Ventilación de suministro y extracción: principio de funcionamiento y características de diseño.
En una habitación llena de aire fresco, podrá respirar mejor, trabajar de forma más productiva y dormir mejor.Pero abrir la ventana para ventilar cada 2-3 horas es problemático, ¿estás de acuerdo? Especialmente de noche, cuando todos los miembros de la familia duermen profundamente.
Una de las soluciones automatizadas para esta tarea es la ventilación de suministro y extracción (PVV) de la habitación. ¿Pero cómo hacerlo correctamente? Le ayudaremos a estudiar el principio de funcionamiento y a comprender las características del dispositivo.
Nuestro artículo analiza los componentes del sistema de suministro y escape, las reglas para su cálculo y los estándares de intercambio de aire en habitaciones de varios tipos.
Se proporcionan diagramas de disposición de ventilación, fotografías que representan elementos individuales del sistema y recomendaciones útiles en video para instalar un sistema de ventilación en una casa privada con sus propias manos.
El contenido del artículo:
¿Qué es la ventilación?
¿Con qué frecuencia ventilamos la habitación? La respuesta debe ser lo más honesta posible: 1 o 2 veces al día, si recuerdas abrir la ventana. ¿Y cuántas veces por la noche? Una pregunta retórica.
Según las normas sanitarias e higiénicas, la masa total de aire en una habitación donde hay personas constantemente debe renovarse por completo cada 2 horas.
La ventilación convencional se refiere al proceso de intercambio de masas de aire entre un espacio confinado y el ambiente. Este proceso cinético molecular proporciona la capacidad de eliminar el exceso de calor y humedad mediante un sistema de filtración.
La ventilación también asegura que el aire de la habitación cumpla con los requisitos sanitarios e higiénicos, lo que impone sus propias limitaciones tecnológicas a los equipos que generarán este proceso.
El subsistema de ventilación es un conjunto de dispositivos y mecanismos tecnológicos para la entrada, salida, movimiento y purificación del aire. Forma parte de un sistema integral de comunicaciones de locales y edificios.
Recomendamos no comparar conceptos ventilacion y aire acondicionado – categorías muy similares que tienen una serie de diferencias.
- Idea principal. El aire acondicionado garantiza el mantenimiento de ciertos parámetros del aire en un espacio confinado, a saber, temperatura, humedad, grado de ionización de partículas y similares. La ventilación produce una reposición controlada de todo el volumen de aire a través de la entrada y la salida.
- Caracteristica principal. El sistema de aire acondicionado funciona con el aire que hay en la habitación y el flujo de aire fresco puede estar completamente ausente. El sistema de ventilación siempre opera en el límite entre el espacio cerrado y el entorno mediante intercambio.
- Medios y métodos. A diferencia de la ventilación en una forma simplificada, el aire acondicionado es un esquema modular de varios bloques que procesa una pequeña parte del aire y así mantiene los parámetros sanitarios e higiénicos del aire en el rango especificado.
Sistema ventilación en la casa se puede ampliar a cualquier escala necesaria y proporciona, en caso de una emergencia en la habitación, una sustitución bastante rápida de todo el volumen de masa de aire. Lo que sucede con la ayuda de potentes ventiladores, calentadores, filtros y un extenso sistema de tuberías.
Quizás le interese la información sobre cómo organizar una tubería de ventilación a partir de conductos de aire de plástico, que se analiza en nuestro otro artículo.
Existen varias clases de ventilación, que se pueden dividir según el método de generación de presión, distribución, arquitectura y finalidad.
La inyección de aire artificial en el sistema se realiza mediante unidades de inyección: ventiladores, sopladores. Al aumentar la presión en el sistema de tuberías, es posible mover la mezcla de gas y aire a largas distancias y en volúmenes importantes.
Esto es típico de instalaciones industriales, locales de producción e instalaciones públicas con sistema de ventilación central.
Se consideran sistemas de ventilación locales (locales) y centrales. Los sistemas de ventilación local son soluciones puntuales y específicas para locales específicos donde es necesario un estricto cumplimiento de las normas.
La ventilación central brinda la oportunidad de crear un intercambio de aire regular para un número significativo de habitaciones con el mismo propósito.
Y la última clase de sistemas: suministro, escape y combinados. Los sistemas de ventilación de suministro y escape proporcionan suministro y escape simultáneos de aire en un espacio. Este es el subgrupo más común de sistemas de ventilación.
Estos diseños proporcionan un fácil escalado y mantenimiento para una amplia variedad de locales industriales, de oficinas y residenciales.
Base física del sistema de ventilación.
El sistema de ventilación de suministro y extracción es un complejo multifuncional para el procesamiento ultrarrápido de la mezcla de gas y aire. Aunque se trata de un sistema de transporte forzado de gas, se basa en procesos físicos completamente comprensibles.
La palabra "ventilación" en sí está estrechamente relacionada con el concepto de convección. Es uno de los elementos clave en el movimiento de masas de aire.
La convección es el fenómeno de circulación de energía térmica entre flujos de gas frío y caliente. Hay convección natural y forzada.
Un poco de física escolar para entender la esencia de lo que está pasando. La temperatura en la habitación está determinada por la temperatura del aire. Las moléculas son portadoras de energía térmica.
El aire es una mezcla de gases multimolecular que consta de nitrógeno (78%), oxígeno (21%) y otras impurezas (1%).
Al estar en un espacio cerrado (habitación), tenemos falta de homogeneidad de temperatura en relación con la altura. Esto se debe a la heterogeneidad de la concentración de moléculas.
Considerando la uniformidad de la presión del gas en un espacio cerrado (habitación), según la ecuación básica de la teoría cinética molecular: la presión es proporcional al producto de la concentración de moléculas por su temperatura promedio.
Si la presión es la misma en todas partes, entonces el producto de la concentración de moléculas por la temperatura en la parte superior de la habitación será equivalente al mismo producto de la concentración por la temperatura:
p=nkT, narriba*Tarriba=nabajo*Tabajo, nortearriba/norteabajo=Tabajo/Tarriba
Cuanto menor es la temperatura, mayor es la concentración de moléculas y, por tanto, mayor es la masa total del gas. Por eso dicen que el aire caliente es “más ligero” y el aire frío es “más pesado”.
En relación con lo anterior, queda claro el principio básico de la disposición de la ventilación: El suministro de aire (entrada) generalmente se realiza desde debajo de la habitación y la salida (escape) desde arriba.. Este es un axioma que debe tenerse en cuenta a la hora de diseñar un sistema de ventilación.
Características de la ventilación de suministro y extracción.
La ventilación de suministro y extracción interactúa con dos flujos de aire de diferente composición y finalidad, que posteriormente se procesan.
En PVV, todos los equipos necesarios y sistemas adicionales se colocan en un solo marco, que se puede instalar dentro de la logia, en el ático, en la pared exterior de la casa, etc.
El diseño especial de la instalación ofrece amplias posibilidades para proporcionar ventilación a casi cualquier número de habitaciones del edificio.
Además de la función principal de mover aire, la ventilación de suministro y extracción incluye el siguiente arsenal de subsistemas auxiliares y funciones adicionales.
Entre los cuales se encuentran los siguientes:
- refrigeración y calefacción por aire;
- ionización y humidificación de partículas;
- desinfección y filtración del aire.
Consideremos un ciclo operativo típico de un sistema de ventilación de suministro y extracción, que se basa en un modelo de transporte de dos circuitos.
En la primera etapa, se aspira aire frío del ambiente y se extrae aire caliente de la habitación. Por ambos lados el aire pasa por un sistema de limpieza.
Luego el aire frío se transfiere a calentador (calentador) - típico de PVV con recuperación de calor. Además, el calor del aire de escape caliente se transfiere al gas frío, algo típico en los sistemas convencionales.
Después del calentamiento y el intercambio de calor, el aire de escape se elimina a través de un conducto externo y el aire fresco calentado se suministra a la habitación.
Los principios fundamentales del suministro y la ventilación por extracción son la eficiencia y la economía.
El esquema clásico de ventilación de suministro y extracción tiene las siguientes ventajas:
- alto grado de purificación del flujo de entrada
- Operación y mantenimiento accesibles de elementos desmontables.
- integridad y modularidad del diseño.
Para ampliar la funcionalidad, las unidades de tratamiento de aire están equipadas con unidades auxiliares de control y monitoreo, sistemas de filtrado, sensores, temporizadores automáticos, silenciadores de ruido, alarmas de sobrecarga de motores eléctricos, unidades recuperativas, bandejas de condensados, etc.
Parámetros de ventilación dinámica.
Hay muchas cuestiones relacionadas con el diseño de un sistema de ventilación, ya que si las características se calculan incorrectamente, un sistema de ventilación completamente económico puede convertirse en un "monstruo" derrochador de recursos energéticos.
Lo que incide directamente en los costes económicos de su mantenimiento. Como resultado, no se considera la idea misma de operación económica del equipo.
Para diseñar correctamente la ventilación de suministro y extracción, se recomienda realizar cálculos algebraicos del rendimiento de la instalación y los parámetros dinámicos de los flujos de aire.
Existen varios métodos y algoritmos de cálculo diferentes, pero presentaremos a nuestra atención una de las opciones más simples y confiables.
En esta etapa se puede ignorar todo lo relacionado con los procesos secundarios de humidificación, ionización adicional y purificación secundaria.
Normas de construcción
Es irracional proporcionar una lista completa de normas y reglas sanitarias (SNiP) que se aplican a varios sistemas de ventilación, ya que hay suficiente material para un par de libros, pero es necesario conocer las constantes de referencia para locales residenciales y de oficinas.
En cuanto a las instalaciones de oficinas, al construir un sistema de ventilación, la atención principal se presta a aquellas áreas donde se ubicará el personal de la oficina.
Además, todos los estándares se indican por persona. En un edificio de oficinas clásico, en una sola planta se encuentran todos los locales con distintos usos.
Por ejemplo, en una oficina se deben reponer 60 metros cúbicos de aire en una hora, en quirófanos, entre 30 y 40 m.3, en el baño - 70 m3, en la sala de fumadores - más de 100 m3, en pasillos y vestíbulos - 10 m3.
Según las normas sanitarias generales para locales residenciales, en una hora se produce un intercambio completo de masa de aire de 30 m3 por persona: cálculo basado en el número de residentes.
Existe otro método para calcular el volumen de aire: por área. Por cada metro cuadrado de espacio habitable hay 3 m3.
Para el resto de cuartos de servicio existen parámetros reglamentarios ya preparados. Entonces, una cocina con estufa eléctrica: más de 60 m.3, con estufa de gas - más de 80 m3, baño - al menos 25 m3 etc.
Además, hay que recordar que para las salas de estar la velocidad del flujo de aire no supera los 2 m/s, y para la cocina y el baño la velocidad debe ser de 4-6 m/s.
Fórmulas y explicaciones para ellos.
Vayamos directamente a las características y fórmulas. Los cálculos se realizan en varias etapas, en cada una de las cuales calculamos una de las características del sistema de ventilación.
Volumen de aire de trabajo
Consideremos calcular el volumen de aire de trabajo (m3/h).
Para una oficina recomendamos calcular el número de personas:
V=35*N,
Dónde norte - el número de personas simultáneamente en la sala.
Para apartamentos y casas privadas es necesario hacer un cálculo sobre el volumen de espacio habitable:
V=2*S*H,
Dónde: 2 — tasa de cambio de aire por unidad de tiempo (por 1 hora); S - espacio vital; h - altura del local.
Cálculo de la sección transversal del conducto.
Sección conducto de aire para ventilación calculado en cm2. Los conductos de aire principales son de dos tipos en sección transversal: redondos y rectangulares.
El área de la sección transversal de la tubería se calcula según la relación:
Sseccionado=V*2,8/ω,
Dónde: Sseccionado - área de sección transversal; V — volumen de aire (m3/h); 2,8 — coeficiente de coincidencia dimensional; ω — velocidad del flujo en la línea principal (m/s).
La velocidad del flujo de aire que pasa a través de la línea principal suele ser equivalente a 2-3 m/s.
Número y tamaño de difusores.
Consideremos a continuación cómo calcular el número y tamaño de los difusores. Las dimensiones del pulverizador generalmente se eligen entre 1,5 y 2 veces más que el área de la sección transversal de la línea principal.
El número de difusores es un poco más complicado, se calculan mediante la fórmula:
N=V/(2820*ω*d2),
Dónde: norte – el número requerido de difusores; V – flujo másico de aire (m3/h); ω – velocidad del flujo de aire (m/s); d – diámetro del difusor (m), si es redondo.
Si el difusor es rectangular, entonces:
N=π*V/(2820*ω*4*a*b),
Dónde: π - Pi, a Y b - dimensiones de la sección.
Opciones de rendimiento de instalación
Se conocen las dos características más importantes de una unidad de ventilación: la potencia y el grado de presión generada. La potencia de la estación de ventilación se calcula de la siguiente manera:
P=ΔT*V*Cv/1000,
Dónde: ΔT — delta de temperatura del aire en la entrada/salida (°C); V — flujo másico de aire (m3/h); CV — capacidad calorífica del aire (0,336 W*h/m³*°С).
La presión generada se determina a partir de la curva característica de rendimiento del ventilador principal.
Este parámetro debe ser equivalente a la resistencia aerodinámica de la red aérea. Los fabricantes de ventiladores proporcionan un gráfico de curvas en la hoja de datos del producto.
Además, es importante tener un conocimiento general del calentador de flujo de aire de entrada - calentador de aire.Esta es una parte separada del sistema de ventilación donde se calienta el aire. Al pasar, por ejemplo, a través de un radiador térmico, el aire se calienta.
En conclusión, cabe mencionar el voltaje de alimentación de la unidad de ventilación. Se recomienda utilizar una tensión de red de 380 V, esto garantizará un funcionamiento fiable de la instalación de cualquier potencia.
Detalles de la instalación de ventilación mecánica.
Sin duda, un artesano del hogar podría encargarse de la instalación de una unidad de ventilación de suministro sin la participación de los trabajadores.
Sin embargo, vale la pena recordar que el trabajo se realiza a una altura peligrosa para un artista inexperto. Por lo tanto, es mejor involucrar a quienes tienen experiencia, herramientas y dispositivos de seguridad para realizar los siguientes pasos:
Una vez finalizadas las muy difíciles manipulaciones de instalación de la propia unidad de tratamiento de aire, solo queda conectarla a las comunicaciones.
Echemos un vistazo más de cerca a este proceso utilizando la siguiente selección de fotografías.
La información sobre la secuencia de instalación de las unidades de ventilación forzada ayudará a evitar muchos de los errores más graves cometidos por instaladores sin experiencia.
Características de la construcción de PVV natural.
Al desarrollar ventilación natural de suministro y extracción de alta calidad, la mayoría de los especialistas siguen una determinada "carta" de trabajos de diseño e instalación.
Estas reglas ayudan a crear soluciones verdaderamente efectivas y rentables incluso para las disposiciones de habitaciones y cuartos de servicio más no estándar. en una casa privada Y apartamento de varias habitaciones edificios de gran altura.
En este caso, los pasillos actúan como espacios de flujo. Por lo tanto, la unidad de ventilación principal del sistema debe ubicarse en el centro de la casa, en la parte superior de los pasillos o cuartos de servicio.
Por ejemplo, un módulo de ventilación para una casa privada de 2 pisos se puede ubicar en la planta baja, en la parte superior de un lavadero o pasillo principal. Para casa de 1 piso, como opción, en la parte baja del ático.
Al colocar la tubería principal, debe recordarse que el aire de suministro debe ingresar a las salas de estar y el aire de escape debe salir por las cocinas y cuartos de servicio.
Por lo tanto, los difusores de suministro se colocan en el límite convencional "habitación-ambiente" y las campanas se colocan en la cocina, el baño, el lavadero y el inodoro.
Hay comentarios respecto a la altura de ubicación de las aberturas de entrada y salida de aire. La salida del sistema de ventilación debe estar situada por encima del nivel del tejado del edificio.
Esto protegerá el PVV de la entrada secundaria de aire fresco expulsado a través de las aberturas de escape.
La entrada de aire fresco debe realizarse a una altura mínima de 2 metros desde la superficie del suelo.
Porque con la ayuda de las corrientes de viento, pequeñas partículas abrasivas y polvo pueden elevarse hasta una altura de más de 1 metro y volar hacia los difusores de suministro, obstruyendo rápidamente los filtros primarios.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
El video explica y demuestra las características del diseño e instalación de PVV en una casa privada:
Otro claro ejemplo de una solución preparada para ventilar una casa de madera privada de 1 piso:
Resumiendo la información anterior, observamos que la ventilación de suministro y extracción es un sistema simple de diseñar, disponible para compra e instalación.
La ventilación junto con el sistema de calefacción le permite organizar un equilibrio de aire fresco y cálido en la habitación.
¿Ha participado en la organización de la ventilación de su casa de campo? ¿O conoce los secretos del diseño e instalación de un sistema de ventilación en un apartamento? Comparta su experiencia: deje sus comentarios sobre este artículo.
Me gustó mucho la forma en que se utilizó la ventilación como componente interior. Es bueno que hayas explicado el principio de funcionamiento del sistema de ventilación, ahora al menos sé cómo funciona todo. No sabía que la ventilación podía enfriar o calentar el aire, esta es una información muy útil. Me gustaron especialmente estos videos educativos al final de la página.
El artículo describe la etapa de instalación del V-STAT FKO 4A, pero ahora se ha lanzado un nuevo modelo de Satellite, mucho mejor y más compacto. Parece una unidad de aire acondicionado externa.
Hola. Según tengo entendido, su artículo contiene una contradicción que me gustaría resolver. En primer lugar, se afirma que “Para crear el efecto de convección natural de los flujos de aire, las fuentes de calor se colocan lo más bajo posible y los elementos de suministro se colocan en el TECHO o debajo de él” (debajo de la foto de una sala de estar con chimenea ).
Unos pocos párrafos más tarde, la situación cambia a lo contrario: “En relación con lo anterior, el principio básico de organizar la ventilación queda claro: el suministro de aire (suministro) generalmente está equipado en la parte INFERIOR de la habitación, y la salida (escape) está en la cima. Este es un axioma que debe tenerse en cuenta a la hora de diseñar un sistema de ventilación”.
Entonces, ¿dónde es correcto realizar una afluencia: en la parte superior o en la base?
Hola. No soy un superprofesional en ventilación, pero intentaré explicarlo.
La entrada se puede realizar de 4 formas principales: de arriba hacia abajo, de arriba hacia arriba, de abajo hacia arriba y de abajo hacia abajo.
Los primeros 2 métodos se utilizan cuando el aire extraído de la calle en invierno y fuera de temporada es mucho más bajo que la temperatura en la habitación y la presión y humedad del aire fuera de la ventana es mayor.
El segundo y el tercero son los más habituales en un dispositivo de ventilación natural.
En la imagen de la chimenea, la entrada de aire es la más adecuada para una habitación con dicho aparato, que requiere una disposición adecuada del sistema de suministro de aire.
MIRA EL VIDEO “CASA VIVA”. EN ÉL, UN HABITANTE DEL PUEBLO LO EXPLICA TODO SOBRE LA CAPUCHA SIN ELECTRICIDAD.