Что означает кратность воздухообмена
Кратность воздухообмена (ACH) рассчитывается делением расхода воздуха вентиляционной системы, в кубических метрах в час, на объём обслуживаемого помещения: ACH = расход воздуха (м³/ч) ÷ объём (м³). Результат в 4 ACH означает, что объём воздуха, равный объёму всего помещения, теоретически подаётся или удаляется четыре раза за один час.
ACH -- полезный показатель для планирования, но это теоретическое среднее значение, а не гарантия равномерного качества воздуха по всему помещению. Расчёт предполагает, что поступающий воздух равномерно смешивается с уже находящимся в помещении воздухом; на практике поток воздуха может «закорачивать» путь между приточным и расположенным рядом вытяжным отверстием либо оставлять плохо перемешанные зоны в углах помещения, поэтому рассчитанное значение ACH, выглядящее достаточным на бумаге, автоматически не означает, что каждая часть помещения вентилируется одинаково хорошо.
Перевод между CFM и м³/ч
В паспортах вентиляционного и вентиляторного оборудования расход воздуха в США обычно указывается в кубических футах в минуту (CFM), а в большей части остального мира -- в кубических метрах в час (м³/ч), поэтому перевод между этими единицами -- частый шаг перед тем, как можно последовательно рассчитать ACH. Точный коэффициент перевода: 1 CFM = 1,699010796 м³/ч, полученный непосредственно из точного соотношения между футом и метром (1 фут = 0,3048 м, поэтому 1 фут³ = 0,3048³ м³ = 0,028316846592 м³), умноженного на 60 минут в часе.
Поскольку лежащие в основе определения фута и метра точны, этот коэффициент перевода точен до любого нужного числа десятичных знаков -- слишком грубое его округление (например, до 1,7) вносит небольшую, но легко устранимую погрешность в расчёт ACH, особенно при переводе большого значения расхода воздуха.
Типичные нормы вентиляции: ASHRAE 62
Единого универсального «правильного» значения ACH, применимого к любому помещению, не существует -- рекомендуемые нормы вентиляции задаются инженерными стандартами, публикуемыми ASHRAE, в первую очередь ANSI/ASHRAE Standard 62,2 для малоэтажных жилых зданий и ANSI/ASHRAE Standard 62,1 для коммерческих и институциональных зданий, оба широко используются в строительных нормах США. Вместо того чтобы задавать единую фиксированную величину ACH для любого помещения, ASHRAE 62,2 определяет требуемый непрерывный расход воздуха для механической вентиляции всего дома исходя из площади дома и количества спален, отражая то, что потребность в вентиляции масштабируется и с размером помещения, и с ожидаемой заселённостью.
Часто упоминаемый ориентир для быстрого планирования -- и значение по умолчанию, используемое в калькуляторе кратности воздухообмена на этом сайте, -- составляет 6 ACH, но это общий ориентир для планирования, а не нормативное требование для какого-либо конкретного типа помещения. Ванные комнаты и кухни, которые выделяют больше влаги и запахов, по стандартам жилой вентиляции обычно вентилируются с более высокой кратностью, чем общие жилые помещения, а актуальное значение для конкретного помещения в конечном счёте должно браться из соответствующего стандарта ASHRAE или местных строительных норм, а не из одной запомненной цифры.
Герметичность и вентиляция дополняют друг друга, а не заменяют одна другую
Более старые, негерметичные здания получают определённую степень неконтролируемой «естественной» вентиляции через щели, зазоры и общие утечки воздуха в оболочке здания, что исторически обеспечивало некоторый приток свежего воздуха даже без целенаправленной вентиляционной системы. Современная строительная практика намеренно снижает эти неконтролируемые утечки -- герметизируя зазоры, устанавливая более качественные окна, добавляя непрерывные воздушные барьеры, -- потому что более герметичная оболочка снижает затраты энергии на отопление и охлаждение.
Именно здесь применим принцип строительной науки, часто формулируемый как «строй герметично, вентилируй правильно»: герметизация оболочки здания без добавления целенаправленной, контролируемой вентиляции устраняет неконтролируемый воздухообмен, на который раньше полагалось помещение, и это может задерживать влагу, загрязнители воздуха в помещении и продукты сгорания, которые раньше уходили через естественные утечки. Герметичность и механическая вентиляция решают две разные задачи -- потери энергии и контролируемый приток свежего воздуха, -- и хорошо спроектированному зданию нужно и то, и другое, а не одно вместо другого.
Пример расчёта: подбор вытяжного вентилятора для ванной комнаты
Рассмотрим ванную комнату размером 3 м на 2 м с высотой потолка 2,4 м, что даёт объём 3 x 2 x 2,4 = 14,4 кубических метра. Ванные комнаты обычно вентилируются с более высокой кратностью, чем общие жилые помещения, поэтому в этом примере используется целевое значение 8 ACH: требуемый расход воздуха составляет 8 x 14,4 = 115,2 м³/ч.
Перевод этого требуемого расхода воздуха в CFM -- единицу, обычно указываемую в паспортах вентиляторов в США, -- выполняется делением на точный коэффициент: 115,2 ÷ 1,699010796 ≈ 67,8 CFM. Следует выбирать вентилятор с номинальным расходом воздуха не ниже этого значения, учитывая, что длина воздуховода, изгибы и статическое давление при фактическом монтаже обычно снижают фактический расход воздуха ниже паспортного значения вентилятора.
| Шаг | Расчёт | Результат |
|---|---|---|
| Объём помещения | 3 м × 2 м × 2,4 м | 14,4 м³ |
| Требуемый расход воздуха при 8 ACH | 8 × 14,4 м³ | 115,2 м³/ч |
| Перевод в CFM | 115,2 ÷ 1,699010796 | ≈67,8 CFM |
Частые ошибки при работе с ACH
На практике при работе со значениями ACH регулярно повторяется несколько ошибок: предположение, что единое целевое значение ACH (например, часто упоминаемое 6) в равной мере применимо к любому типу помещения, тогда как реальные рекомендуемые нормы различаются в зависимости от назначения и задаются такими стандартами, как ASHRAE 62,2, или местными нормами; смешение номинального паспортного расхода воздуха вентилятора с его более низким фактическим расходом после монтажа с учётом потерь в воздуховодах; и путаница между значениями CFM и м³/ч при сравнении паспортного показателя с расчётным требованием без предварительного перевода в одну и ту же единицу.
Часто задаваемые вопросы
Как рассчитать кратность воздухообмена (ACH)?
Разделите расход воздуха вентиляции, в кубических метрах в час, на объём помещения в кубических метрах: ACH = расход воздуха (м³/ч) ÷ объём (м³). Например, ванная комната объёмом 14,4 м³, обслуживаемая вентилятором с расходом 115,2 м³/ч, достигает 115,2 ÷ 14,4 = 8 ACH.
Как перевести CFM в м³/ч?
Умножьте значение в CFM на точный коэффициент 1,699010796, который получен из точного соотношения фута и метра (0,3048³ м³ на кубический фут), умноженного на 60 минут в часе. Например, 100 CFM переводится как 100 × 1,699010796 ≈ 169,9 м³/ч.
Какая кратность воздухообмена считается хорошей для помещения?
Единого универсального целевого значения не существует -- рекомендуемые нормы вентиляции различаются по типу помещения и обычно задаются такими стандартами, как ASHRAE 62,2 (жилые здания) или ASHRAE 62,1 (коммерческие здания), либо местными строительными нормами, а не одной фиксированной цифрой. Часто упоминаемое значение по умолчанию для общего планирования -- около 6 ACH, но ванные комнаты и кухни обычно требуют более высоких значений.
Делает ли более герметичный дом вентиляцию менее важной?
Нет -- наоборот. Более герметичная оболочка здания снижает неконтролируемые естественные утечки воздуха, на которые старые здания полагались для некоторого притока свежего воздуха, поэтому целенаправленная механическая вентиляция становится не менее, а более важной, когда здание хорошо герметизировано. Именно эта логика лежит в основе принципа строительной науки «строй герметично, вентилируй правильно».
Что такое ACH50 и совпадает ли это с ACH, используемым для расчёта вентиляции?
ACH50 -- показатель герметичности здания, получаемый при помощи теста blower door, который создаёт в здании перепад давления в стандартные 50 паскалей и измеряет получившийся расход воздуха; он показывает, насколько негерметична оболочка здания в тестовых условиях, а не расход воздуха, который вентиляционная система обеспечивает при обычной эксплуатации. Это связанное, но отдельное понятие по сравнению с ACH для расчёта вентиляции, вычисляемым из фактического расхода воздуха вентилятора и объёма помещения.
Источники
- ASHRAE -- ANSI/ASHRAE Standard 62.2, Ventilation and Acceptable Indoor Air Quality in Low-Rise Residential Buildings.
- ASHRAE -- ANSI/ASHRAE Standard 62.1, Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality (commercial/institutional).
- National Institute of Standards and Technology (NIST) -- Special Publication 811, exact foot-to-meter conversion underlying the CFM-to-m³/h factor.
- RESNET -- ANSI/RESNET/ICC 380 Standard for testing building airtightness (blower door testing, ACH50).