Ventilação de fornecimento e exaustão: princípio de operação e características de design
Em uma sala cheia de ar fresco, você pode respirar com mais facilidade, trabalhar de forma mais produtiva e dormir melhor.Mas abrir a janela para ventilação a cada 2-3 horas é problemático, concorda? Principalmente à noite, quando todos os membros da família dormem profundamente.
Uma das soluções automatizadas para esta tarefa é a ventilação de insuflação e exaustão (PVV) da sala. Mas como fazer isso corretamente? Ajudaremos você a estudar o princípio de operação e a compreender as características do arranjo.
Nosso artigo discute os componentes do sistema de alimentação e exaustão, as regras para seu cálculo e os padrões de troca de ar em salas de diversos tipos.
São fornecidos diagramas de arranjo de ventilação, fotografias representando elementos individuais do sistema e recomendações úteis em vídeo para instalar um sistema de ventilação em uma casa particular com suas próprias mãos.
O conteúdo do artigo:
O que é ventilação?
Com que frequência ventilamos o ambiente? A resposta deve ser a mais honesta possível: 1 a 2 vezes ao dia, se você se lembrar de abrir a janela. E quantas vezes à noite? Uma pergunta retórica.
De acordo com as normas sanitárias e higiênicas, a massa total de ar em uma sala onde há pessoas constantemente presentes deve ser totalmente renovada a cada 2 horas.
A ventilação convencional refere-se ao processo de troca de massas de ar entre um espaço confinado e o ambiente. Este processo cinético molecular fornece a capacidade de remover o excesso de calor e umidade usando um sistema de filtração.
A ventilação também garante que o ar do ambiente atenda aos requisitos sanitários e higiênicos, o que impõe limitações tecnológicas próprias aos equipamentos que irão gerar esse processo.
O subsistema de ventilação é um conjunto de dispositivos e mecanismos tecnológicos de admissão, exaustão, movimentação e purificação do ar. Faz parte de um sistema abrangente de comunicações para instalações e edifícios.
Recomendamos não comparar conceitos ventilação e ar condicionado – categorias muito semelhantes que apresentam uma série de diferenças.
- Idéia principal. O ar condicionado garante a manutenção de determinados parâmetros do ar num espaço confinado, nomeadamente temperatura, humidade, grau de ionização de partículas, entre outros. A ventilação produz uma substituição controlada de todo o volume de ar através da entrada e saída.
- Característica principal. O sistema de ar condicionado funciona com o ar que está na sala e o próprio fluxo de ar fresco pode estar completamente ausente. O sistema de ventilação sempre opera na fronteira entre o espaço fechado e o ambiente por meio de troca.
- Meios e métodos. Ao contrário da ventilação de forma simplificada, o ar condicionado é um esquema modular de vários blocos que processa uma pequena parte do ar e, assim, mantém os parâmetros sanitários e higiênicos do ar na faixa especificada.
Sistema ventilação na casa pode ser ampliado para qualquer escala necessária e proporciona, em caso de emergência na sala, uma reposição bastante rápida de todo o volume da massa de ar. O que acontece com a ajuda de potentes ventiladores, aquecedores, filtros e um extenso sistema de tubulação.
Você pode estar interessado nas informações sobre como organizar uma tubulação de ventilação a partir de dutos de ar de plástico, discutidas em nosso outro artigo.
Existem diversas classes de ventilação, que podem ser divididas de acordo com o método de geração de pressão, distribuição, arquitetura e finalidade.
A injeção artificial de ar no sistema é realizada por meio de unidades de injeção - ventiladores, sopradores. Ao aumentar a pressão no sistema de dutos, é possível movimentar a mistura gás-ar por longas distâncias e em volumes significativos.
Isto é típico de instalações industriais, instalações de produção e instalações públicas com sistema de ventilação central.
São considerados sistemas de ventilação local (local) e central. Os sistemas de ventilação local são soluções “spot” específicas para instalações específicas onde é necessária uma estrita conformidade com as normas.
A ventilação central oferece a oportunidade de criar uma troca regular de ar para um número significativo de salas com a mesma finalidade.
E a última classe de sistemas: alimentação, exaustão e combinados. Os sistemas de ventilação de fornecimento e exaustão fornecem fornecimento e exaustão simultâneos de ar em um espaço. Este é o subgrupo mais comum de sistemas de ventilação.
Esses projetos proporcionam fácil dimensionamento e manutenção para uma ampla variedade de instalações industriais, de escritórios e residenciais.
Base física do sistema de ventilação
O sistema de alimentação e exaustão é um complexo multifuncional para processamento ultrarrápido da mistura gás-ar. Embora este seja um sistema de transporte forçado de gás, baseia-se em processos físicos completamente compreensíveis.
A própria palavra “ventilação” está intimamente relacionada ao conceito de convecção. É um dos elementos-chave no movimento das massas de ar.
A convecção é o fenômeno da circulação de energia térmica entre fluxos de gases frios e quentes. Existe convecção natural e forçada.
Um pouco de física escolar para entender a essência do que está acontecendo. A temperatura ambiente é determinada pela temperatura do ar. As moléculas são portadoras de energia térmica.
O ar é uma mistura gasosa multimolecular que consiste em nitrogênio (78%), oxigênio (21%) e outras impurezas (1%).
Estando em um espaço fechado (sala), temos heterogeneidade de temperatura em relação à altura. Isto é devido à heterogeneidade da concentração de moléculas.
Considerando a uniformidade da pressão do gás em um espaço fechado (sala), segundo a equação básica da teoria cinética molecular: a pressão é proporcional ao produto da concentração das moléculas e sua temperatura média.
Se a pressão for a mesma em todos os lugares, então o produto da concentração das moléculas e a temperatura no topo da sala será equivalente ao mesmo produto da concentração e da temperatura:
p=nkT, nprincipal*Tprincipal=nfundo*Tfundo, nprincipal/nfundo=Tfundo/Tprincipal
Quanto menor a temperatura, maior a concentração de moléculas e, portanto, maior a massa total do gás. É por isso que dizem que o ar quente é “mais leve” e o ar frio é “mais pesado”.
Em conexão com o acima exposto, o princípio básico de organização da ventilação torna-se claro: O fornecimento de ar (entrada) é geralmente equipado por baixo da sala e a saída (exaustão) por cima. Este é um axioma que deve ser levado em consideração ao projetar um sistema de ventilação.
Características de fornecimento e ventilação de exaustão
A ventilação de insuflação e exaustão interage com dois fluxos de ar de composição e finalidade diferentes, que são posteriormente processados.
No PVV, todos os equipamentos necessários e sistemas adicionais são colocados em uma única moldura, que pode ser instalada no interior da loggia, no sótão, na parede externa da casa, etc.
O design especial da instalação oferece amplas oportunidades para fornecer ventilação para quase qualquer número de salas do edifício.
Além da função principal de movimentação de ar, a ventilação de insuflação e exaustão inclui o seguinte arsenal de subsistemas auxiliares e funções adicionais.
Entre os quais estão os seguintes:
- resfriamento e aquecimento de ar;
- ionização e umidificação de partículas;
- desinfecção e filtragem do ar.
Consideremos um ciclo operacional típico de um sistema de alimentação e exaustão, que se baseia em um modelo de transporte de dois circuitos.
Na primeira etapa, o ar frio é aspirado do ambiente e o ar quente é extraído do ambiente. Em ambos os lados o ar passa por um sistema de limpeza.
O ar frio é então transferido para aquecedor (aquecedor) - típico para PVV com recuperação de calor. Além disso, o calor é transferido para o gás frio a partir do ar quente de exaustão - típico dos sistemas convencionais.
Após o aquecimento e a troca de calor, o ar de exaustão é removido através de um duto externo e o ar fresco aquecido é fornecido ao ambiente.
Os princípios básicos da ventilação de fornecimento e exaustão são eficiência e economia.
O esquema clássico de fornecimento e ventilação de exaustão tem as seguintes vantagens:
- alto grau de purificação do fluxo de entrada
- operação acessível e manutenção de elementos removíveis
- integridade e modularidade do design.
Para ampliar a funcionalidade, as unidades de tratamento de ar são equipadas com unidades auxiliares de controle e monitoramento, sistemas de filtros, sensores, temporizadores automáticos, silenciadores de ruído, alarmes de sobrecarga de motor elétrico, unidades recuperativas, bandejas de condensado, etc.
Parâmetros de ventilação dinâmica
Existem muitas questões associadas ao projeto de um sistema de ventilação, pois se as características forem calculadas incorretamente, um sistema de ventilação totalmente econômico pode se transformar em um “monstro” desperdiçador de recursos energéticos.
O que afeta diretamente os custos financeiros de sua manutenção. Com isso, a própria ideia de operação econômica dos equipamentos não é considerada.
Para projetar corretamente a ventilação de insuflação e exaustão, recomenda-se realizar cálculos algébricos do desempenho da instalação e dos parâmetros dinâmicos dos fluxos de ar.
Existem vários métodos e algoritmos de cálculo diferentes, mas apresentaremos à nossa atenção uma das opções mais simples e confiáveis.
Tudo relacionado aos processos secundários de umidificação, ionização adicional e purificação secundária pode ser ignorado nesta fase.
Padrões de construção
É irracional fornecer uma lista completa de normas e regras sanitárias (SNiP) que se aplicam a diversos sistemas de ventilação, pois há material suficiente para alguns livros, mas é necessário conhecer as constantes de referência para instalações residenciais e de escritórios.
Quanto aos escritórios, na construção de um sistema de ventilação, a atenção principal é dada às áreas onde estará localizado o pessoal do escritório.
Além disso, todos os padrões são indicados por pessoa. Num edifício de escritórios clássico, num só piso encontra-se uma gama completa de instalações com diversas finalidades.
Por exemplo, em um escritório, 60 metros cúbicos de ar devem ser substituídos em uma hora, em salas cirúrgicas - 30-40 m3, no banheiro - 70 m3, na sala para fumantes - mais de 100 m3, em corredores e saguões - 10 m3.
De acordo com as normas sanitárias gerais para instalações residenciais, ocorre uma troca completa de massa de ar no valor de 30 m em uma hora3 por pessoa - cálculo com base no número de moradores.
Existe outra abordagem para calcular o volume de ar - por área. Para cada metro quadrado de área útil existem 3 m3.
Para as demais despensas existem parâmetros regulatórios prontos. Então, uma cozinha com fogão elétrico - mais de 60 m3, com fogão a gás - mais de 80 m3, banheiro - pelo menos 25 m3 etc.
Além disso, deve-se lembrar que para salas a velocidade do fluxo de ar não é superior a 2 m/s, e para cozinha e banheiro a velocidade deve ser de 4 a 6 m/s.
Fórmulas e explicações para eles
Vamos diretamente às características e fórmulas. Os cálculos ocorrem em várias etapas, em cada uma das quais calculamos uma das características do sistema de ventilação.
Volume de ar de trabalho
Vamos considerar o cálculo do volume de trabalho do ar (m3/h).
Para um escritório, recomendamos calcular o número de pessoas:
V=35*N,
Onde N - o número de pessoas simultaneamente na sala.
Para apartamentos e casas particulares é necessário fazer um cálculo quanto ao volume da área habitacional:
V=2*S*H,
Onde: 2 — taxa de troca de ar por unidade de tempo (por 1 hora); S - espaço de convivência; H - altura das instalações.
Cálculo da seção transversal do duto
Seção duto de ar para ventilação calculado em cm2. Os dutos de ar principais são de dois tipos em seção transversal: redondo e retangular.
A área da seção transversal do tubo é calculada pela proporção:
Sseccionado=V*2,8/ω,
Onde: Sseccionado - área transversal; V — volume de ar (m3/h); 2,8 — coeficiente de correspondência dimensional; ω — velocidade do fluxo na linha principal (m/s).
A velocidade do fluxo de ar que passa pela linha principal é geralmente equivalente a 2-3 m/s.
Número e tamanho dos difusores
Vejamos a seguir como calcular o número e o tamanho dos difusores. As dimensões do pulverizador são geralmente escolhidas 1,5-2 vezes maiores que a área da seção transversal da linha principal.
O número de difusores é um pouco mais complicado, eles são calculados pela fórmula:
N=V/(2820*ω*d2),
Onde: N – o número necessário de difusores; V – fluxo de massa de ar (m3/h); ω – velocidade do fluxo de ar (m/s); d – diâmetro do difusor (m), se for redondo.
Se o difusor for retangular, então:
N=π*V/(2820*ω*4*a*b),
Onde: π -Pi, a E b - dimensões da seção.
Opções de desempenho de instalação
São conhecidas as duas características mais importantes da unidade de ventilação - potência e grau de pressão gerada. A potência da estação de ventilação é calculada da seguinte forma:
P=ΔT*V*Cv/1000,
Onde: ΔT — delta da temperatura do ar na entrada/saída (°C); V — fluxo de massa de ar (m3/h); Cv — capacidade calorífica do ar (0,336 W*h/m³*°С).
A pressão gerada é determinada a partir da curva característica de desempenho do ventilador principal.
Este parâmetro deve ser equivalente à resistência aerodinâmica da rede aérea. Os fabricantes de ventiladores fornecem um gráfico de curva na ficha técnica do produto.
Além disso, é importante ter uma compreensão geral do aquecedor de fluxo de ar de entrada - aquecedor de ar.Esta é uma parte separada do sistema de ventilação onde o ar é aquecido. Passando, por exemplo, por um radiador térmico, o ar aquece.
Concluindo, vale ressaltar a tensão de alimentação da unidade de ventilação. Recomenda-se a utilização de uma tensão de rede de 380 V, pois garantirá o funcionamento confiável da instalação de qualquer potência.
Especificações da instalação de ventilação mecânica
Um artesão doméstico seria, sem dúvida, capaz de realizar a instalação de uma unidade de ventilação do tipo abastecimento sem o envolvimento dos trabalhadores.
Porém, vale lembrar que o trabalho é realizado em altura perigosa para um executor inexperiente. Portanto, é melhor envolver quem tem experiência, ferramentas e dispositivos de segurança para realizar as seguintes etapas:
Após a conclusão das difíceis manipulações de instalação da própria unidade de tratamento de ar, resta conectá-la às comunicações.
Vamos dar uma olhada nesse processo usando a seleção de fotos a seguir.
As informações sobre a sequência de instalação das unidades de ventilação forçada ajudarão a evitar muitos dos erros mais graves cometidos por instaladores inexperientes.
Características da construção de PVV natural
Ao desenvolver fornecimento natural e ventilação de exaustão de alta qualidade, a maioria dos especialistas segue uma certa “carta” de trabalho de projeto e instalação.
Essas regras ajudam a criar soluções verdadeiramente eficazes e econômicas, mesmo para os arranjos mais não padronizados de salas e despensas. em uma casa particular E apartamento com vários quartos arranha-céus.
Neste caso, os corredores funcionam como espaços de fluxo. Portanto, a unidade principal de ventilação do sistema deve estar localizada no centro da casa, na parte superior dos corredores ou despensas.
Por exemplo, um módulo de ventilação para uma casa particular de 2 andares pode estar localizado no térreo, no topo de uma despensa ou corredor principal. Para moradia térrea, em opção, na parte inferior do sótão.
Ao instalar a tubulação principal, é preciso lembrar que o ar de entrada deve ir para as salas e o ar de exaustão deve sair pelas cozinhas e despensas.
Portanto, os difusores de abastecimento são colocados na fronteira convencional “sala-ambiente” e os exaustores são colocados na cozinha, banheiro, despensa e lavabo.
Existem comentários sobre a altura da localização das aberturas de entrada e saída de ar. A saída do sistema de ventilação deve estar localizada acima do nível do telhado do edifício.
Isto protegerá o PVV da entrada secundária de ar recentemente exaurido através das aberturas de exaustão.
O ar fresco deve ser aspirado a uma altura de pelo menos 2 metros da superfície do solo.
Porque pequenas partículas abrasivas e poeira podem subir com a ajuda das correntes de vento a uma altura de mais de 1 metro e voar para os difusores de alimentação, obstruindo rapidamente os filtros primários.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
O vídeo explica e demonstra as características de projeto e instalação de PVV em uma residência particular:
Outro exemplo claro de solução pronta para ventilação de uma casa particular de madeira de 1 andar:
Resumindo as informações acima, notamos que a ventilação de insuflação e exaustão é um sistema simples de projetar, disponível para compra e instalação.
A ventilação em conjunto com o sistema de aquecimento permite organizar um equilíbrio entre ar fresco e quente na divisão.
Você esteve envolvido no arranjo de ventilação em sua dacha? Ou você conhece os segredos de projetar e instalar um sistema de ventilação em um apartamento? Por favor, compartilhe sua experiência - deixe seus comentários neste artigo.
Gostei muito da forma como a ventilação foi usada como componente interno. Que bom que você explicou o princípio de funcionamento do sistema de ventilação, agora pelo menos sei como tudo funciona. Não sabia que a ventilação poderia resfriar ou aquecer o ar, esta é uma informação muito útil. Gostei especialmente desses vídeos educacionais no final da página.
O artigo descreve a etapa de instalação do V-STAT FKO 4A, mas agora foi lançado um novo modelo de Satellite, muito melhor e mais compacto. Parece uma unidade externa de ar condicionado.
Olá. Pelo que entendi, seu artigo contém uma contradição que gostaria de resolver. Em primeiro lugar, afirma-se que “Para criar o efeito de convecção natural dos fluxos de ar, as fontes de calor são colocadas o mais baixo possível e os elementos de alimentação são colocados no TETO ou por baixo dele” (abaixo da foto de uma sala com lareira ).
Alguns parágrafos depois, a situação muda para o oposto: “Em conexão com o acima exposto, o princípio básico do arranjo da ventilação fica claro: o fornecimento de ar (fornecimento) é geralmente equipado na parte inferior da sala, e a saída (exaustão) está no topo. Este é um axioma que deve ser levado em consideração ao projetar um sistema de ventilação.”
Então, onde é certo fazer um influxo: no topo ou na base?
Olá. Não sou um superprofissional em ventilação, mas vou tentar explicar.
O influxo pode ser realizado de 4 maneiras principais - de cima para baixo, de cima para cima, de baixo para cima, de baixo para baixo.
Os 2 primeiros métodos são utilizados quando o ar retirado da rua no inverno e fora de temporada é muito inferior à temperatura ambiente e a pressão e a umidade do ar fora da janela são maiores.
O segundo e o terceiro são os mais comuns em um dispositivo de ventilação natural.
Na foto da lareira, a entrada de ar é mais adequada para uma sala com tal aparelho, o que requer uma disposição adequada do sistema de alimentação de ar.
ASSISTA O VÍDEO “CASA VIVA”. Nele, um morador da vila explica tudo sobre capô sem eletricidade.