0,16–0,20 воздухообмена в час на 10 ° C увеличения разницы температур внутри и снаружи. Напротив, множественные регрессии, включая скорость и направление ветра, неизменно показывают отсутствие или незначительное влияние этих переменных на интенсивность воздухообмена. Простая регрессия скорости ветра при сохранении разницы между внутренней и внешней температурой <2 ° C (с выключенным вентилятором на чердаке и закрытыми окнами) привела к очень маленькому коэффициенту, равному 0.03 ч −1 / м / с с незначительной значимостью ( P = 0,06). Недавно также сообщалось о слабом воздействии ветра или его отсутствии (Howard-Reed et al., 2002) как для этого дома в Вирджинии, так и для дома в Калифорнии. Возможно, что в целом более плотная конструкция домов и использование пароизоляции снизили влияние скорости и направления ветра на скорость изменения воздуха в жилых помещениях по сравнению с более ранними исследованиями.

Из-за сильного влияния разницы температур и слабого влияния ветра было подготовлено несколько графиков, сравнивающих скорость воздухообмена с разницей температуры внутри и снаружи помещения по месяцам (Рисунок 9).Обычно они демонстрировали очевидную нижнюю границу, которая была примерно линейной с разностью температур. Очень немногие точки уходили в кажущуюся «запретную зону» внизу и справа от границы. Это явление предполагает, что заданная разница температур приводит к определенной минимальной скорости воздухообмена, которая определяется, главным образом, конструктивными характеристиками здания, и что наблюдаемые более высокие скорости воздухообмена при этой разнице температур происходят из-за открытых дверей, окон, использования вентиляторов или других действий, которые увеличьте скорость воздухообмена на время.

Рисунок 9

Регрессия скорости воздухообмена по абсолютной разнице температур внутри и снаружи. Все значения за декабрь 2000 г. I (h −1 ) = 0,26 (0,02 SE) +0,016 (0,004) Δ T (° C) ( N = 543, R 2 = 0,46 ).

Упрощенная модель естественной вентиляции с двумя отверстиями предполагает, что скорость воздухообмена должна быть пропорциональна квадратному корню из разницы температур. Поэтому были выполнены отдельные простые регрессии скорости воздухообмена по разнице температур и квадратному корню из разницы температур с использованием только ночных значений в зимние месяцы с декабря по март.Корреляция составила 0,785 и 0,784 соответственно, что не дает четких доказательств превосходства линейной модели или модели квадратного корня.

Все регрессии привели к положительному пересечению порядка 0,12–0,18 ч –1 , предполагая, что некоторое изменение воздуха происходит, когда нет ни ветра, ни разницы температур. В отсутствие таких различий естественные колебания температуры и давления из-за турбулентности наружного воздуха все равно будут существовать, вызывая некоторый минимальный, но ненулевой воздухообмен.Часть наблюдаемого положительного пересечения также может быть связана просто с ошибкой измерения, вызывающей регрессию к среднему, но отсутствие значений, очень близких к нулю, предполагает, что ошибка измерения не может учитывать всю сумму. Положительное пересечение аналогичной величины (0,13–0,16 ч –1 ) для множественной регрессии, включая скорость ветра и перепад давления или температуры, также было отмечено в исследовании Назарова и др. (1985) (наши расчеты на основе их таблицы 2).

Эффект вентилятора чердака

В ходе нескольких экспериментов было установлено, что включение вентилятора чердака при закрытых окнах приводило к постоянному увеличению скорости воздухообмена примерно на 0,8 ч −1 . Весной и летом вентилятор чердака работал около 20% времени. Во время работы скорость воздухообмена составляла в среднем 1,55 ч -1 (SE = 0,04 ч -1 , N = 454) по сравнению с 0,55 ч -1 (SE = 0,01 ч — 1 , N = 4179) при выключенном вентиляторе.Конечно, окна также были открыты в течение этих месяцев, так что наблюдаемая разница в 1,00 ч -1 не полностью связана с вентилятором. Температура на чердаке составляла в среднем 27,8 ° C, когда вентилятор был включен , по сравнению с 17,3 ° C, когда он был выключен.

Эффект открытия окон

Основываясь на наблюдении, что разница температур не может учитывать скорость воздухообмена> 0,8 ч −1 , можно оценить, что окна были открыты, или вентилятор чердака был включен, или и то, и другое в течение приблизительно 856 из 4656 измерений скорости воздухообмена, или около 20% времени.Был отмечен сильный сезонный эффект (рис. 10), когда окна и / или вентилятор чердака были открыты более чем в половине случаев в летние месяцы июля и августа. Окна были закрыты более 90% времени в осенне-зимние месяцы с октября по март.

Рисунок 10

Расчетная доля широко открытых временных окон.

Средняя скорость воздухообмена в доме при закрытых окнах составила 0,44 (SD = 0,15) ч -1 . С открытыми окнами или включенным вентилятором на чердаке средний балл составлял 1 балл.57 (SD = 0,73) ч −1 . Таким образом, открытие одного или нескольких окон или включение вентилятора на чердаке привело к увеличению средней скорости воздухообмена примерно на 1,1 воздухообмена в час. Поскольку средняя разница температур между внутренним и наружным воздухом составляла 10 ° C, что соответствует увеличению скорости воздухообмена примерно на 0,4 ч -1 , можно сделать вывод, что открытие окон или использование чердачного вентилятора производило в среднем около двух до трехкратного влияния на скорость воздухообмена типичной разницы температур внутри и снаружи помещения.

Ограничения

Ограничением этого исследования является то, что не велось адекватного учета поведения при открывании окон из-за сложности отслеживания двух взрослых и различных родственников и посетителей, оставшихся в доме. Однако на основании более раннего исследования (Howard-Reed et al., 2002), в котором был сделан вывод о том, что открытие одного окна всего на 10–15 см приводит к скорости воздухообмена> 0,5 ч –1 , и вывод из этого исследовать, что одни только метеорологические условия не могут объяснить интенсивность воздухообмена> 0.8 ч -1 , можно приписать значения воздухообмена> 0,8 ч -1 либо открытыми окнами, либо использованием вытяжных вентиляторов. Кроме того, поскольку велась запись об использовании вентилятора на чердаке, можно различать высокие показатели воздухообмена, вызванные вентилятором чердака, и теми, которые вызваны открытыми окнами. Используя этот грубый подход к определению, когда были открыты окна, мы обнаружили, что скорость воздухообмена превышала 0,8 ч −1 в 393 случаях (9% времени), когда вентилятор чердака не работал, и еще 417 раз (9% времени), когда работал вентилятор чердака.Поскольку окна в этом доме, вероятно, были открыты, когда работал вентилятор на чердаке (использование кондиционера ограничивалось несколькими очень жаркими днями), разумная оценка времени, в течение которого окна были открыты, составила бы 15–20%. Эта оценка, вероятно, будет нижней границей, поскольку окна могли быть открыты в периоды минимальной разницы температур между внутренним и наружным воздухом, когда скорость воздухообмена составляла <0,8 ч -1 .

Второе ограничение заключается в том, что центральный вентилятор работал почти постоянно из-за необходимости распределять индикаторный газ после его впрыска в обратный канал по остальной части птичника.По сравнению с домами, в которых центральный вентилятор включается автоматически только при включенной печи или кондиционере, это приведет к большему сходству температуры, относительной влажности и скорости воздухообмена в разных комнатах и ​​на разных уровнях, чем обычно.

Описание базы данных

Необработанные данные с различных инструментов были преобразованы в файлы Excel.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*