L'échange d'air organisé dans les pièces d'une maison ou d'un appartement a pour tâche d'éliminer l'excès d'humidité et les gaz d'échappement en le remplaçant par de l'air frais. En conséquence, pour le dispositif d'échappement et d'entrée, il est nécessaire de déterminer la quantité de masses d'air éliminées - pour calculer la ventilation séparément pour chaque pièce. Les méthodes de calcul et les normes de consommation d'air sont acceptées exclusivement selon SNiP.
Exigences sanitaires des documents réglementaires
La quantité minimale d'air fournie et évacuée des pièces du chalet par le système de ventilation est réglementée par deux documents principaux:
- «Immeubles résidentiels à plusieurs appartements» - SNiP 31-01-2003, paragraphe 9.
- «Chauffage, ventilation et climatisation» - SP 60.13330.2012, annexe obligatoire «K».
Le premier document définit les exigences sanitaires et hygiéniques pour l'échange d'air dans les locaux résidentiels des immeubles d'habitation. Le calcul de la ventilation doit être basé sur ces données. Deux types de dimensions sont utilisés - le débit massique d'air par unité de temps (m³ / h) et la multiplicité horaire.
Référence. La multiplicité des échanges d'air est exprimée par un chiffre indiquant combien de fois en 1 heure l'environnement de l'air de la pièce est complètement mis à jour.
Selon la fonction de la pièce, la ventilation d'alimentation et d'évacuation doit fournir le débit suivant ou le nombre de mises à jour du mélange d'air (multiplicité):
- salon, chambre d'enfants, chambre - 1 fois par heure;
- cuisine avec cuisinière électrique - 60 m³ / h;
- salle de bain, baignoire, WC - 25 m³ / h;
- pour un four avec une chaudière à combustible solide et une cuisine avec une cuisinière à gaz, une multiplicité de 1 plus 100 m³ / h est requise pendant le fonctionnement de l'équipement;
- une chaufferie avec un générateur de chaleur brûlant du gaz naturel - un triple renouvellement plus la quantité d'air nécessaire à la combustion;
- garde-manger, dressing et autres pièces de service - multiplicité 0,2;
- séchage ou blanchisserie - 90 m³ / h;
- bibliothèque, étude - 0,5 fois par heure.
Remarque. SNiP prévoit une diminution de la charge sur la ventilation générale avec un équipement inactif ou sans personne. Dans les locaux résidentiels, le ratio diminue à 0,2, technique - à 0,5. L'exigence pour les pièces où se trouvent des installations à gaz est inchangée - un renouvellement d'air ponctuel toutes les heures.
Le paragraphe 9 du document implique que le volume de la hotte est égal à la quantité d'entrée. Les exigences du SP 60.13330.2012 sont un peu plus simples et dépendent du nombre de personnes séjournant dans la chambre pendant 2 heures ou plus:
- S'il y a 20 m² ou plus de surface d'appartement pour 1 habitant, un nouvel apport de 30 m³ / h par personne est prévu dans les chambres.
- Le volume d'air soufflé est considéré par zone lorsque moins de 20 carrés tombent sur 1 locataire. Le ratio est de: 3 m³ d'entrées sont fournies pour 1 m² de logements.
- Si la ventilation n'est pas assurée dans l'appartement (il n'y a pas de vitres et de fenêtres qui ne peuvent pas être ouvertes), il est nécessaire de fournir 60 m³ / h de mélange propre à chaque résident, quelle que soit la quadrature.
Les exigences réglementaires énumérées de deux documents différents ne se contredisent pas du tout. Initialement, les performances du système d'échange général de ventilation sont calculées selon SNiP 31-01-2003 "Bâtiments résidentiels".
Les résultats sont vérifiés par rapport aux exigences du Code de bonnes pratiques «Ventilation et climatisation» et sont ajustés si nécessaire. Ci-dessous, nous analyserons l'algorithme de calcul en utilisant l'exemple d'une maison à un étage illustrée dans le dessin.
Détermination du débit d'air
Ce calcul typique de ventilation de soufflage et d'évacuation est effectué séparément pour chaque pièce d'un appartement ou d'un chalet. Pour connaître le débit massique du bâtiment dans son ensemble, les résultats sont résumés. Une formule assez simple est utilisée:
Explication des symboles:
- L est le volume souhaité d'air soufflé et soufflé, m³ / h;
- S - la quadrature de la pièce où la ventilation est calculée, m²;
- h - hauteur de plafond, m;
- n - le nombre de mises à jour de l'air ambiant de la pièce en 1 heure (réglementé par SNiP).
Exemple de calcul. La surface habitable d'un bâtiment d'un étage avec une hauteur sous plafond de 3 m est de 15,75 m². Selon les exigences du SNiP 31-01-2003, la multiplicité n pour les locaux d'habitation est égale à un. Ensuite, le débit horaire du mélange d'air sera L = 15,75 x 3 x 1 = 47,25 m³ / h.
Un point important. La détermination du volume du mélange d'air évacué de la cuisine avec une cuisinière à gaz dépend de l'équipement de ventilation installé. Un schéma commun ressemble à ceci: un échange unique selon les normes est fourni par un système de ventilation naturelle, et 100 m³ / h supplémentaires sont rejetés par une hotte de cuisine domestique.
Des calculs similaires sont effectués pour toutes les autres pièces, un schéma d'organisation des échanges d'air (naturel ou forcé) est développé et les dimensions des conduits de ventilation sont déterminées (voir l'exemple ci-dessous). L'automatisation et l'accélération du processus aideront le programme de calcul.
Calculatrice en ligne pour vous aider
Le programme considère la quantité d'air requise en fonction de la multiplicité régulée par SNiP. Sélectionnez simplement le type de pièce et entrez ses dimensions.
Remarque. Pour les chaufferies avec générateur de chaleur au gaz, le calculateur ne prend en compte que le triple échange. La quantité d'air d'alimentation utilisée pour la combustion du carburant doit être ajoutée au résultat en plus.
Nous découvrons l'échange d'air par le nombre de résidents
L'annexe "K" SP 60.13330.2012 prescrit de calculer la ventilation de la pièce selon la formule la plus simple:
Déchiffrez la notation de la formule présentée:
- L est la valeur souhaitée de l'entrée (échappement), m³ / h;
- m est le volume du mélange purifié pour 1 personne indiqué dans le tableau de l'appendice «K», m³ / h;
- N - le nombre de personnes qui sont constamment dans la pièce en question 2 heures par jour ou plus.
Un autre exemple. Il est raisonnable de supposer que dans le même salon d'une maison à un étage, deux membres de la famille restent longtemps. Étant donné que la ventilation est organisée et que chaque locataire a plus de 20 carrés de surface, le paramètre m est considéré comme étant de 30 m³ / h. Nous considérons le volume d'entrée: L = 30 x 2 = 60 m³ / h.
Important. A noter que le résultat obtenu est supérieur à la valeur déterminée par la multiplicité (47,25 m³ / h). Pour d'autres calculs, le chiffre 60 m³ / h doit être inclus.
Si le nombre de personnes vivant dans l'appartement est si important que chaque personne se voit attribuer moins de 20 m² (en moyenne), la formule ci-dessus ne peut pas être utilisée. Les règles indiquent: dans ce cas, la surface du salon et des autres pièces doit être multipliée par 3 m³ / h. Comme la quadrature totale de la maison est de 91,5 m², le volume d'air de ventilation calculé sera de 91,5 x 3 = 274,5 m³ / h.
Dans les pièces spacieuses avec de hauts plafonds (à partir de 3 m), l'actualisation de l'atmosphère est envisagée de deux manières:
- Si un grand nombre de personnes se trouvent souvent dans la pièce, calculez la cylindrée de l'air fourni par l'indicateur spécifique de 30 m³ / h pour 1 personne.
- Lorsque le nombre de visiteurs est en constante évolution, le concept d'une zone de service à 2 mètres au-dessus du sol est introduit. Déterminez le volume de cet espace (multipliez la surface par 2) et fournissez la multiplicité requise, comme décrit dans la section précédente.
Exemple de calcul et d'agencement de la ventilation
Comme base, nous prenons la disposition d'une maison privée avec une superficie intérieure de 91,5 m² et des plafonds de 3 m de haut, comme indiqué ci-dessus sur le dessin. Comment calculer la quantité d'échappement / entrée dans l'ensemble du bâtiment selon la méthodologie SNiP:
- Le volume d'air à distance du salon et de la chambre, qui a une quadrature égale, sera de 15,75 x 3 x 1 = 47,25 m³ / h.
- Dans la chambre des enfants: 21 x 3 x 1 = 63 m³ / h.
- Cuisine: 21 x 3 x 1 + 100 = 163 m³ / h.
- Salle de bain - 25 m³ / h.
- Total 47,25 + 47,25 + 63 + 163 + 25 = 345,5 m³ / h.
Remarque. L'échange d'air dans le couloir et le couloir n'est pas normalisé.
Nous vérifions maintenant la conformité des résultats avec le deuxième document réglementaire. Puisque la famille a une famille de 4 personnes (2 adultes + 2 enfants), 2 personnes sont dans le salon, la chambre et la chambre des enfants depuis longtemps.Nous recalculons l'échange d'air dans les chambres indiquées en fonction du nombre de personnes: 2 x 30 = 60 m³ / h (dans chaque chambre).
Le volume d'extraits de la pépinière répond aux exigences (63 mètres cubes par heure), mais les valeurs pour la chambre et le salon devront être ajustées. 47,25 m³ / h ne suffit pas pour deux personnes, nous prenons 60 mètres cubes et nous recalculons à nouveau la quantité totale d'échange d'air: 60 + 60 + 63 + 163 + 25 = 371 m³ / h.
Il est également important de bien répartir le flux d'air dans le bâtiment. Dans les chalets privés, il est habituel d'organiser des systèmes de ventilation naturelle - c'est beaucoup moins cher et plus facile que d'installer des suralimentateurs électriques avec des conduits d'air. Ajoutez un seul élément d'élimination forcée des gaz nocifs - une hotte.
Comment organiser le mouvement naturel des flux:
- Nous assurerons l'entrée de tous les quartiers d'habitation via des vannes automatiques intégrées dans le profil de la fenêtre ou directement dans le mur extérieur. Après tout, les fenêtres métal-plastique standard sont étanches.
- Dans la cloison entre la cuisine et la salle de bain, nous aménagerons un bloc de trois puits verticaux face au toit.
- Sous les portes intérieures, nous fournissons des espaces jusqu'à 1 cm de large pour le passage de l'air.
- Nous installons une hotte et la connectons à un canal vertical séparé. Elle prendra une partie de la charge - elle enlèvera 100 mètres cubes de gaz d'échappement en 1 heure pendant le processus de cuisson. Reste 371 - 100 = 271 m³ / h.
- Nous ferons sortir deux mines avec des barres dans la salle de bain et la cuisine. Les tailles et hauteurs des tuyaux sont calculées dans la dernière section de ce manuel.
- En raison du tirage naturel provenant de deux canaux, de l'air s'échappe de la pépinière, de la chambre et du hall dans le couloir, puis vers les grilles d'échappement.
Veuillez noter: les courants frais montrés sur la disposition sont dirigés des salles avec de l'air pur vers des zones plus polluées, puis sont jetés à travers les mines.
Calculer les diamètres des conduits de ventilation
Les calculs ultérieurs sont un peu plus compliqués, nous accompagnerons donc chaque étape d'exemples de calculs. Le résultat sera le diamètre et la hauteur des conduits de ventilation de notre bâtiment d'un étage.
Nous avons réparti tout le volume d'air extrait sur 3 canaux: 100 mètres cubes. retire de force la hotte de la cuisine pendant la période où le poêle est allumé, les 271 mètres cubes restants partent naturellement dans deux puits identiques. Le débit à travers 1 conduit sera de 271/2 = 135,5 m³ / h. La section transversale du tuyau est déterminée par la formule:
- F - surface en coupe transversale du conduit de ventilation, m²;
- L - débit d'échappement à travers l'arbre, m³ / h;
- ʋ - vitesse d'écoulement, m / s.
Référence. La vitesse de l'air dans les canaux de ventilation naturelle est comprise entre 0,5 et 1,5 m / s. Comme valeur calculée, nous prenons l'indicateur moyen - 1 m / s.
Comment calculer la section transversale et le diamètre d'un tuyau dans l'exemple:
- On trouve le diamètre en mètres carrés F = 135,5 / 3600 x 1 = 0,0378 m².
- À partir de la formule de l'école pour l'aire du cercle, nous déterminons le diamètre du canal D = 0,22 m. Nous sélectionnons le plus grand conduit le plus proche de la série standard - Ø225 mm.
- Si nous parlons d'un puits de brique posé à l'intérieur du mur, la taille du conduit de ventilation 140 x 270 mm correspond à la section trouvée (une bonne correspondance, F = 0,0378 m²).
Le diamètre du tuyau d'échappement pour une hotte domestique est considéré de manière similaire, seul le débit pompé par le ventilateur est pris plus - 3 m / s. F = 100/3600 x 3 = 0,009 m² ou Ø110 mm.
Nous sélectionnons la hauteur des tuyaux
L'étape suivante consiste à déterminer la force de traction qui se produit à l'intérieur de l'unité d'échappement à une altitude donnée. Le paramètre est appelé la pression gravitationnelle disponible et est exprimé en pascals (Pa). Formule de règlement:
- p est la pression gravitationnelle dans le canal, Pa;
- H - différence d'élévation entre la sortie de la grille de ventilation et le conduit de ventilation coupé au-dessus du toit, m;
- ρvozd est la densité de l'air de la pièce, nous prenons 1,2 kg / m³ à température ambiante +20 ° С.
La méthode de calcul est basée sur la sélection de la hauteur souhaitée. Déterminez d'abord dans quelle mesure vous êtes prêt à soulever les tuyaux d'échappement au-dessus du toit sans affecter l'apparence du bâtiment, puis remplacez la valeur de hauteur dans la formule.
Exemple. Nous prenons une différence de hauteur de 4 m et obtenons une pression de poussée p = 9,81 x 4 (1,27 - 1,2) = 2,75 Pa.
Maintenant, une étape difficile arrive - le calcul aérodynamique des canaux de dérivation. Il s'agit de connaître la résistance du conduit au débit de gaz et de comparer le résultat avec la pression disponible (2,75 Pa). Si la perte de charge est plus importante, le tuyau devra augmenter ou augmenter le diamètre d'alésage.
La résistance aérodynamique du conduit est calculée par la formule:
- Δp - perte de charge totale dans la mine;
- R est la résistance spécifique au frottement du flux passant, Pa / m;
- H - hauteur du canal, m;
- ∑ξ est la somme des coefficients de résistance locaux;
- Pv - pression dynamique, Pa.
Nous montrons par exemple comment la valeur de résistance est considérée:
- On retrouve la valeur de la pression dynamique selon la formule Pv = 1,2 x 1² / 2 = 0,6 Pa.
- On retrouve la résistance au frottement R selon le tableau, en se concentrant sur les indicateurs de pression dynamique de 0,6 Pa, une vitesse d'écoulement de 1 m / s et un diamètre de conduit d'air de 225 mm. R = 0,078 Pa / m (indiqué par un cercle vert).
- La résistance locale de l'arbre d'échappement est la grille à lamelles et le coude à 90 ° vers le haut. Les coefficients ξ de ces parties sont des valeurs constantes égales à 1,2 et 0,4, respectivement. La somme ξ = 1,2 + 0,4 = 1,6.
- Calcul final: Δp = 0,078 Pa / mx 4 m + 1,6 x 0,6 Pa = 1,27 Pa.
Maintenant, nous comparons la pression calculée formée dans le conduit d'air et la résistance résultante. La force de traction p = 2,75 Pa est bien supérieure à la perte de charge (résistance) Δp = 1,27 Pa, un arbre de 4 mètres de haut est trop haut, cela n'a aucun sens d'en construire un.
Comme les chiffres diffèrent de moitié (à peu près), nous raccourcissons le conduit de ventilation à 2 m et recalculons à nouveau:
- Pression disponible p = 9,81 x 2 (1,27 - 1,2) = 1,37 Pa.
- La résistivité R et les coefficients locaux ξ restent les mêmes.
- Δp = 0,078 Pa / mx 2 m + 1,6 x 0,6 Pa = 1,15 Pa.
La pression de tirage naturelle de 1,37 Pa dépasse la résistance du système Δp = 1,15 Pa, ce qui signifie qu'un arbre de deux mètres de haut fonctionnera correctement pour un échappement naturel et fournira le débit nécessaire des gaz éliminés.
Commentaire. Il n'est pas nécessaire de raccourcir le conduit à 1 m, le rapport changera dans l'autre sens: p = 0,69 Pa, Δp = 1,04 Pa, la force de traction n'est pas suffisante.
Le canal de ventilation Ø225 mm peut être divisé en 2 tuyaux plus petits, mais pas par diamètre, mais par section. Nous obtenons 2 conduits de ventilation ronds de 150-160 mm, comme indiqué sur la photo. La hauteur des deux arbres reste inchangée - 2 m.
Comment simplifier la tâche - conseils
Vous pouvez vous assurer que les calculs et l'organisation des échanges d'air dans le bâtiment sont des questions assez compliquées. Nous avons essayé d'expliquer la technique sous la forme la plus accessible, mais les calculs semblent toujours lourds pour l'utilisateur moyen. Nous donnons quelques recommandations pour une solution simplifiée au problème:
- Les 3 premières étapes devront dans tous les cas passer par - pour connaître le volume d'air évacué, développer un schéma d'écoulement et calculer les diamètres des conduits d'échappement.
- Prenez une vitesse d'écoulement ne dépassant pas 1 m / s et déterminez la section des canaux à partir de celle-ci. L'aérodynamique n'est pas nécessaire pour surmonter - calculer correctement les diamètres et simplement amener les conduits d'air à une hauteur d'au moins 2 mètres au-dessus des grilles d'admission.
- Essayez d'utiliser des tuyaux en plastique à l'intérieur du bâtiment - grâce aux murs lisses, ils ne résistent pratiquement pas au mouvement des gaz.
- Les conduits de ventilation posés dans un grenier froid doivent être isolés.
- Ne bloquez pas les sorties des mines avec des ventilateurs, comme il est de coutume de le faire dans les toilettes des appartements. La roue ne permettra pas au capot naturel de fonctionner correctement.
Pour l'afflux, installez des vannes murales réglables dans les pièces, débarrassez-vous de toutes les fissures où l'air froid peut entrer de façon incontrôlable.