Como fazer o cálculo de ventilação: fórmulas e exemplo de cálculo de sistema de insuflação e exaustão

Você sonha em ter um microclima saudável em casa, sem cheiro de mofo ou umidade em nenhum cômodo? Para que a casa seja verdadeiramente confortável, ainda na fase de projeto é necessário realizar um cálculo adequado da ventilação.

Se durante a construção da casa este importante aspecto for negligenciado, posteriormente será necessário resolver uma série de problemas: desde a remoção de mofo no banheiro até uma nova reforma e instalação de dutos de ar. Concorde, não é muito agradável ver na cozinha, no parapeito da janela ou nos cantos do quarto infantil focos de mofo preto, e ainda ter que se envolver novamente em obras de reforma.

No artigo que apresentamos, estão reunidos materiais úteis sobre o cálculo de sistemas de ventilação, tabelas de referência. São fornecidas fórmulas, ilustrações visuais e um exemplo real para ambientes de diferentes finalidades e áreas específicas, demonstrado em um vídeo.

Causas dos problemas com a ventilação

Com cálculos corretos e instalação adequada, a ventilação da casa funciona no modo apropriado. Isso significa que o ar nos ambientes residenciais será fresco, com umidade normal e sem odores desagradáveis.

Se, ao contrário, observa-se um quadro oposto, por exemplo, falta de ar constante, mofo (fungo) no banheiro ou outros fenômenos negativos, é necessário verificar o estado do sistema de ventilação.

A ausência dos finos vãos característicos de janelas e portas, provocada pela instalação de esquadrias plásticas herméticas, causa muitos problemas. Nesse caso, entra muito pouco ar fresco na casa, sendo necessário garantir sua entrada.

Entupimentos e despressurização dos dutos de ar podem causar sérios problemas na remoção do ar viciado, que está saturado de odores desagradáveis e vapor d'água excessivo.

Como resultado, colônias de fungos podem aparecer nos cômodos de serviço, o que afeta negativamente a saúde das pessoas e pode desencadear uma série de doenças graves.

Janelas embaçadas, mofo e bolor no banheiro, ar abafado – todos esses são sinais claros de que os ambientes estão sendo ventilados incorretamente.

Mas também acontece que os elementos do sistema de ventilação funcionam perfeitamente, mas os problemas descritos acima permanecem sem solução. Talvez os cálculos do sistema de ventilação para uma casa ou apartamento específico tenham sido feitos incorretamente.

A reforma, a remodelação, o surgimento de anexos, a instalação das já mencionadas janelas de plástico, etc., podem impactar negativamente a ventilação dos ambientes. Com essas mudanças significativas, vale a pena recalcular e modernizar o sistema de ventilação existente de acordo com os novos dados.

Uma das maneiras simples de detectar problemas de ventilação é a verificação da existência de tiragem. É preciso aproximar um fósforo aceso ou uma folha de papel fino da grelha do orifício de exaustão. Não se deve usar fogo aberto para essa verificação se houver equipamento de aquecimento a gás no ambiente.

Portas internas muito herméticas podem impedir a circulação normal de ar pela casa; grades ou aberturas especiais podem ajudar a resolver o problema.

Se a chama ou o papel se desvia firmemente em direção à exaustão, a tiragem existe; caso isso não ocorra ou o desvio seja fraco e irregular, o problema de remoção do ar viciado se torna evidente. As causas podem ser entupimentos ou danos ao duto de ar resultantes de reparos mal feitos.

Nem sempre é possível corrigir a avaria; a solução do problema muitas vezes é a instalação de meios adicionais de exaustão. Antes de instalá-los, também não custa fazer os cálculos necessários.

Você pode verificar a presença ou ausência de tiragem normal no sistema de ventilação exaustora da casa usando uma chama ou uma folha de papel fino.

Como calcular a troca de ar?

Todos os cálculos para sistemas de ventilação se resumem a determinar os volumes de ar no ambiente. Esse ambiente pode ser uma sala individual ou um conjunto de salas em uma casa ou apartamento específico.

Com base nesses dados, bem como nas informações de documentos normativos, são calculados os parâmetros principais do sistema de ventilação, como a quantidade e a seção transversal dos dutos de ar, a potência dos ventiladores, etc.

Existem métodos de cálculo especializados que permitem calcular não apenas a renovação das massas de ar no ambiente, mas também a remoção de energia térmica, a mudança de umidade, a eliminação de poluentes, etc. Esses cálculos geralmente são realizados para edifícios de uso industrial, social ou de algum fim especializado.

Se houver necessidade ou desejo de realizar cálculos tão detalhados, o melhor é consultar um engenheiro que tenha estudado esses métodos.

Para cálculos independentes em ambientes residenciais, são utilizadas as seguintes opções:

• por taxas de renovação;
• por normas sanitárias e higiênicas;
• por área.

Todos esses métodos são relativamente simples; ao compreender sua essência, até mesmo um não especialista pode calcular os parâmetros principais do seu sistema de ventilação. O mais simples é usar cálculos por área. A seguinte norma é adotada como base: a cada hora, devem entrar três metros cúbicos de ar fresco por metro quadrado de área na casa.

O número de pessoas que residem permanentemente na casa não é levado em consideração.

O sistema de ventilação em edifícios residenciais é projetado de forma que o ar entre pelo quarto e pela sala de estar, e seja removido da cozinha e do banheiro.

O cálculo de acordo com as normas sanitárias e higiênicas também é relativamente simples. Neste caso, para os cálculos, não se usa a área, mas sim os dados sobre o número de residentes permanentes e temporários.

Para cada residente permanente, é necessário fornecer uma entrada de ar fresco de 60 metros cúbicos por hora. Se houver visitantes temporários regularmente no ambiente, para cada uma dessas pessoas, devem ser adicionados mais 20 metros cúbicos por hora.

O cálculo pela taxa de renovação do ar é um pouco mais complexo. Ao realizá-lo, leva-se em consideração a finalidade de cada cômodo e as normas de taxa de renovação de ar para cada um deles.

A taxa de renovação do ar é o coeficiente que reflete o número de substituições completas do ar viciado em um ambiente durante uma hora. As informações correspondentes estão contidas em uma tabela normativa especial (SNiP 2.08.01-89* Edifícios Residenciais, apêndice 4).

Com esta tabela, realiza-se o cálculo da ventilação da casa por taxas de renovação. Os coeficientes correspondentes refletem a taxa de renovação do ar por unidade de tempo, dependendo da finalidade do ambiente.

A quantidade de ar que deve ser renovada dentro de uma hora pode ser calculada pela fórmula:

L=N*V,

Onde:

• N – taxa de renovação do ar por hora, retirada da tabela;
• V – volume do ambiente, em metros cúbicos.

O volume de cada ambiente é muito simples de calcular: basta multiplicar a área do cômodo pela sua altura. Em seguida, para cada ambiente, calcula-se o volume de renovação do ar por hora utilizando a fórmula acima.

O valor L para cada cômodo é somado; o valor final permite ter uma ideia de quanto ar fresco deve entrar no ambiente por unidade de tempo.

Naturalmente, através dos dutos de exaustão deve ser removida exatamente a mesma quantidade de ar viciado. No mesmo cômodo, não se instala ventilação de insuflação e exaustão simultaneamente. Normalmente, a entrada de ar ocorre pelos ambientes "limpos": quarto, quarto das crianças, sala de estar, escritório, etc.

A ventilação de exaustão no banheiro ou lavabo é instalada na parte superior da parede; o ventilador embutido funciona em modo automático.

O ar é removido dos cômodos de serviço: lavabo, banheiro, cozinha, etc. Isso é sensato, pois os odores desagradáveis característicos desses ambientes não se espalham pela residência, sendo imediatamente expelidos para o exterior, tornando a vida na casa mais confortável.

Por isso, nos cálculos, utiliza-se o valor normativo apenas para ventilação de insuflação ou apenas para exaustão, conforme refletido na tabela normativa.

Se não houver necessidade de fornecer ou remover ar de um ambiente específico, na coluna correspondente aparece um travessão. Para alguns ambientes, é indicado um valor mínimo da taxa de renovação do ar. Se o valor calculado for inferior ao mínimo, deve-se utilizar o valor da tabela para os cálculos.

Se os problemas de ventilação forem descobertos após a reforma da casa já ter sido concluída, é possível instalar válvulas de insuflação e exaustão na parede.

Naturalmente, podem existir ambientes na casa cuja finalidade não está representada na tabela. Nesses casos, utilizam-se os valores normativos adotados para ambientes residenciais, ou seja, 3 metros cúbicos para cada metro quadrado do cômodo. Basta multiplicar a área do cômodo por 3 e considerar o valor obtido como a taxa normativa de renovação do ar.

Todos os valores da taxa de renovação do ar L devem ser arredondados para cima, de modo que sejam múltiplos de cinco. Agora é necessário calcular a soma das taxas de renovação do ar L para os ambientes por onde ocorre a entrada de ar. Separa-se a soma das taxas de renovação do ar L dos cômodos de onde é feita a remoção do ar viciado.

Se o resultado dos cálculos não atender aos requisitos sanitários, é feita a instalação de uma válvula de admissão, de um briser ou de um exaustor de parede, o sistema existente é modernizado ou é realizada sua limpeza.

O ar externo frio pode afetar negativamente a qualidade do aquecimento da casa; para essas situações, são usados dispositivos de ventilação com recuperador de calor.

Em seguida, deve-se comparar esses dois indicadores. Se L da entrada for maior que L da exaustão, é necessário aumentar os valores para os cômodos onde foram usados valores mínimos nos cálculos.

Exemplos de cálculos do volume de troca de ar

Para realizar o cálculo para o sistema de ventilação com base nas taxas de troca, primeiro é necessário listar todos os cômodos da casa, registrar suas áreas e a altura dos tetos.

Por exemplo, em uma casa hipotética, existem os seguintes cômodos:

• Quarto – 27 m²;
• Sala de estar – 38 m²;
• Escritório – 18 m²;
• Quarto infantil – 12 m²;
• Cozinha – 20 m²;
• Lavabo – 3 m²;
• Banheiro – 4 m²;
• Corredor – 8 m².

Considerando que a altura do teto em todos os cômodos é de três metros, calculamos os volumes de ar correspondentes:

• Quarto – 81 m³;
• Sala de estar – 114 m³;
• Escritório – 54 m³;
• Quarto infantil – 36 m³;
• Cozinha – 60 m³;
• Lavabo – 9 m³;
• Banheiro – 12 m³;
• Corredor – 24 m³.

Agora, usando a tabela acima, é necessário realizar os cálculos de ventilação do cômodo considerando a taxa de troca de ar, aumentando cada valor para um múltiplo de cinco:

• Quarto – 81 m³ * 1 = 85 m³;
• Sala de estar – 38 m² * 3 = 115 m³;
• Escritório – 54 m³ * 1 = 55 m³;
• Quarto infantil – 36 m³ * 1 = 40 m³;
• Cozinha – 60 m³ – pelo menos 90 m³;
• Lavabo – 9 m³ pelo menos 50 m³;
• Banheiro – 12 m³ pelo menos 25 m³.

Não há informações sobre normas para o corredor na tabela, portanto, os dados deste pequeno cômodo não foram considerados no cálculo. Para a sala de estar, o cálculo foi feito por área, considerando a norma de três metros cúbicos por metro de área.

Um sistema de ventilação bem organizado garantirá uma troca de ar adequada na sala de estar. Ao projetar, é essencial considerar os requisitos e normas dos SNiPs.

Agora é necessário somar separadamente os dados dos cômodos onde ocorre a entrada de ar e, separadamente, dos cômodos onde estão instalados os dispositivos de exaustão.

Volume de troca de ar de entrada:

• Quarto – 81 m³ * 1 = 85 m³/h;
• Sala de estar – 38 m² * 3 = 115 m³/h;
• Escritório – 54 m³ * 1 = 55 m³/h;
• Quarto infantil – 36 m³ * 1 = 40 m³/h;

Total: 295 m³/h.

Volume de troca de ar de exaustão:

• Cozinha – 60 m³ — pelo menos 90 m³/h;
• Banheiro – 9 m³ — não menos que 50 m³/h;
• Banheiro – 12 m³ — não menos que 25 m³/h.

Total: 165 m³/h.

Agora, é necessário comparar os valores obtidos. Obviamente, a entrada necessária excede a exaustão em 130 m³/h (295 m³/h - 165 m³/h).

Para eliminar essa diferença, é preciso aumentar os volumes de troca de ar na exaustão, por exemplo, aumentando os valores da cozinha. Na prática, isso é feito, por exemplo, substituindo os dutos de ar por canais de seção maior.

As regras para calcular a área dos dutos de ar para substituição ou modernização do sistema de ventilação são apresentadas aqui. Recomendamos a leitura do material útil.

Após as correções, os resultados do cálculo serão os seguintes:

Volume de troca de ar na entrada:

• Quarto – 81 m³ * 1 = 85 m³/h;
• Sala de estar – 38 m² * 3 = 115 m³/h;
• Escritório – 54 m³ * 1 = 55 m³/h;
• Quarto infantil – 36 m³ * 1 = 40 m³/h;

Total: 295 m³/h.

Volume de troca de ar na exaustão:

• Cozinha – 60 m³ — 220 m³/h;
• Banheiro – 9 m³ — não menos que 50 m³/h;
• Banheiro – 12 m³ — não menos que 25 m³/h.

Total: 295 m³/h.

Os volumes de entrada e exaustão são iguais, o que atende aos requisitos nos cálculos de troca de ar por taxas de renovação.

O cálculo do sistema de ventilação para a cozinha também é extremamente importante. Especialmente se houver equipamento a gás para preparar alimentos.

O cálculo da troca de ar de acordo com as normas sanitárias é muito mais simples. Suponhamos que na casa considerada acima, duas pessoas residem permanentemente e outras duas permanecem no ambiente de forma irregular.

O cálculo é realizado separadamente para cada cômodo, de acordo com a norma de 60 m³/pessoa para residentes permanentes e 20 m³/h para visitantes temporários:

• Quarto – 2 pess. * 60 = 120 m³/h;
• Escritório – 1 pess. * 60 = 60 m³/h;
• Sala de estar 2 pess. * 60 + 2 pess. * 20 = 160 m³/h;
• Quarto infantil 1 pess. * 60 = 60 m³/h.

Total na entrada — 400 m³/h.

Não existem regras rigorosas para o número de ocupantes permanentes e temporários da casa; esses números são determinados com base na situação real e no bom senso.

Um volume suficiente de ar, que entra oportunamente no banheiro, e a evacuação oportuna do ar viciado permite prevenir a formação de ar abafado e o aparecimento de mofo.

A exaustão é calculada de acordo com as normas apresentadas na tabela acima e aumentada até o valor total da entrada:

• Cozinha – 60 m³ — 300 m³/h;
• Banheiro – 9 m³ — não menos que 50 m³/h;
• Banheiro – 12 m³ — não menos que 50 m³/h.

Total na exaustão: 400 m³/h.

A troca de ar foi aumentada para a cozinha e o banheiro. O volume insuficiente de exaustão pode ser dividido entre todos os cômodos onde está instalada ventilação de exaustão. Ou aumentar este indicador apenas para um cômodo, como foi feito no cálculo por multiplicidades.

De acordo com as normas sanitárias, a troca de ar é calculada dessa forma. Suponha que a área da casa seja de 130 m². Então a troca de ar de entrada deve ser de 130 m² * 3 m³/h = 390 m³/h.

Resta distribuir esse volume pelos cômodos de exaustão, por exemplo, da seguinte forma:

• Cozinha – 60 m³ — 290 m³/h;
• Banheiro – 9 m³ — não menos que 50 m³/h;
• Banheiro – 12 m³ — não menos que 50 m³/h.

Total de exaustão: 390 m³/h.

O balanço da troca de ar é um dos principais indicadores no projeto de sistemas de ventilação. Os cálculos subsequentes são realizados com base nessas informações.

Como escolher a seção do duto de ar?

Como se sabe, o sistema de ventilação pode ser canalizado ou não canalizado. No primeiro caso, é necessário escolher corretamente a seção dos dutos. Se a decisão for instalar estruturas com seção retangular, a proporção entre comprimento e largura deve se aproximar de 3:1.

O comprimento e a largura da seção dos dutos de ar canalizados com configuração retangular devem estar na proporção de três para um, para reduzir o nível de ruído.

A velocidade padrão de movimentação das massas de ar pelo duto principal de ventilação deve ser de cerca de cinco metros por segundo, e nas ramificações — até três metros por segundo. Isso garantirá o funcionamento do sistema com o mínimo de ruído. A velocidade do ar depende muito da área da seção do duto.

Para escolher as dimensões da estrutura, podem ser usadas tabelas de cálculo especiais. Nessa tabela, deve-se selecionar à esquerda o volume de troca de ar, por exemplo, 400 m³/h, e acima selecionar o valor da velocidade — cinco metros por segundo.

Em seguida, é necessário encontrar a interseção da linha horizontal da troca de ar com a linha vertical da velocidade.

Com a ajuda deste diagrama, calcula-se a seção dos dutos de ar para o sistema de ventilação canalizado. A velocidade do movimento no duto principal não deve exceder 5 m/s.

A partir desse ponto de interseção, traça-se uma linha para baixo até a curva, pela qual é possível determinar a seção adequada. Para um duto retangular, será o valor da área, e para um circular – o diâmetro em milímetros. Primeiro, fazem-se os cálculos para o duto principal e, em seguida, – para as ramificações.

Assim, os cálculos são feitos se apenas um duto de exaustão for planejado na casa. Se for prevista a instalação de vários dutos de exaustão, o volume total do duto de exaustão deve ser dividido pelo número de dutos e, em seguida, realizar os cálculos de acordo com o princípio exposto.

Esta tabela permite selecionar a seção do duto para ventilação canalizada, levando em consideração os volumes e a velocidade do movimento das massas de ar.

Além disso, existem programas especializados de cálculo com os quais é possível realizar tais cálculos. Para apartamentos e casas residenciais, esses programas podem ser ainda mais convenientes, pois fornecem um resultado mais preciso.

A troca de ar normal é influenciada pelo fenômeno da tiragem reversa, cujas especificidades e formas de combatê-lo são apresentadas no artigo recomendado por nós.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo #1. Informações úteis sobre os princípios de funcionamento do sistema de ventilação:

Vídeo #2. Juntamente com o ar exausto, o calor também sai da residência. Aqui são demonstrados claramente os cálculos das perdas de calor relacionadas ao funcionamento do sistema de ventilação:

O cálculo correto da ventilação é a base para seu funcionamento bem-sucedido e a garantia de um microclima favorável na casa ou apartamento. O conhecimento dos parâmetros básicos nos quais tais cálculos se baseiam permitirá não apenas projetar corretamente o sistema de ventilação durante a construção, mas também ajustar seu estado se as circunstâncias mudarem.

Deseja compartilhar sua própria experiência no cálculo e construção de ventilação? Surgiram dúvidas durante a leitura das informações? Encontrou incorreções no texto? Por favor, escreva comentários no bloco abaixo do texto do artigo.