Кратність повітрообміну у виробничих приміщеннях: таблиця, способи розрахунку та норми

Конверсія повітря є невід'ємним гігієнічним показником мікроклімату в кімнаті нарівні з температурою та вологістю. Кратність повітрообміну показує відношення об'єму повітря, що надходить у приміщення або видаляється з нього за 1 годину (м3/год), до загальної кубатур. Повітря змінюється природним способом через щілини прорізів або методом організованої припливно-витяжної вентиляції.

Що таке кратність повітрообміну

Зовні атмосфера завжди чистіша, ніж усередині приміщення. Ендогенний простір отримує повітря з вулиці з пилом та додає до нього домішки від життєдіяльності людини. Мешканці проводять у будинку близько 80% часу, тому обміну повітря з довкіллям надається велике значення.

Кратність повітрообміну у житлових приміщеннях показує інтенсивність конвекції повітряних потоків та визначається кількістю обмінів за одиницю часу. Його можна розрахувати за формулою, що виражає відношення обсягу, що подається за 1 годину до кубатури приміщення, куди він надходить. Іншими словами, кратність говорить про те, скільки разів на годину змінюється мікроклімат у кімнаті.

Нормативні показники повітрообміну прописуються в документах СНіП, склепіння правил. У Росії її величина вимірюється в кубічних метрах за годину. Для точного визначення використовується розрахунок кубатури на людину, за обсягом і площею кімнати, регламентується кількість чистого і величина повітря, що видаляється.

Витяжка унормується залежно від функціональності приміщення.Надходження та видалення потоків співвідноситься між собою, виходячи зі стандартного принципу вентилювання — в чистих кімнатах переважає приплив, а в проблемних видаляється більше забрудненого повітря.

Методи розрахунку

Показник означає, скільки разів потрібно змінити повітря в ендогенному мікрокліматі за 1 годину, щоб очистити його до граничного ГДК (показника концентрації, що допускається) домішок.

Кратність повітрообміну можна вважати за формулою N = V / W, де:

• N - кратність обміну повітря (раз);
• V - кубатура зовнішнього повітря, що надходить до кімнати за 1 годину (м3/год);
• W - Об'єм приміщення, що цікавить (м3).

Методом природної конвекції зазвичай мікроклімат змінюється до 3 – 4 разів. Для більшого значення роблять механічну вентиляцію.

Обсяг вхідних потоків, який призначається для розведення шкідливих домішок і газів до максимальної концентрації, що допускається, розраховується за формулою V = B / (pb - po), де:

• V - Кубатура повітряного потоку (м3);
• B - кількість патогенної речовини, що надходить за 1 годину (мг/год);
• pb - ГДК небажаного компонента в атмосфері робочого цеху (мг/м3);
• po - Концентрація того ж компонента в потоці, що поступає (мг/м3).

У виробництві використовується зварювання, лазерне або плазмове різання, паяння металів з виділенням шкідливих газів. Для зменшення концентрації робиться якісна витяжка та вентиляція місцевих зон біля робочого місця. Кількість газів вимірюється на одиницю об'єму за допомогою газоаналізатора.

Масштаб шкідливого компонента вираховується за формулою B = a · b · W, де:

• B - Обсяг шкідливих домішок (м3);
• а - Коефіцієнт просочування (для цехів - 1, для гаражів - 2);
• b - Співвідношення газу в атмосфері (мг/м3);
• W - Кубатура цеху (м3).

Забруднені потоки повинні очищатися перед виведенням назовні за допомогою системи фільтрації.

Інші розрахунки повітряного обміну

Показник повітряного обміну тепловиділенням розраховується, якщо в приміщенні є велика кількість тепла, яке потрібно вивести з кімнати.

Індекс розраховується за формулою L = 3.6 · Q / (p · c · (t - k)), де:

• L - Повітрообмін (м3/год);
• Q - Теплота, що виділяється в кімнаті (Вт);
• p - Щільність внутрішнього повітря (кг/м3);
• c - Повітряна теплоємність;
• t — температура потоку, що видаляється (°С);
• k — температура потоку, що надходить (°С).

Показник повітряного обміну з виділення води визначається, якщо в кімнаті в результаті життєдіяльності або технологічних процесів виділяється велика кількість вологи.

Розрахунок проводиться за формулою L = W / (p · (d - do)), де:

• L - Повітрообмін по вологості (м3/год);
• W - Концентрація вологи (%);
• p - Щільність внутрішньої атмосфери (кг/м3);
• d - вміст вологи в потоці, що видаляється (г/кг);
• do — вміст вологи в повітрі, що подається (г/кг).

Розрахунок повітрообміну по газовиділенням виконується, якщо в цеху передбачається накопичення повітряних домішок, які потрібно своєчасно виводити за межі приміщення.

Застосовується формула L = K / (K0 - K1), де:

• L - Необхідна кратність повітрообміну (м3/год);
• K - Вага газів, що виділяються (м/м3);
• K₀ - ГДК газів (з довідника для конкретного приміщення);
• K₁ — концентрація газу в потоці, що надходить.

Норми повітрообміну за нормами санітарії (кількість людей) визначаються за умови постачання людей необхідним обсягом свіжого кисню. Для громадських будівель передбачається 20 м3/год при короткочасному відвідуванні.Для тривалого перебування розраховується по 40 м3/год, спортивні зали вимагають повітрообміну 80 м3/год.

Значення кратності повітрообміну

Підсобні приміщення у квартирі відносяться до підвищених джерел забруднення мікроклімату. По СНиП в кімнати подається зовнішнє повітря, а з туалету, кухні та ванної проводиться витяжка вологого та загазованого повітря.

Величини повітря, яке потрібно виводити з приміщень:

• кухня з газовою пічкою - 90 м3/год;
• кухня з електропічкою - 60 м3/год;
• ванна кімната та туалет - 25 м3/год.

Якщо розрахункові показники повітрообміну необхідної подачі та відведення не збігаються, потужність приладів приймається за максимальним значенням. Врівноваженим вважається баланс, якщо показники аналогічні. Припливно-витяжна система, яка використовує менше вхідних потоків порівняно з відвідними, має негативний баланс і навпаки.

Економічною вважається система з рециркуляцією, при цьому потоки, що виводяться, частково використовуються вдруге після обробки зволожувачами, фільтрами, очищувачами. Так скорочуються витрати, але співвідношення шкідливих домішок має перевищувати 30% ГДК.

Рециркуляція не використовується у приміщеннях:

• із виділенням повітряних домішок 1 – 2 категорії небезпеки;
• в атмосфері яких присутні хвороботворні організми у перевищеній концентрації або є різкі запахи;
• де є шкідливі гази, які виганяються під час проходження нагрівачів, якщо перед ТЕНами немає відповідних фільтрів.

У лабораторіях, де виділяється шкідлива пара і повітряні домішки, вентиляція робиться так, щоб повітря після очищення не проникало до сусідніх кімнат.Для цехів, де у атмосфері є концентрація вибухонебезпечних добавок, повітря видаляється із зони 3 м навколо джерела.

Норма повітрообміну

Індекси обміну повітря розрізняються для промислових цехів, громадських місць та житлових приміщень. Сучасні вікна з герметичними склопакетами забезпечують лише 10 – 20% від необхідного повітрообміну. У нормативах та положеннях зустрічаються індекси, прив'язані до площі, обсягу кімнати, кількості людей. У різних країнах необхідні значення відрізняються, хоча людина дихає однаково.

Норми кратності обміну наводяться у документах:

• житлові приміщення - СНиП 2.08.01 - 1989, ГОСТ 30.494 - 1996;
• медичні організації - СП 158.133.30 - 2014;
• дитячі садки, школи, інститути, училища - СанПіН 2.4.1.3049 - 13, СНиП31 - 06 - 2009, СНиП II - Л.6 - 67, СНиП 2.04.05 - 1986;
• адміністративні будівлі - СП 44.13331 - 2011, БНіП 2.08.02 - 1989;
• лазні, сауни - СНіП II - Л.13 - 1962;
• аеропорти, авто та залізничні вокзали - ВНТП 3 - 81, СНиП 2.04.05 - 1991.

Нормативні значення не враховують, що житлові приміщення порожні вдень, а офісні та робітники – у нічний час. На місцях проводиться координація роботи вентиляції чи природного провітрювання задля економії витрат.

Нормативні показники

При проектуванні системи припливу та очищення враховують призначення будівлі, технічні приміщення окремої квартири, офісу чи санвузла. У житло багатоквартирного сектора приймається мінімальний обсяг повітря, що подається 30 м3/чол.

Таблиця повітрообмінів за приміщеннями ГОСТ, СНиП

Правила створення повітрообміну у приміщенні

У міських квартирах використовується схема природної та припливно-витяжної вентиляції. Відпрацьовані потоки виводяться внутрішніми каналами в будівлі через витяжки. Для роботи системи потрібно заповнення атмосфери такою самою кубатурою свіжого повітря. Зовнішні потоки надходять через нещільність віконних і дверних прорізів або при відкриванні фрамуг та кватирок.

Система природного повітрообміну працює за рахунок різної питомої маси холодного та теплого повітря. Має значення вітер надвір для створення тяги у внутрішніх вентканалах. У теплу погоду тяга стає меншою, тому багато мешканців ставлять електричні вентилятори в отворі витяжки на кухні та в санвузлі.

Норми повітрообміну в офісних приміщеннях передбачають, що міжкімнатні двері повинні мати просвіт між полотном та підлогою близько 1,5 – 2,0 см для природної конвекції або нижні переточні грати. Вікна розглядаються в єдиній системі як припливні пристрої.

Конструктивне рішення

Будова каналів у багатоповерховому секторі змінюється залежно від розвитку нових технологій будівництва. Раніше індивідуальні протоки йшли від кожної витяжки до спільного стовпа.Перехід до підвищеної поверховості викликав необхідність зв'язування вертикальних труб на 4 – 5 поверхів горизонтальними проходами, а від них йдуть канали до загальної шахти.

Компактна вертикаль поєднує 1 – 2 збірні канали, відпрацьований потік не надходить відразу у вертикаль, що виводить, а наводиться туди тільки над наступним поверхом або вище. Схема шахт, що витягають, за будовою нагадує ялинку. Конструкція займає мало місця, але структура робить її залежною від кліматичних умов.

Сучасні оздоблювальні матеріали у квартирах виділяють шкідливі речовини для організму, ущільнені вікна не пропускають достатньої кількості кисню. Системи природної вентиляції не виконують санітарні норми, які застосовуються до житла. У квартирах ставляться припливно-витяжні вентиляційні комплекси, що виводять повітря з кожної кімнати.

У приватній будові

У будинку вентиляція ставлять примусову припливно-витяжну систему, т.к. необхідна подача свіжого повітря в котельню, льох, кухню, інші кімнати. Мікроклімат страждає, якщо ставлять лише витяжку без організації припливу. У такому разі відчувається нестача кисню. Іншою помилкою є подача повітря без примусового витягування. У цьому випадку внутрішнє повітря розбавляється свіжими потоками, але запахи та шкідливі компоненти залишаються у будинку.

Штучна вентиляція не пропускає забруднене зовнішнє повітря, т.к. у системі передбачені фільтри, які позбавляють потоки від алергенів, бактерій та мікробів. У ванній кімнаті комплексне вентилювання усуває вологість, на кухні видаляє запах, задуху. Устаткування працює в автоматичному режимі, керується вручну чи електронними приладами.Вартість примусової системи вища, ніж пристрій внутрішніх чи навісних каналів. Для економії підбираються ті функціональні компоненти системи, які необхідні конкретному будинку.

Вплив пластикових вікон на швидкість повітрообміну

У будинку створюється розрідженість атмосфери через щільну ізоляцію віконних металопластикових отворів і сучасних герметичних дверей. У цих умовах тяга в каналізаційному каналі може перекинутися, якщо такий отвір розташований вище за інші, в одній з кімнат температура вища за інші, або діє різниця тиску вітру.

Сучасні вікна стають некомфортними, що не дихають і доставляють неприємності у вигляді поганого вентилювання. Багато хто видаляє прокладки і робить додаткові щілини в рамі. Таке рішення дає результат у вигляді протягів, втрат тепла та зледеніння фрамуг. Існує спеціальне рішення у вигляді конструктивних елементів заводського виготовлення, які вставляються в раму для організованого контролю проходу повітря.

Кратність повітрообміну: розрахунок та таблиці для різних приміщень

Одним із показників, що впливають на забезпечення оптимального мікроклімату в приміщеннях різного призначення, є кратність повітрообміну. Під цим терміном позначають кількість повних циклів зміни повітряних мас у приміщенні протягом одиниці часу, наприклад години.

Ротація повітряних мас забезпечує:

• видалення повітря, що містить патогенні та хвороботворні мікроорганізми;
• заміну кисню, що містить вуглекислий газ новим обсягом повітря, що створює комфортні умови для розумової діяльності;
• оптимальні значення температури та вологості в приміщенні, що впливають на працездатність людини та створюють задані умови для зберігання різних виробів;
• усунення повітря, що містить неприємні запахи.

Необхідні значення показників кратності повітрообміну залежно від призначення приміщення вказуються у спеціальних таблицях СНіП. Ротація повітряних мас забезпечується за рахунок комбінованого використання природної та штучної вентиляції.

Приплив кисню забезпечується через вікна, двері та за допомогою спеціальних вентиляторів. Однак враховуючи тенденцію на використання матеріалів і технологій, що забезпечують герметичність цих конструкцій, близьку до абсолютних значень, використання при будівництві будівель систем, що забезпечують приплив кисню, є обов'язковою умовою досягнення показників кратності повітрообміну.

Ці завдання вирішуються шляхом оснащення стін та вікон припливними клапанами, які крім герметичності забезпечують надходження необхідної кількості кисню в одиницю часу.

Поняття повітрообміну

Основні вимоги під час проектування систем кондиціювання включають визначення числа циклів повітрообміну. Під цим терміном розуміється створення умов забезпечення циркуляції та повної заміни обсягу кисню у споруді. Цей параметр залежить від концентрації у повітрі шкідливих компонентів, наявності місць виділення надлишкової кількості тепла, вологи та кратності зміни об'єму кисню у приміщенні.

Кратність повітрообміну є показником, що визначає ступінь інтенсивності повної зміни обсягу кисню.Тобто організований, і регульований повітрообмін визначається як кількість повних циклів зміни кисню протягом години. Цей параметр відноситься до санітарних норм та визначає ступінь безпеки та комфортність знаходження людини в будівлі. Нормативні та допустимі значення цього показника визначаються прийнятими нормами СНиП, що містять різні вимоги, залежно від призначення кімнати.

Повітрообмін буває природного та штучного типу. При цьому в першому випадку приплив повітря забезпечується за рахунок перепаду тиску повітря всередині кімнати та за її межами. У другому варіанті заміщення обсягу повітряних мас передбачає використання систем примусової подачі кисню, потрапляння через отвори у дверях та стінах та виконання провітрювання приміщень. Організація видалення забрудненого кисню передбачає облаштування систем витяжки у приміщеннях, що мають найбільш забруднене повітря. В умовах квартири такими місцями можуть бути ванна, туалет і кухня, у перших двох випадках система вентиляції може оснащуватися пристроями, що забезпечують всмоктування забрудненого повітря або повітряними клапанами, у випадку з кухнею, в більшості випадків йдеться про оснащення простору над плитою різними типами парасольок. .

Розрахунок кратності повітрообміну

При визначенні кратності повітрообміну для кожного конкретного приміщення проектувальники враховують нормативні показники, зафіксовані у санітарно-гігієнічних нормах, ГОСТах та будівельні правила СНІПу, наприклад СНіП 2.08.01-89.Не беручи до уваги вмісту в повітрі шкідливих домішок, кількість заміщень для приміщень певного обсягу та призначення обчислюватиметься за значеннями нормативних показників кратності. Об'єм будівлі визначається за формулою (1):

де a – Довжина приміщення;
b – ширина кімнати;
h – висота приміщення.

Знаючи обсяг приміщення і кількість кисню, що надходить протягом 1 години, можна виконати розрахунок кратності Кв, використовуючи формулу (2):

де Кв - кратність повітрообміну;
Qвозд - подача чистого повітря, що надходить до кімнати протягом 1 години.

Найчастіше формула (2) не використовується для розрахунку кількості циклів повного заміщення повітряних мас. Це з наявністю всім типових споруд різного призначення таблиць кратності повітрообміну. При такій постановці завдання для приміщення, що має заданий обсяг з відомим значенням коефіцієнта повітрообміну, необхідно підібрати обладнання або вибрати технологію, що забезпечує надходження необхідної кількості кисню в одиницю часу. У цьому випадку обсяг чистого повітря, яке має надійти для забезпечення повної заміни кисню в приміщенні згідно з вимогами СНиП, можна визначити за формулою (3):

Згідно з наведеними формулами, одиницею вимірювання кратності повітрообміну є кількість повних циклів заміни кисню в кімнаті за годину або 1/год.

Використовуючи природний тип повітрообміну, можна досягти 3-4 кратної заміни повітря в приміщенні протягом 1 години. При необхідності збільшення інтенсивності повітрообміну рекомендується вдаватися до використання механічних систем, що забезпечують примусову подачу свіжого або усунення забрудненого кисню.

Методи розрахунку для приміщень житлового будинку

Приплив необхідної кількості повітря в житлових приміщеннях залежно від типу кімнати може забезпечуватись через автономні повітряні клапани у стінах з регульованими параметрами відчинення, кватирки, двері, фрамуги та вікна. Фахівці звертають увагу проектувальників на те, що при розрахунку показників повної заміни повітря в житлових кімнатах необхідно враховувати низку параметрів, серед яких:

• призначення приміщення;
• кількість людей, що постійно перебувають у спорудженні;
• температура та вологість повітря в приміщенні;
• кількість працюючих електричних приладів і норма тепла, що виділяється ними;
• тип природної вентиляції та забезпечувані їм показники кратності заміни кисню протягом 1 год.

Для створення комфортних умов згідно з нормами СП 54.13330.2016 величина повітрообміну повинна становити:

1. При площі приміщення, що припадає на 1 особу у розмірі менше 20 м² для дитячих кімнат у квартирі, спалень, віталень та загальних приміщень подача повітря повинна становити 3 м³/год на 1 м² площі кожної кімнати.
2. При загальній площі з розрахунку на одну особу, що перевищує 20 м², інтенсивність повітрообміну повинна становити 30 м³/год на 1 особу.
3. Для кухні, оснащеної електричною плитою мінімальні показники подачі кисню не можуть бути меншими за 60 м³/год.
4. Якщо на кухні використовується газова плита, мінімальне значення норми повітрообміну збільшується до 80-100 м3/год.
5. Нормативні показники кратності повітрообміну для вестибюлів, сходових кліток та коридорів становить 3 м³/год.
6. Параметри повітрообміну дещо зростають при збільшенні вологості та температури в приміщенні і становлять для сушильних, прасувальних та кімнат для прання 7 м³/год.
7. При організації в житловому приміщенні ванної та вбиральні, розташованих окремо один від одного, норма повітрообміну повинна бути не менше 25 м³/год, при суміщеному розташуванні санвузла та ванної кімнати цей показник збільшується до 50 одиниць.

Враховуючи те, що при готуванні крім пари утворюється ряд летких сполук із вмістом олії та гару, при організації системи повітрообміну на кухні необхідно виключити попадання цих речовин у простір житлових кімнат. Для цього повітря кухонного приміщення за рахунок створення тяги у вентиляційному каналі, висотою не менше 5 м та використання спеціальної витяжної парасольки видаляється назовні. Такий тип організації ротації повітряних мас забезпечує усунення та надмірної кількості тепла. Однак, щоб уникнути попадання відпрацьованого повітря в квартири, розташовані на верхніх поверхах при будівництві споруди, виконується повітряний затвор, що забезпечує зміну напрямку повітряного потоку.

Адміністративні та побутові будівлі

Як уже згадувалося, показники кратності мають різні значення для різних будівель, при цьому в частині випадків експлуатація систем забезпечення ротації повітряних мас передбачає використання природної вентиляції і в холодну пору року. При цьому в частині використовуваних приміщень, наприклад душових і вбиралень, витяжна система вентиляції повинна працювати більш інтенсивно, ніж система подачі свіжого кисню в кімнатах загального призначення. Так, параметри душового повітря, що щогодино видаляється з приміщень, з парою повинна виходити з розрахунку 75 м³/год з розрахунку на 1 сітку, а при організації видалення забрудненого повітря з вбиралень з розрахунку 25 м³/год на 1 пісуар і 50 м³/год на 1 унітаз .

При забезпеченні зміни повітря в кафе організація системи вентиляції та кондиціювання повинна забезпечити кратність заміни повітря в припливній системі на рівні 3 од./год., для системи витяжки цей показник повинен становити 2 од./год. Розрахунок системи повної заміни повітря в торговому залі залежить від типу вентиляції, що використовується. Так, якщо за наявності вентиляції припливно-витяжного типу кратність заміни повітря визначається розрахунковим шляхом для всіх типів торгових залів, то при облаштуванні споруди витяжкою, що не забезпечує припливу повітря, кратність повітрообміну повинна становити 1,5 од./год.

При використанні приміщень, що мають велику кількість пари, вологи, тепла або газу, розрахунок повітрообміну може вестися виходячи з наявного надлишку. Для того, щоб розрахувати повітрообмін за теплонадлишками використовується формула (4):

де Qпом - кількість теплоти, що виділяється в приміщення;
ρ – щільність повітря;
c - теплоємність повітря;
t висновок - температура повітря, що видаляється за допомогою вентиляції;
t подавши - температура повітря, що подається в приміщення.

Організація системи обміну повітря в котельні виходить із типу використовуваного котла і має забезпечувати 1-3 кратну заміну всього обсягу кисню протягом години.

Фізкультурно-оздоровчі заклади

При заняттях у спортивному залі кратність обміну повітря відіграє важливу роль, оскільки під час фізичних навантажень необхідно забезпечити надходження свіжого кисню до легень кожного з відвідувачів з урахуванням великих обсягів залу. Таким чином, вимоги наголошують на необхідності забезпечення вступу до спортзалу за наявності відвідувачів 80 м3/год повітря.

Розрахунок кратності повітрообміну для басейну виходить з кількості людей, що знаходяться в ньому, і повинен становити 20 м³/год у розрахунку на 1 особу. У той же час, враховуючи специфіку знаходження в сауні, в лазні, необхідно забезпечити зміну 10 м повітря протягом кожної години. При цьому враховуючи великі обсяги насиченої пари, що виробляється, можна вести розрахунок повітрообміну по вологовиділенням.

Установи охорони здоров'я

Найбільші значення показник кратності повітрообміну в установах, що належать до системи охорони здоров'я, має для палат, у яких проводиться стаціонарне лікування пацієнтів із виявленими патологіями інфекційного (160 м³/год) та неінфекційного (80 м³/год) походження.

Відповідно до нормативів більшість інших приміщень, включаючи кабінети лікарів та процедурні кімнати повинна мати кратність витяжки при природному типі організації повітрообміну, що дорівнює 1-2 од./год.

Окремим пунктом слід згадати організацію системи вентиляції операційних кабінетів. У них згідно з сучасними вимогами повинна використовуватися 3 кратна система очищення повітря, при цьому працюючі пристрої повинні забезпечувати мінімальний приплив 1200 м ³ повітря на годину.

Приміщення дитячих дошкільних організацій

Забезпечення необхідних норм повітрообміну в дошкільних організаціях є базовою умовою здоров'я та нормальної розумової активності дітей. Однак при забезпеченні вентиляції необхідно унеможливлювати виникнення протягів, враховуючи цю вимогу, провітрювання в дитячих дошкільних організаціях здійснюється відповідно до розпорядку дня установи.

Відповідно до норм, зазначених у СНиП 41.21-2003, для забезпечення провітрювання кратність повітрообміну в класі для занять, роздягальні, ігрової кімнати та в спальні для дітей віком до 2 років має становити 1,5 од./год. Більш суворі вимоги пред'являються за умови забезпечення повної заміни в області умивальника, туалету, медичного пункту та кухні, для яких цей показник становить 2-3 од./год.

Наприкінці

Кратність повної заміни кисню є показником, що визначає комфортність та безпеку перебування у приміщенні. Цей параметр відрізняється для приміщень, що мають різне призначення, і визначається за однією з наведених методик, виходячи з показника, що визначає подачу чистого кисню за годину та обсяг споруди. Для забезпечення мікроклімату, регламентованого нормами БНіП та санітарними вимогами, може використовуватися природна, примусова та комбінована схема вентиляції.

Приклад розрахунку кратності для котельні: