Проектування систем вентиляції для кафе і ресторанів

1. Природна і штучна система вентиляції
2. Припливна і витяжна система вентиляції
3. Місцева і загально обмінна система вентиляції
4. Набірна і моноблочна система вентиляції
5. Розрахунок систем вентиляції
6. Розрахунок повітророзподільних мережі
7. Розрахунок розмірів повітропроводів
8. вибір розподільників повітря
9. Розрахунок опору мережі
10. потужність калорифера
11. Розрахунок споживаної електроенергії
12. Вибір припливної установки
13. Висновок

Грамотне проектування систем вентиляції в кафе і ресторанах грає не менш важливу роль, ніж, наприклад, підбір технологічного обладнання для кухні. На підприємствах громадського харчування вентиляція життєво необхідна, адже вона забезпечує оптимальні санітарно-гігієнічні параметри повітря не тільки для персоналу кухні, але і створює комфортні умови для відвідувачів.

Однак спроектувати вентиляційну систему для кафе і ресторану непросте завдання, тому що на одному підприємстві є як виробничі приміщення (кухня), так і приміщення для гостей.

Очевидно, що для різних типів приміщень, потрібно підтримувати різні параметри повітря.

Перш ніж переходити до опису та правил підбору елементів вентиляції, нам необхідно розібратися з основними термінами та поняттями, використовуваними в цій області.

• за способом переміщення повітря: природна і штучна;
• за призначенням: припливна і витяжна;
• по зоні обслуговування: місцева і загальнообмінна;
• по конструкції: складальна і моноблочна.

Природна і штучна система вентиляції

Потік повітря в приміщенні може створюватися двома способами:

- Природним чином, за рахунок різниці температур повітря, зміни тиску в залежності від висоти, вітрового тиску. Відповідно, така вентиляція називається природною.

- Штучна вентиляція створюється за допомогою електромеханічних пристроїв - вентиляторів. Це штучна або механічна вентиляція.

На підприємства громадського харчування неможливо обійтися лише створенням оптимальних умов для природної вентиляції.

Оскільки в механічній системі використовується вентилятор, фільтр, повітронагрівач і інші елементи, що дозволяють переміщати, очищати і нагрівати повітря, такі системи можуть підтримувати комфортні умови в приміщеннях незалежно від пори року і умов середовища.

Так як на кухні завжди присутній специфічний запах, повітря з кухні не повинен змішуватися з повітрям потрапляють в зали з відвідувачами. Для вентиляції кафе і ресторанів найчастіше потрібно автономна витяжна система або припливно витяжна установка з рекуперацією, що забезпечують відведення повітря на вулицю. Що дозволяє підвищити комфорт для працівників кухні і відвідувачів в залі.

Припливна і витяжна система вентиляції

Припливна система вентиляції призначена для подачі свіжого повітря в приміщення. При необхідності подається повітря може нагріватися або охолоджуватися, зволожувати, а також очищатися від пилу.

Витяжна вентиляція, навпаки, видаляє з приміщення забруднене повітря. Припливна і витяжна вентиляція, як правило, використовуються спільно, при цьому їх продуктивність повинна бути збалансована, інакше в приміщенні через різницю тиску може проявлятися ефект «ляскаючих дверей».

Місцева і загально обмінна система вентиляції

Місцева вентиляція призначена для подачі свіжого повітря на певні місця (місцева припливна вентиляція) або для видалення забрудненого повітря від місць утворення шкідливих виділень (місцева витяжна вентиляція).

Місцеву витяжну вентиляцію застосовують в тих випадках, коли місця шкідливих виділень локалізовані і можна не допустити їх поширення по всьому приміщенню. Місцева вентиляція використовується, переважно, в харчоблоках - кухонні витяжки, парасолі, які представляють собою місцеву витяжну вентиляцію.

Загально обмінна вентиляція, на відміну від місцевої, призначена для вентиляції повітря у всьому приміщенні. Загально обмінна вентиляція так само може бути припливної та витяжної. Припливну общеобменную вентиляцію, як правило, необхідно виконувати з підігрівом і фільтрацією приточного повітря, тому така вентиляція повинна бути механічною (штучної). Загально обмінна витяжна вентиляція може бути простіше припливної і виконуватися у вигляді вентилятора, встановленого у вікні або отвір в стіні, оскільки видаляється повітря не потрібно обробляти. При невеликих обсягах вентильованого повітря використовують механічну припливну і природну витяжну вентиляцію, яка помітно дешевше механічної.

Набірна і моноблочна система вентиляції

Набірна система вентиляції збирається з окремих компонентів - вентилятора, глушника, фільтра, системи автоматики і т.д. Така система зазвичай розміщується в окремому приміщенні - венткамере або за підвісною стелею (при невеликій продуктивності). Перевагою набраних систем є можливість вентиляції будь-яких приміщень - від невеликих до великих залів. Недоліком - необхідність професійного розрахунку і проектування, а також великі габарити.

У моноблочной системі вентиляції (вентустановки) всі компоненти розміщуються в єдиному шумоізольованому корпусі. Моноблочні системи можуть бути припливні, витяжні і припливно-витяжні. Припливно-витяжні установки часто комплектуються вбудованим рекуператором, які дозволяє економити енергію, яка витрачається на підігрів припливного повітря. Моноблочні вентустановки мають ряд переваг перед складальними системами:

-Поскольку всі компоненти розташовані в шумоізольованому корпусі, рівень шуму моноблочних установок помітно нижче, ніж набраних систем. Завдяки цьому моноблочні системи невеликої продуктивності можна розміщувати в обідніх залах, в той час як складальні системи зазвичай потрібно встановлювати в підсобних приміщеннях або в спеціально облаштованих вентиляційних камерах.

-Все елементи вентиляційної установки підбираються, тестуються і отлаживаются для спільної роботи на етапі виробництва, тому моноблочні системи мають максимально можливою ефективністю і збалансованістю.

Завдяки компактному корпусу монтувати вентустановки простіше і швидше, ніж складальні системи вентиляції.

Розрахунок систем вентиляції

Розрахунок системи вентиляції починається з визначення продуктивності по повітрю (повітрообміну), яка вимірюється в кубометрах на годину. Для розрахунків необхідний план об'єкта, де вказані найменування (призначення) і площі всіх приміщень.

Подавати свіже повітря потрібне тільки в ті приміщення, де люди будуть перебувати тривалий час: обідній зал, кухня. З кухні і санвузлів повітря повинен видаляється місцевою ветиляції через витяжні канали.

Для кожного приміщення визначається кількість повітря, що подається. Розрахунок зазвичай ведеться відповідно до вимог СНиП 2.08.02, 31-01, СНиП 31-03 і СНиП 31-05.

Після розрахунку повітрообміну по людям, на підставі місткості залу, нам потрібно розрахувати повітрообмін по кратності (цей параметр показує, скільки разів протягом однієї години в приміщенні відбувається повна зміна повітря). Щоб повітря в приміщенні не застоювався, потрібно забезпечити хоча б одноразовий повітрообмін.

Таким чином, для визначення необхідної витрати повітря нам потрібно розрахувати два значення повітрообміну: за кількістю людей і по кратності і, після чого вибрати більше з цих двох значень:

1. Розрахунок повітрообміну за кількістю людей:

L = N * Lnorm, де

L - необхідна продуктивність припливної вентиляції, м³ / год;

N - кількість людей;

Lnorm - норма витрати повітря на одну людину:

в стані спокою (сну) - 30 м³ / год;

типове значення (по СНиП) - 60 м³ / год;

2. Розрахунок повітрообміну по кратності:

L = n * S * H, де

L - необхідна продуктивність припливної вентиляції, м³ / год;

n - нормована кратність повітрообміну:

для житлових приміщень - від 1 до 2, для офісів - від 2 до 3;

S - площа приміщення, м ²;

H - висота приміщення, м;

Розрахувавши необхідний повітрообмін для кожного приміщення, що обслуговується, і склавши отримані значення, ми дізнаємося загальну продуктивність системи вентиляції.

Розрахунок повітророзподільних мережі

Після визначення продуктивності вентиляції можна переходити до проектування повітророзподільних мережі, яка складається з повітропроводів, фасонних виробів (перехідників, разветвителей, поворотів), дросель-клапанів і розподільників повітря (решіток або дифузорів). Розрахунок повітророзподільних мережі починають із складання схеми повітропроводів. Схему складають таким чином, щоб при мінімальній загальній довжині траси система вентиляції могла подавати розрахункову кількість повітря в усі обслуговувані приміщення. Далі по цій схемі розраховують розміри повітропроводів і підбирають розподільників повітря.

Розрахунок розмірів повітропроводів

Для розрахунку розмірів (площі перерізу) повітропроводів нам потрібно знати обсяг повітря, що проходить через повітропровід в одиницю часу, а також максимально допустиму швидкість повітря в каналі. При збільшенні швидкості повітря розміри повітропроводів зменшуються, але рівень шуму і опір мережі зростають. На практиці для квартир і котеджів швидкість повітря в повітроводах обмежують на рівні 3-4 м / с, оскільки при більш високих швидкостях повітря шум від його руху в повітроводах і розподільниках може стати дуже помітним.

Слід також враховувати, що використовувати «тихі» низькошвидкісні повітроводи великого перерізу не завжди можливо, оскільки їх складно розмістити в застельовому просторі. Знизити висоту застельового простору дозволяє застосування прямокутних повітропроводів, які при однаковій площі перетину мають меншу висоту, ніж круглі (наприклад, круглий воздуховод діаметром 160 мм має таку ж площу перетину, як і прямокутний розміром 200 × 100 мм). У той же час монтувати мережу з круглих гнучких повітропроводів простіше і швидше.

Отже, розрахункова площа перерізу воздуховода визначається за формулою:

Sс = L * 2,778 / V, де

Sс - розрахункова площа перерізу воздуховода, см²;

L - витрата повітря через воздуховод, м³ / год;

V - швидкість повітря в повітроводі, м / с;

2,778 - коефіцієнт для узгодження різних розмірностей (годинник і секунди, метри й сантиметри).

Підсумковий результат ми отримуємо в квадратних сантиметрах, оскільки в таких одиницях виміру він більш зручний для сприйняття.

Фактична площа перетину воздуховода визначається за формулою:

S = π * D² / 400 - для круглих повітроводів,

S = A * B / 100 - для прямокутних повітропроводів, де

S - фактична площа перетину воздуховода, см²;

D - діаметр круглого воздуховода, мм;

A і B - ширина і висота прямокутного повітроводу, мм.

Розрахунок розмірів воздуховода проводиться окремо для кожної гілки, починаючи з магістрального каналу, до якого підключається вентустановки. Відзначимо, що швидкість повітря на її виході може досягати 6-8 м / с, оскільки розміри присоединительного фланця вентустановки обмежені розміром її корпусу (шум, що виникає всередині неї, гаситься шумоглушників). Для зменшення швидкості повітря і зниження рівня шуму розміри магістрального воздуховода часто вибирають більше розмірів фланця вентустановки. У цьому випадку підключення магістрального воздуховода до вентустановки проводиться через перехідник.

вибір розподільників повітря

Знаючи витрату повітря можна підібрати по каталогу розподільників повітря з урахуванням співвідношення їх розмірів і рівня шуму (площа перетину розподільника повітря, як правило, в 1,5-2 рази більше площі перетину воздуховода).

В каталозі вказуються їх розміри і площу перетину (F0;), а також параметри при заданих витратах повітря (L0;). Зі збільшенням витрати повітря зростає рівень шуму (Lwa) і падіння тиску (ΔPп), а також збільшується далекобійність повітряного струменя. У відповідних колонках зазначається відстань від решітки, на якому швидкість потоку повітря Vx буде дорівнює 0,2 або 0,5 м / с.

Для того, щоб фактичні параметри решітки відповідали тим, що вказані в каталозі, необхідно забезпечити рівномірний розподіл повітря по всій її площі. Для цього бажано використовувати камеру статичного тиску або адаптер з боковим підключенням, в якому потік повітря перед попаданням на решітку повертає під прямим кутом.

Розрахунок опору мережі

У процесі руху повітря по воздуховодам, адаптерів, розподільниках та всім іншим елементам мережі, він відчуває опір руху. Щоб подолати цей опір і зберегти необхідну витрату повітря, вентилятор повинен створювати певний тиск, що вимірюється в паскалях (Па). Чим більше буде падіння тиск в повітророзподільних мережі, тим нижче стане фактична продуктивність вентилятора. Залежність продуктивності вентилятора або вентустановки від опору (повного тиску) повітропровідної мережі задається у вигляді графіка, який називається вентиляційна характеристика. Детальніше про цей параметр ми розповімо нижче.

Таким чином, для подальшого вибору припливної установки нам необхідно розрахувати опір мережі. Однак тут нас чекають труднощі, оскільки точний розрахунок вимагає обліку опору кожного її елемента. У проектному відділі цей розрахунок виконується автоматично за допомогою спеціалізованого програмного комплексу, такого як MagiCAD. Ручний же розрахунок досить трудомісткий і вимагає використання великого обсягу даних - графіків або таблиць опору елементів мережі в залежності від швидкості руху повітря.

Опір мережі слабо залежить від кількості обслуговуваних приміщень і визначається протяжністю і конфігурацією найдовшого шляху від входу (повітрозабірних решіток) до виходу (розподільника повітря). Відзначимо, що наведені значення справедливі тільки для систем вентиляції на базі вентиляційної установки, але не складальної системи, оскільки нам не потрібно враховувати падіння тиску на калорифері, фільтрі грубого очищення, повітряному клапані та інших елементах вентустановки (її вентиляційна характеристика будується вже з урахуванням опору всіх цих елементів).

потужність калорифера

Після визначення продуктивності вентиляції ми можемо розрахувати необхідну потужність калорифера. Для цього нам знадобляться значення температури повітря на виході системи і мінімальної температури зовнішнього повітря в холодний період року. Температура повітря для залу повинна бути не нижче + 18 ° С. Мінімальна температура зовнішнього повітря залежить від кліматичної зони і для Москви приймається рівною -26 ° С. Таким чином, при включенні калорифера на повну потужність, він повинен нагрівати потік повітря на 44 ° С. Оскільки сильні морози в Москві нетривалі, можна використовувати калорифер меншої потужності, за умови, що система вентиляції має регулювання продуктивності: це дозволить в холодний період підтримувати комфортну температуру повітря за рахунок зниження швидкості вентилятора.

Потужність калорифера розраховується за формулою:

P = ΔT * L * Cv / 1000, де

Р - потужність калорифера, кВт;

ΔT - різниця температур повітря на виході і вході калорифера, ° С.

Для Москви ΔT = 44 ° С, для інших регіонів - визначається по СНиП;

L - продуктивність вентиляції, м³ / год.

Cv - об'ємна теплоємність повітря, що дорівнює 0,336 Вт · год / м³ / ° С. Цей параметр залежить від тиску, вологості і температури повітря, але в розрахунках ми цим нехтуємо.

Після розрахунку потужності калорифера потрібно вибрати напруга живлення (для електричного калорифера): 220В / 1 фаза або 380В / 3 фази. При потужності калорифера понад 4-5 кВт бажано використовувати 3-х фазну підключення. Максимальний струм, споживаний калорифером, можна розрахувати за формулою:

I = P / U, де

I - максимальний споживаний струм, А;

Р - потужність калорифера, Вт;

U - напруга живлення:

220В - для однофазного харчування;

660В (3 × 220) - для трифазного харчування.

Типові значення потужності калорифера - від 5 до 50 кВт для кафе і ресторанів.

Розрахунок споживаної електроенергії

Для систем вентиляції з електричним калорифером основні витрати електроенергії припадають на нагрів холодного припливного повітря. Щоб зрозуміти, скільки ж доведеться платити за електроенергію, недостатньо знати тільки потужність калорифера, адже з максимальною потужністю калорифер буде працювати нетривалий час, тільки в період сильних морозів. При підвищенні температури зовнішнього повітря споживана потужність зменшується (всі припливні установки автоматично регулюють потужність калорифера для підтримки на виході заданої температури), тому середня споживана потужність буде помітно нижче максимальної.

Щоб оцінити витрати енергії на нагрів повітря протягом усього року потрібно знати середні температури повітря по місяцях (для двухтарифні лічильника будуть потрібні окремо денні та нічні температури). За цими даними можна розрахувати вартість споживаної енергії:

CSmonth = (ΔTday * L * Сv * PRday * 16 + ΔTnight * L * Сv * PRnight * 8) * Ndays / 1000, де

CSmonth - вартість витраченої за місяць електроенергії, рублів.

ΔTday і ΔTnight - денний і нічний перепад температур, ° С. Розраховується окремо для кожного місяця як різниця заданої температури на виході калорифера (зазвичай + 18 ° С) і середньомісячної денний або нічний температури повітря.

PRday і PRnight - денна і нічна вартість електроенергії, рублів за кВт · год. Ця вартість множиться на тривалість дії (в годинах) денного і нічного тарифів, для Москви на 16 і 8 відповідно.

Ndays - число днів у місяці.

Фактична вартість електроенергії, зрозуміло, буде трохи інший, оскільки температура повітря може відрізнятися від середньої в ту або іншу сторону, проте отриманий результат дозволить нам досить точно оцінити рівень витрат на експлуатацію системи вентиляції.

Для зниження вартості експлуатації можна використовувати VAV-систему, яка дозволяє знизити розрахункову потужність калорифера на 20-30%, а середнє споживання енергії на 30-50%. При цьому збільшення вартості обладнання складе всього 15-20%, що дозволить повністю окупити це подорожчання за один рік.

Вибір припливної установки

Для вибору припливної установки нам будуть потрібні значення трьох параметрів: загальної продуктивності, потужності калорифера і опору повітропровідної мережі. Продуктивність і потужність калорифера ми вже розрахували. Опір мережі можна знайти за допомогою калькулятор матеріалів або, при ручному розрахунку, прийняти рівним типовим значенням.

Для вибору відповідної моделі нам потрібно відібрати вентустановки, максимальна продуктивність яких трохи більше розрахункового значення. Після цього по вентиляційній характеристиці ми визначаємо продуктивність системи при заданому опорі мережі. Якщо отримане значення буде трохи вище необхідної продуктивності вентиляційної системи, то обрана модель нам підходить.

Висновок

У всіх розрахунках необхідно підержіваться рекомендації СНиП. Ця нормативна документація дозволяє визначити мінімально допустиму продуктивність вентиляції, що забезпечує комфортне перебування людей у ​​приміщенні. Іншими словами вимоги СНиП спрямовані в першу чергу на мінімізацію вартості системи вентиляції і витрат на її експлуатацію, що актуально при проектуванні вентсистем для підприємств громадського харчування.

Для точного розрахунку параметрів системи вентиляції і розробки проекту звертайтеся до фахівців Проект кафе Ру.