Cálculo de ventilación: casi complicado

¿Qué es el cálculo aerodinámico de la ventilación? En general, ¿qué parámetros se calculan? ¿Qué fórmulas complejas de usar? En este artículo intentaremos dar las respuestas más simples a las preguntas planteadas, acompañándolas en la medida de lo posible con ejemplos.

Qué calcular

Para un apartamento típico de la ciudad o una cabaña pequeña, una solución típica es la ventilación forzada por extracción con entrada de aire natural a través de ventanas sin presión, puertas o rejillas de ventilación en el sobre del edificio.

Este esquema tiene varias ventajas en comparación con las alternativas:

• El precio de todos los materiales necesarios para su instalación generalmente se mantiene entre 2 y 5 mil rublos. En esencia, tiene que comprar solo unos pocos metros del tubo de ventilación con abrazaderas, divisores y rejillas, un ventilador de conducto y un deflector de paraguas para proteger la salida del tubo de la precipitación.

• La instalación de tal sistema no es un ejemplo más fácil que el aire forzado y el escape. Ya porque un canal necesita ser colocado, no dos.
• Finalmente, desde cualquier sistema con circulación natural, esto se compara favorablemente con la constancia del flujo de aire. El desempeño del circuito con un impulso natural está influenciado por la temperatura delta con la calle, la dirección del viento y su fuerza. Aquí, la tasa de flujo es siempre con el error mínimo igual al rendimiento de los ventiladores de canal instalados por usted.

Nota: si lo desea, nadie se preocupa por ajustar de manera flexible sus revoluciones, reduciendo o aumentando la tasa de intercambio de aire. La instrucción es ridículamente simple: es suficiente para abrir el circuito de la fuente de alimentación con un atenuador.

Obviamente, para la ventilación forzada de escape de una habitación pequeña, solo se deberán calcular dos parámetros:

1. Flujo de aire. De acuerdo con él para elegir uno o más aficionados.
2. Además, es necesario el cálculo de la sección del conducto de ventilación.. Su sobreestimación significará costos injustificados y deterioro de la apariencia de la habitación; una sección baja limitará el flujo a través del canal de ventilación o hará que el flujo de aire sea excesivamente ruidoso.

En habitaciones con un gran volumen interno, un gran número de visitantes o requisitos de ventilación específicos, debido a la gran cantidad de fuentes de contaminación del aire, la ventilación es aire forzado o aire forzado.

Al mismo tiempo, el conducto de admisión no solo suministra aire fresco desde la calle: lo distribuye en el volumen de la habitación a través del sistema de ductos y las redes de distribución, lo que implica una cierta sobrepresión. También se requiere superar la resistencia del conducto.

No solo eso: según la SNiP actual, la temperatura del aire de suministro en los locales públicos no debe ser inferior a + 15 ° C. En el calor del verano, la afluencia del aire sobrecalentado de la calle, también, obviamente, no agregará comodidad. Por lo tanto, el uso generalizado de unidades de tratamiento de aire con calentadores y acondicionadores de aire por conductos.

En este caso, el cálculo de los sistemas de ventilación incluirá, además de lo anterior, dos puntos más:

1. Sobrepresión creada por el aficionado.
2. Potencia térmica de un calefactor o aire acondicionado.

Así que vamos a empezar.

Flujo de aire

Como regla general, la necesidad de intercambio de aire se calcula de dos maneras con la selección subsiguiente de los valores más grandes.

El cálculo es posible:

• Según la capacidad cúbica de la sala, teniendo en cuenta su funcionalidad y la presencia en ella de diversas fuentes de contaminación del aire.
• Por el número máximo de personas en él.

Cálculo por volumen de la habitación.

En este caso, se utiliza una fórmula simple de la forma L = NV, donde L es la necesidad de rendimiento de ventilación, V es el volumen de la habitación y N es la tasa de intercambio de aire. Al valor de L se pueden agregar valores fijos para varios cuartos de servicio o tipos de equipos.

Damos algunos valores de la frecuencia de intercambio de aire y la necesidad de aire para electrodomésticos.

¿Cómo usar estos valores?

A continuación se muestra un ejemplo de cálculo del sistema de ventilación para una oficina de 150 m2 con techos de tres metros, equipado con un inodoro con tres baños.

1. El volumen total de la sala es de 150 * 3 = 450 m3.
2. Con una frecuencia de intercambio de aire igual a 1.5, y teniendo en cuenta el equipo de la letrina, el flujo de aire estimado será de 450 * 1.5 + 50 * 3 = 825 m3 / hora.

Cálculo por número de personas.

Los valores básicos son:

• 60 m3 / hora para una persona despierta que realiza una actividad vigorosa;
• 40 m3 / hora para una persona despierta en reposo;
• 30 m3 / hora para una persona dormida.

Supongamos que hay 15 personas en nuestra oficina al mismo tiempo. Dado que es poco probable que realicen trabajos físicos pesados, en los cálculos se puede utilizar un caudal de aire de 40 m3 / hora por persona. 40x15 = 600.

Como 825 metros cúbicos por hora, obtenidos por el primer método, es mayor que 600, es el primer valor que se utilizará como base para otros cálculos.

Caso especial

Un artículo especial es el cálculo de la ventilación de emergencia. Su función es neutralizar el exceso de la concentración máxima permisible de sustancias nocivas durante su liberación. Valores típicos de la tasa de intercambio de aire - 5-10.

Sin embargo: el valor exacto de la multiplicidad solo puede ser dado por los tecnólogos de la empresa, teniendo en cuenta el contenido de la posible emisión y las concentraciones máximas permisibles de las sustancias relevantes.

Sección del conducto

¿Cómo hacer con sus propias manos el cálculo de los conductos de ventilación para un flujo de aire específico a través de ellos?

La fórmula tiene la forma S = 2,778L / V.

En ella

• S es el área de la sección transversal del conducto en centímetros cuadrados.
• L - Flujo de aire en metros cúbicos por hora.
• V - caudal en metros por segundo.
• 2,778 es el factor de emparejamiento, que permite obtener el resultado en centímetros cuadrados sin recálculos adicionales.

La relación entre la velocidad de flujo y la sección transversal es inversa. Aumentando la velocidad, puede llevarse bien con un canal de ventilación más pequeño. Sin embargo, a una velocidad superior a 4 m / s, el aire comienza a hacer un ruido ruidoso, por lo tanto, en la práctica, para los locales habitables, el parámetro V se toma en el rango de 34 m / s.

¿Cómo será el cálculo de los conductos de ventilación para nuestra oficina de 150 metros?

1. Consumo de aire ya lo hemos calculado: 825 m3 / hora.
2. La velocidad del flujo de aire es igual al máximo de 4 m / s.
3. La sección mínima permitida del conducto, por lo tanto, será igual a 2,778 * 825/4 = 572.9625 cm2.

Como los fabricantes no indican un área en sección, sino un diámetro para ductos redondos y tamaños de pared para los rectangulares, debemos recordar las fórmulas para el área de un círculo y un rectángulo.

Recordar

• El área de un círculo es igual al producto del número pi y el cuadrado del radio.
• El área de un rectángulo es igual al producto de sus lados.

Un cálculo simple mostrará que, en nuestro caso, el diámetro mínimo de un conducto circular será de 27 cm (teniendo en cuenta las dimensiones reales de los tubos de ventilación - 280 mm). Un conducto rectangular puede tener un tamaño, por ejemplo, 600x100 mm.

Presión

El cálculo aerodinámico exacto del sistema de ventilación para la presión de diseño generada por la unidad de tratamiento de aire es extremadamente complicado.

Debe tener en cuenta una lista muy extensa de factores:

• La longitud y el diámetro de los canales de ventilación.
• Material y rugosidad de sus paredes.
• El número y ángulo de vueltas.
• Transiciones de diámetro.
• Filtros de resistencia, calentadores e intercambiadores de calor.

También hay buenas noticias: incluso un exceso significativo de la presión de diseño con un rendimiento fijo amenaza solo con un ligero exceso de electricidad.

Es por eso que el cálculo se realiza generalmente por un método simplificado:

• 75-100 Pa son suficientes para la ventilación de una habitación con un área de 50-150 m2.
• 100-150 Pa - para 150-350 m2.

Poder termico

Y para el calentador, y para cualquier tipo de enfriador, se calcula mediante la fórmula P = 0.336 * Dt * L.

En ella

1. P es el valor deseado de potencia térmica en vatios.
2. 0.336 W * h / m3 - capacidad de calor del aire.
3. Dt es la temperatura máxima delta entre la calle y el flujo de aire de suministro en grados.

Recuerde: la temperatura mínima del aire de suministro para una habitación habitable es de + 15C, la óptima es de +18.

1. L - Flujo de aire en metros cúbicos por hora.

Por lo tanto, con una temperatura exterior mínima de -38 ° C, una temperatura del aire de suministro de + 18 ° C y un consumo de 825 m3 / hora, la potencia calculada del calentador será de 0.336 * (38 + 18) * 825 = 15523.2 vatios.

Conclusión

Esperamos que las técnicas y fórmulas anteriores sean útiles para el lector. El video en este artículo le ofrecerá información adicional sobre cómo se puede realizar el cálculo de la ventilación en diferentes casos.

¡Éxitos!