A tarefa da troca de ar organizada nos quartos de uma casa ou apartamento é remover o excesso de umidade e gases de exaustão, substituindo-o por ar fresco. Consequentemente, para o dispositivo de exaustão e entrada, é necessário determinar a quantidade de massas de ar removidas - calcular a ventilação separadamente para cada ambiente. Métodos de cálculo e normas de consumo de ar são aceitos exclusivamente de acordo com o SNiP.
Requisitos sanitários dos documentos regulamentares
A quantidade mínima de ar fornecida e removida dos quartos da cabana pelo sistema de ventilação é regulada por dois documentos principais:
- “Edifícios residenciais com vários apartamentos” - SNiP 31-01-2003, parágrafo 9.
- “Aquecimento, ventilação e ar condicionado” - SP 60.13330.2012, apêndice obrigatório “K”.
O primeiro documento estabelece os requisitos sanitários e higiênicos para a troca de ar em instalações residenciais de edifícios de apartamentos. O cálculo da ventilação deve ser baseado nesses dados. São utilizados dois tipos de dimensões - vazão mássica do ar por unidade de tempo (m³ / h) e multiplicidade horária.
Referência. A multiplicidade da troca de ar é expressa por uma figura que indica quantas vezes em 1 hora o ambiente aéreo da sala é completamente atualizado.
Dependendo da finalidade da sala, a ventilação de suprimento e exaustão deve fornecer a seguinte vazão ou o número de atualizações da mistura de ar (multiplicidade):
- sala de estar, quarto de crianças, quarto - 1 vez por hora;
- cozinha com fogão elétrico - 60 m³ / h;
- banheiro, banheira, vaso sanitário - 25 m³ / h;
- para um forno com caldeira a combustível sólido e uma cozinha com fogão a gás, é necessária uma multiplicidade de 1 mais 100 m³ / h durante a operação do equipamento;
- uma sala de aquecimento com um gerador de calor que queima gás natural - uma renovação tríplice mais a quantidade de ar necessária para a combustão;
- despensa, vestiário e outras despensas - multiplicidade 0,2;
- secagem ou lavanderia - 90 m³ / h;
- biblioteca, estudo - 0,5 vezes por hora.
Nota. O SNiP prevê uma diminuição da carga na ventilação geral com equipamento ocioso ou sem pessoas. Em instalações residenciais, a proporção diminui para 0,2, técnica - para 0,5. O requisito para salas onde as instalações a gás estão localizadas é inalterado - uma renovação de ar de hora em hora.
O parágrafo 9 do documento implica que o volume do exaustor é igual à quantidade de entrada. Os requisitos do SP 60.13330.2012 são um pouco mais simples e dependem do número de pessoas que ficam na sala por 2 horas ou mais:
- Se houver 20 m² ou mais de área de apartamento por 1 morador, será fornecido um novo fluxo de 30 m³ / h por pessoa nos quartos.
- O volume de ar de suprimento é considerado por área quando menos de 20 quadrados caem em 1 inquilino. A proporção é: 3 m³ de entrada são fornecidos por 1 m² de caixa.
- Se a ventilação não for fornecida no apartamento (não há vidraças e janelas que não possam ser abertas), é necessário fornecer 60 m³ / h de mistura limpa a cada morador, independentemente da quadratura.
Os requisitos regulamentares listados em dois documentos diferentes não se contradizem. Inicialmente, o desempenho do sistema de troca geral de ventilação é calculado de acordo com o SNiP 31-01-2003 "Edifícios residenciais".
Os resultados são comparados com os requisitos do Código de Prática “Ventilação e Ar Condicionado” e são ajustados, se necessário. Abaixo, analisaremos o algoritmo de cálculo usando o exemplo de uma casa térrea mostrada no desenho.
Determinação da vazão do ar
Esse cálculo típico da ventilação de suprimento e exaustão é realizado separadamente para cada cômodo de um apartamento ou chalé. Para descobrir a vazão mássica do edifício como um todo, os resultados são resumidos. Uma fórmula bastante simples é usada:
Explicação dos símbolos:
- L é o volume desejado de suprimento e ar de exaustão, m³ / h;
- S - a quadratura da sala onde é calculada a ventilação, m²;
- h - altura do teto, m;
- n - o número de atualizações no ambiente aéreo da sala em 1 hora (regulamentado pelo SNiP).
Exemplo de cálculo. A sala de estar de um prédio de um andar, com um pé direito de 3 m, mede 15,75 m². De acordo com os requisitos do SNiP 31-01-2003, a multiplicidade n para instalações residenciais é igual a um. Então o consumo horário da mistura de ar será L = 15,75 x 3 x 1 = 47,25 m³ / h.
Um ponto importante. A determinação do volume da mistura de ar removida da cozinha com um fogão a gás depende do equipamento de ventilação instalado. Um esquema comum se parece com isso: uma troca única de acordo com os padrões é fornecida por um sistema de ventilação natural e outros 100 m³ / h são jogados fora por um exaustor de cozinha doméstico.
Cálculos semelhantes são feitos para todas as outras salas, um esquema para organizar a troca de ar (natural ou forçada) é desenvolvido e as dimensões dos dutos de ventilação são determinadas (veja o exemplo abaixo). Automatizar e acelerar o processo ajudará o programa de cálculo.
Calculadora online para ajudar
O programa considera a quantidade necessária de ar de acordo com a multiplicidade regulada pelo SNiP. Basta selecionar o tipo de quarto e insira suas dimensões.
Nota. Para caldeiras com gerador de calor a gás, a calculadora leva em consideração apenas trocas triplas. A quantidade de ar usado para combustão de combustível deve ser adicionada ao resultado adicionalmente.
Descobrimos a troca aérea pelo número de residentes
O apêndice "K" SP 60.13330.2012 prescreve o cálculo da ventilação da sala de acordo com a fórmula mais simples:
Decifre a notação da fórmula apresentada:
- L é o valor desejado da entrada (exaustão), m³ / h;
- m é o volume da mistura limpa do ar por 1 pessoa indicada na tabela do apêndice "K", m³ / h;
- N - o número de pessoas que estão constantemente na sala em questão 2 horas por dia ou mais.
Outro exemplo. É razoável supor que, na mesma sala de estar de uma casa térrea, dois membros da família permaneçam por um longo tempo. Dado que a ventilação é organizada e cada inquilino possui mais de 20 quadrados de área, o parâmetro m é considerado 30 m³ / h. Consideramos a quantidade de entrada: L = 30 x 2 = 60 m³ / h.
Importante. Observe que o resultado obtido é superior ao valor determinado pela multiplicidade (47,25 m³ / h). Para cálculos adicionais, a figura 60 m³ / h deve ser incluída.
Se o número de pessoas que moram no apartamento é tão grande que cada pessoa recebe menos de 20 m² (em média), a fórmula acima não pode ser usada. As regras indicam: neste caso, a área da sala e de outras salas deve ser multiplicada por 3 m³ / h. Como a quadratura total da casa é de 91,5 m², o volume calculado de ar de ventilação será de 91,5 x 3 = 274,5 m³ / h.
Em quartos espaçosos, com tetos altos (a partir de 3 m), a atualização da atmosfera é considerada de duas maneiras:
- Se um grande número de pessoas estiver frequentemente na sala, calcule a capacidade cúbica do ar fornecido pelo indicador específico de 30 m³ / h por 1 pessoa.
- Quando o número de visitantes muda constantemente, é introduzido o conceito de uma área de serviço a 2 metros acima do piso. Determine o volume desse espaço (multiplique a área por 2) e forneça a multiplicidade necessária, conforme descrito na seção anterior.
Exemplo de cálculo e disposição da ventilação
Como base, adotamos o layout de uma casa particular com uma área interna de 91,5 m² e tetos com 3 m de altura, mostrados acima no desenho. Como calcular a quantidade de exaustão / entrada de todo o edifício de acordo com a metodologia SNiP:
- O volume de ar remoto da sala e do quarto, com quadratura igual, será de 15,75 x 3 x 1 = 47,25 m³ / h.
- No quarto das crianças: 21 x 3 x 1 = 63 m³ / h.
- Cozinha: 21 x 3 x 1 + 100 = 163 m³ / h.
- Banheiro - 25 m³ / h.
- Total 47,25 + 47,25 + 63 + 163 + 25 = 345,5 m³ / h.
Nota. A troca de ar no corredor e no corredor não é padronizada.
Agora, verificamos os resultados quanto à conformidade com o segundo documento regulatório. Como a família possui uma família de 4 pessoas (2 adultos + 2 crianças), há 2 pessoas na sala, no quarto e no quarto das crianças por um longo tempo.Recalculamos a troca de ar nas salas indicadas de acordo com o número de pessoas: 2 x 30 = 60 m³ / h (em cada sala).
O volume de extratos do viveiro atende aos requisitos (63 metros cúbicos por hora), mas os valores para o quarto e a sala de estar terão que ser ajustados. 47,25 m³ / h não é suficiente para duas pessoas, tomamos 60 metros cúbicos e, novamente, recalculamos a quantidade total de troca de ar: 60 + 60 + 63 + 163 + 25 = 371 m³ / h.
É igualmente importante distribuir corretamente o fluxo de ar no edifício. Em casas particulares, é habitual organizar sistemas de ventilação natural - isso é muito mais barato e fácil do que instalar superalimentadores elétricos com dutos de ar. Adicione apenas um elemento da remoção forçada de gases perigosos - um exaustor.
Como organizar o movimento natural dos fluxos:
- Forneceremos entrada para todos os alojamentos através de válvulas automáticas integradas no perfil da janela ou diretamente na parede externa. Afinal, as janelas padrão de metal e plástico são bem apertadas.
- Na divisória entre a cozinha e o banheiro, organizaremos um bloco de três hastes verticais voltadas para o telhado.
- Sob as portas internas, fornecemos espaços de até 1 cm de largura para a passagem de ar.
- Instalamos um exaustor e o conectamos a um canal vertical separado. Ela fará parte da carga - ela removerá 100 metros cúbicos de gás de escape em 1 hora durante o processo de cozimento. Permanece 371 - 100 = 271 m³ / h.
- Trazeremos duas minas com barras para o banheiro e a cozinha. Os tamanhos e alturas dos tubos são calculados na última seção deste manual.
- Devido à corrente de ar natural que surge em dois canais, o ar sai do berçário, quarto e corredor para o corredor e depois para as grades de exaustão.
Observe: os novos fluxos mostrados no layout são direcionados de salas com ar limpo para áreas mais poluídas e depois jogados fora pelas minas.
Calcular os diâmetros dos dutos de ventilação
Cálculos adicionais são um pouco mais complicados, portanto, acompanharemos cada estágio com exemplos de cálculos. O resultado será o diâmetro e a altura dos eixos de ventilação do nosso prédio de um andar.
Distribuímos todo o volume do ar de exaustão em 3 canais: 100 metros cúbicos. à força, remove o exaustor da cozinha enquanto o fogão está ligado, os restantes 271 metros cúbicos saem naturalmente em dois eixos idênticos. A vazão através de 1 duto resultará em 271/2 = 135,5 m³ / h. A área da seção transversal do tubo é determinada pela fórmula:
- F - área da seção transversal do duto de ventilação, m²;
- L - fluxo de exaustão através do eixo, m³ / h;
- ʋ - velocidade do fluxo, m / s.
Referência. A velocidade do ar nos canais de ventilação natural está na faixa de 0,5 a 1,5 m / s. Como valor calculado, tomamos o indicador médio - 1 m / s.
Como calcular a seção transversal e o diâmetro de um tubo no exemplo:
- Encontramos o diâmetro em metros quadrados F = 135,5 / 3600 x 1 = 0,0378 m².
- A partir da fórmula da escola para a área do círculo, determinamos o diâmetro do canal D = 0,22 M. Selecionamos o duto maior mais próximo da série padrão - Ø225 mm.
- Se estivermos falando de um eixo de tijolo colocado dentro da parede, o tamanho do duto de ventilação de 140 x 270 mm se encaixa na seção encontrada (uma boa combinação, F = 0,0378 m²).
O diâmetro do tubo de exaustão de um exaustor doméstico é considerado de maneira semelhante, apenas a vazão bombeada pelo ventilador é levada mais - 3 m / s. F = 100/3600 x 3 = 0,009 m² ou Ø110 mm.
Selecionamos a altura dos tubos
O próximo passo é determinar a força de tração que ocorre dentro da unidade de escape em uma determinada elevação. O parâmetro é chamado pressão gravitacional disponível e é expresso em Pascal (Pa). Fórmula de liquidação:
- p é a pressão gravitacional no canal, Pa;
- H - diferença de elevação entre a saída da grade de ventilação e o duto de ventilação cortado acima do teto, m;
- ρvozd - densidade do ar da sala, aceitamos 1,2 kg / m³ na temperatura doméstica +20 ° C.
O método de cálculo é baseado na seleção da altura necessária. Primeiro, determine quanto você está pronto para elevar os tubos de escape acima do telhado sem afetar a aparência do edifício e, em seguida, substitua o valor da altura na fórmula.
Exemplo. Tomamos uma diferença de altura de 4 me obtemos uma pressão de empuxo p = 9,81 x 4 (1,27 - 1,2) = 2,75 Pa.
Agora está chegando um estágio difícil - o cálculo aerodinâmico dos canais de derivação. A tarefa é descobrir a resistência do duto ao fluxo de gás e comparar o resultado com a pressão disponível (2,75 Pa). Se a perda de pressão for maior, o tubo precisará aumentar ou aumentar o diâmetro do furo.
A resistência aerodinâmica do duto é calculada pela fórmula:
- Δp - perda total de pressão na mina;
- R é a resistência específica ao atrito da corrente de passagem, Pa / m;
- H - altura do canal, m;
- Isξ é a soma dos coeficientes de resistência locais;
- PV - pressão dinâmica, Pa.
Mostramos por exemplo como o valor da resistência é considerado:
- Encontramos o valor da pressão dinâmica de acordo com a fórmula Pv = 1,2 x 1² / 2 = 0,6 Pa.
- Encontramos a resistência ao atrito R de acordo com a tabela, focando nos indicadores dinâmicos de pressão de 0,6 Pa, velocidade de fluxo de 1 m / se diâmetro do duto de ar de 225 mm. R = 0,078 Pa / m (indicado por um círculo verde).
- A resistência local do eixo de exaustão é uma grade e uma curvatura para cima de 90 °. Os coeficientes ξ dessas partes são valores constantes iguais a 1,2 e 0,4, respectivamente. A soma ξ = 1,2 + 0,4 = 1,6.
- Cálculo final: Δp = 0,078 Pa / mx 4 m + 1,6 x 0,6 Pa = 1,27 Pa.
Agora comparamos a pressão calculada formada no duto de ar e a resistência resultante. A força de tração p = 2,75 Pa é muito maior que a perda de pressão (resistência) Δp = 1,27 Pa, um eixo com 4 metros de altura é muito alto, não faz sentido construir um tal.
Como os números diferem pela metade (aproximadamente), reduzimos o duto de ventilação para 2 me recalculamos novamente:
- Pressão disponível p = 9,81 x 2 (1,27 - 1,2) = 1,37 Pa.
- A resistividade R e os coeficientes locais ξ permanecem os mesmos.
- Δp = 0,078 Pa / mx 2 m + 1,6 x 0,6 Pa = 1,15 Pa.
A pressão de tração natural de 1,37 Pa excede a resistência do sistema Δp = 1,15 Pa, o que significa que um eixo de dois metros de altura funcionará corretamente para a extração natural e fornecerá a vazão necessária dos gases removidos.
Comente. Não é necessário encurtar o duto para 1 m, a proporção mudará na outra direção: p = 0,69 Pa, Δp = 1,04 Pa, a força de tração não é suficiente.
O canal de ventilação Ø225 mm pode ser dividido em 2 tubos menores, mas não por diâmetro, mas por seção. Temos 2 dutos de ventilação redondos de 150-160 mm, como feito na foto. A altura dos dois eixos permanece inalterada - 2 m.
Como simplificar a tarefa - dicas
Você pode ter certeza de que os cálculos e a organização das trocas aéreas no edifício são questões bastante complicadas. Tentamos explicar a técnica da forma mais acessível, mas os cálculos ainda parecem pesados para o usuário médio. Nós damos algumas recomendações para uma solução simplificada para o problema:
- Os três primeiros estágios terão que passar em qualquer caso - para descobrir o volume de ar descarregado, desenvolver um padrão de fluxo e calcular os diâmetros dos dutos de exaustão.
- Pegue uma velocidade de fluxo não superior a 1 m / se determine a seção transversal dos canais a partir dela. Não é necessário superar a aerodinâmica - calcule corretamente os diâmetros e simplesmente leve os dutos de ar a uma altura de pelo menos 2 metros acima das grades de admissão.
- Tente usar tubos de plástico dentro do edifício - graças às paredes lisas, eles praticamente não resistem ao movimento de gases.
- Os dutos de ventilação colocados em um sótão frio devem ser isolados.
- Não bloqueie as saídas das minas com ventiladores, como é habitual nos banheiros dos apartamentos. O impulsor não permitirá que o exaustor natural funcione corretamente.
Para o fluxo de entrada, instale válvulas de parede ajustáveis nos quartos, livre-se de todas as rachaduras nas quais o ar frio pode entrar na casa incontrolavelmente.